KR20200088591A - 세션 키를 생성하는 방법 및 그 전자장치 - Google Patents

세션 키를 생성하는 방법 및 그 전자장치 Download PDF

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Abstract

세션 키(session key)를 생성하는 방법이 개시된다. 세션 키를 생성하는 방법은, 제1 난수에 기초하여 생성된 제1 키를 수신하는 과정, 제2 난수에 기초하여 제2 키를 생성하는 과정, 상기 제1 키 및 상기 제2 난수에 기초하여 제3 키를 생성하는 과정, 상기 제1 키, 상기 제2 키 및 상기 제3 키에 기초하여 복수의 비밀 키를 생성하는 과정, 상기 복수의 비밀 키 중 하나인 제1 비밀 키, 사용자의 ID(identification) 및 패스워드(Password)에 기초하여 PRF(pseudorandom function, 유사 난수 함수) 값을 생성하는 과정, 상기 제1 키, 상기 제2 키, 상기 복수의 비밀 키 중 하나인 제2 비밀 키 및 상기 PRF 값에 기초하여 생성된 제1 MAC(massage authentication code, 메시지 인증 코드) 값 및 상기 제2 키를 송신하는 과정 및 제2 MAC 값을 수신하는 과정 및 상기 제1 키, 상기 제2 키, 상기 복수의 비밀 키 중 하나인 제3 비밀 키, 상기 PRF 값, 상기 제1 MAC 값 및 상기 제2 MAC 값에 기초하여 세션 키(session key)를 생성하는 과정을 포함할 수 있다.

Description

세션 키를 생성하는 방법 및 그 전자장치{METHOD FOR GENERATING SESSION KEY AND ELECTRONIC APPARATUS THEREOF}
본 발명은 세션 키를 생성하는 방법 및 그 전자장치에 대한 것으로, 보다 상세하게는 사물인터넷(Internet of Things; IoT) 환경에서 세션 키(session key)를 효율적으로 생성하는 방법 및 그 전자장치에 대한 것이다.
사물인터넷이란, 각종 사물에 컴퓨터 칩과 통신 기능을 내장하여 인터넷에 연결하는 기술을 의미한다.
사용자는 사용자 단말을 이용하여 사물인터넷 기기를 원격으로 제어할 수 있다. 사용자 단말과 사물인터넷 기기는 무선 통신, 근거리 통신, 홈 네트워크 등 다양한 통신 기술, 통신 프로토콜 등으로 서로 연결될 수 있다.
한편, 사물인터넷 시스템은 통신(또는 무선 통신) 환경을 기초로 하기 때문에 송수신되는 메시지에 대한 신뢰성이 보장되어야 한다. 즉, 사물인터넷 시스템은 보안이 필수적이다. 사물인터넷 시스템에서는 정보 보안을 위해 송신자에서 수신자로 전달되는 메시지를 암호화하게 된다.
이러한 암호화를 위한 방법으로는 암호화와 복호화 시 동일한 키를 사용하는 대칭키 암호화 방법과 암호화를 위한 키(공개 키)와 복호화를 위한 키(비밀 키)를 다르게 사용하는 공개키 암호화 방법이 있다.
특히, 공개 키 암호화 기법은 암호화를 위한 공개 키와 복호화를 위한 비밀 키를 달리하여 사용하는 방법으로 비대칭적 암호화 기법이라고도 지칭된다. 예를 들어, 사용자는 자신의 공개 키를 공개키 디렉토리에 공개할 수 있다. 이 경우, 사용자에게 비밀성이 요구되는 메시지를 보내려는 다른 사용자는 공개 키를 이용하여 메시지를 암호화하여 전송할 수 있다. 공개 키로 암호화된 정보는 이에 대응하는 키, 즉 비밀 키에 의해서만 복호화될 수 있기 때문에 메시지 내용의 비밀성이 확보될 수 있다.
본 발명은 사물인터넷 환경에 적합하도록 인증 프로세스 및 키 교환 프로세스가 경량화된 세션 키 생성 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 세션 키를 생성하는 방법은, 제1 난수에 기초하여 생성된 제1 키를 수신하는 과정, 제2 난수에 기초하여 제2 키를 생성하는 과정, 상기 제1 키 및 상기 제2 난수에 기초하여 제3 키를 생성하는 과정, 상기 제1 키, 상기 제2 키 및 상기 제3 키에 기초하여 복수의 비밀 키를 생성하는 과정, 상기 복수의 비밀 키 중 하나인 제1 비밀 키, 사용자의 ID(identification) 및 패스워드(Password)에 기초하여 PRF(pseudorandom function, 유사 난수 함수) 값을 생성하는 과정과, 상기 제1 키, 상기 제2 키, 상기 복수의 비밀 키 중 하나인 제2 비밀 키 및 상기 PRF 값에 기초하여 생성된 제1 MAC(massage authentication code, 메시지 인증 코드) 값 및 상기 제2 키를 송신하는 과정, 제2 MAC 값을 수신하는 과정 및 상기 제1 키, 상기 제2 키, 상기 복수의 비밀 키 중 하나인 제3 비밀 키, 상기 PRF 값, 상기 제1 MAC 값 및 상기 제2 MAC 값에 기초하여 세션 키(session key)를 생성하는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 세션 키를 생성하는 전자장치는, 송수신부 및 제1 난수에 기초하여 생성된 제1 키를 수신하도록 상기 송수신부를 제어하고, 제2 난수에 기초하여 제2 키를 생성하고, 상기 제1 키 및 상기 제2 난수에 기초하여 제3 키를 생성하고, 상기 제1 키, 상기 제2 키 및 상기 제3 키에 기초하여 복수의 비밀 키를 생성하고, 상기 복수의 비밀 키 중 하나인 제1 비밀 키, 사용자의 ID(identification) 및 패스워드(Password)에 기초하여 PRF(pseudorandom function, 유사 난수 함수) 값을 생성하고, 상기 제1 키, 상기 제2 키, 상기 복수의 비밀 키 중 하나인 제2 비밀 키 및 상기 PRF 값에 기초하여 생성된 제1 MAC(massage authentication code, 메시지 인증 코드) 값 및 상기 제2 키를 송신하도록 상기 송수신부를 제어하고, 제2 MAC 값을 수신하도록 상기 상기 송수신부를 제어하고, 상기 제1 키, 상기 제2 키, 상기 복수의 비밀 키 중 하나인 제3 비밀 키, 상기 PRF 값, 상기 제1 MAC 값 및 상기 제2 MAC 값에 기초하여 세션 키를 생성하는 프로세서를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 인증 프로세스 및 키 교환 프로세스에 필요한 연산을 최소화하여, 사물인터넷 환경에서의 세션 키 생성 과정을 경량화할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 악의적인 공격자가 된 사물인터넷 기기의 제조사 및 제3의 공격자에게 사물인터넷 기기의 ID(identification) 및 PW(password) 정보를 노출시키지 않을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사물인터넷 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 세션 키 생성 과정의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 전자장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 전자장치의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 전자장치 또는 제2 전자장치의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 세션 키 생성 방법에 대한 순서도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작원리를 상세히 설명한다. 또한, 발명에 대한 실시 예를 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 하기에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 사용된 용어들의 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용 및 이에 상응한 기능을 토대로 해석되어야 할 것이다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 세션 키(session key) 생성 과정은 유사 난수 함수(pseudorandom function; PRF), 메시지 인증 코드(message authentication code; MAC) 및 디피-헬만 키 교환(Diffie-Hellman key exchange) 프로토콜에 기초한다.
유사 난수 함수는 두 개의 값(
Figure pat00001
)를 입력 받아
Figure pat00002
를 출력하는 함수이다. 유사 난수 함수는 키 공간
Figure pat00003
에서 임의로 선택된 키
Figure pat00004
에 대해 정의된
Figure pat00005
가 동일한 정의역과 공역에서 정의된 랜덤함수
Figure pat00006
와 구별되기 어렵기 때문에 유사 난수 함수의 입력 값 정보를 숨김으로써 안전성이 확보될 수 있다.
메시지 인증 코드는 발신자(또는 발신자의 메시지)에 대한 인증과 메시지의 무결성을 수신자 측에서 확인할 수 있는 방법을 제공한다. 메시지 인증 코드는 비밀키
Figure pat00007
입력받고, 임의 길이의 메시지
Figure pat00008
인증할 수 있다. 또한, 메시지 인증 코드에 기초하여 MAC 값으로
Figure pat00009
이 출력될 수 있다. MAC 값은 검증자(비밀 키를 소유한 사람)의 허가에 기초하여 발신자에 대한 인증과 메시지의 무결성을 검증하는 수단이 될 수 있다.
MAC은 다음의 알고리즘을 포함한다.
서명(
Figure pat00010
) 과정: 서명자는 서명할 메시지
Figure pat00011
및 비밀키
Figure pat00012
입력으로,
Figure pat00013
를 출력할 수 있다.
검증(
Figure pat00014
) 과정: 검증자는 상기
Figure pat00015
, 메시지
Figure pat00016
및 비밀키
Figure pat00017
를 입력으로,
Figure pat00018
이면 T(true)를 출력하고,
Figure pat00019
이면 F(false)를 출력할 수 있다.
디피-헬만 키 교환의 이산로그 문제는 위수가 소수
Figure pat00020
곱셈 군(multiplicative group)
Figure pat00021
와 임의의 원소
Figure pat00022
에 대하여
Figure pat00023
를 만족하는
Figure pat00024
를 찾는 문제이다. 디피-헬만 키 교환 방법은 제1 전자장치 및 제2 전자장치의 원소
Figure pat00025
를 각각 선택하여 상대방에게
Figure pat00026
및
Figure pat00027
를 전송하고, 세션 키
Figure pat00028
를 생성한다. 제1 전자장치는
Figure pat00029
를 생성하고, 제2 전자장치는
Figure pat00030
를 생성한다. 여기서, 제1 전자장치 및 제2 전자장치의 채널 상에 송수신되는
Figure pat00031
및
Figure pat00032
를 획득하여
Figure pat00033
및
Figure pat00034
판단하는 것은 이산로그의 문제를 풀어야 하므로 매우 어렵다. 따라서, 제3 자는 추가적인 정보 없이 세션 키를 알아내기 어렵다.
이하에서, 사물인터넷 시스템에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사물인터넷 시스템을 도시한다.
사물인터넷 시스템(10)은 제1 전자장치(100) 및 제2 전자장치(200)를 포함할 수 있다. 또한, 사물인터넷 시스템(10)은 제1 전자장치(100) 및 제2 전자장치(200) 외에 적어도 하나 이상의 전자장치를 추가적으로 포함할 수 있다.
제1 전자장치(100)는 사물 또는 전자장치일 수 있다. 예를 들어, 제1 전자장치(100)는 냉장고, CCTV, TV, 세탁기, 제습기 등의 각종 가전기기, 전등, 화재 경보기, 댁내 기기일 수 있다. 이 경우, 제1 전자장치(100)는 온도 센서, 습도 센서, 음향 센서, 모션 센서, 근접 센서, 가스 감지 센서, 열 감지 센서 등의 각종 센서를 포함할 수 있다.
제2 전자장치(100)는 스마트폰, 태블릿 컴퓨터와 같은 스마트 기기, 휴대용 전자 기기, 웨어러블 기기(wearable device), 홈 네트워크에 연결 가능한 홈 단말(home terminal), 스마트 TV, 셋톱 박스(set top box) 등 다양한 전자 장치일 수 있다.
제1 전자장치(100) 및 제2 전자장치(200)는 무선 통신, 근거리 통신, 홈 네트워크 등 다양한 통신 기술, 통신 프로토콜 등으로 서로 연결될 수 있다.
일 예로, 제1 전자장치(100) 및 제2 전자장치(200)는 암호화 키인 세션 키를 생성할 수 있다. 제1 전자장치(100) 및 제2 전자장치(200)는 생성된 세션 키에 기초하여 기 정의된 통신 세션 동안 통신을 수행하여 정보(또는 메시지)를 교환할 수 있다.
일 예로, 제1 전자장치(100) 및 제2 전자장치(200)는 세션 키를 생성하기 위한 과정을 수행할 수 있다. 제1 전자장치(100) 및 제2 전자장치(200)는 세션 키를 생성하기 위한 프로토콜에 따라 키를 교환하는 과정, 인증을 수행하는 과정, 세션 키를 생성하는 과정 등을 수행할 수 있다.
이하에서는, 제1 전자장치(100) 및 제2 전자장치(200)의 세션 키 생성 과정을 상세히 설명한다. 이하의 과정에서는 시스템 셋업 과정이 수행된 것으로 가정한다. 예를 들어, 시스템 셋업 과정에서, 키 생성 장치(제1 전자장치(100), 제2 전자장치(200) 또는 제3의 전자장치일 수 있음)는 보안 상수
Figure pat00035
를 입력받아 위수가 소수
Figure pat00036
인 곱셈 군(multiplicative group)
Figure pat00037
의 생성원
Figure pat00038
선택할 수 있다. 또는, 키 생성 장치는 보안 상수
Figure pat00039
를 입력받아 위수가 소수
Figure pat00040
인 타원곡선 위 그룹
Figure pat00041
를 설정하고 생성원 g를 선택할 수 있다. 또한, 키 생성 장치는 해쉬함수(암호학적)
Figure pat00042
와 MAC 알고리즘을 포함하여 공개 파라미터
Figure pat00043
을 설정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 세션 키 생성 과정의 흐름도이다.
이하에서, 세션 키 생성 과정은 제1 전자장치(100) 및 제2 전자장치(200)에 의해 수행되는 것으로 설명될 것이나, 제1 전자장치(100) 및 제2 전자장치(200)에 포함되는 구성요소(component)에 의해 수행될 수도 있음은 물론이다. 예를 들어, 세션 키 생성 과정은 제1 전자장치(100)에 포함되는 프로세서 및 제2 전자장치(200)에 포함되는 프로세서 각각의 제어에 의해 수행될 수 있다.
이하에서, 제1 전자장치(100)는 ID, PW 및
Figure pat00044
에 대한 정보를 기 저장하고, 제2 전자장치(200)는
Figure pat00045
에 대한 정보를 기 저장함을 가정한다.
제1 전자장치(100)는 제1 난수(
Figure pat00046
)를 선택할 수 있다(2001). 또한, 제1 전자장치(100)는 선택된 제1 난수에 기초하여 제1 키(
Figure pat00047
)를 생성할 수 있다(2002). 제1 전자장치(100)는 생성된 제1 키를 제2 전자장치(200)로 송신할 수 있다(2003).
제2 전자장치(200)는 ID/PW를 입력받을 수 있다(2004). 일 예로, 제2 전자장치(200)는 ID/PW 정보를 포함하는 QR코드를 리드하여 ID/PW를 입력받을 수 있다.
제2 전자장치(200)는 제2 난수(
Figure pat00048
)를 선택할 수 있다(2005). 또한, 제2 전자장치(200)는 선택된 제2 난수에 기초하여 제2 키(
Figure pat00049
)를 생성할 수 있다(2006).
제2 전자장치(200)는 제1 MAC 값을 생성할 수 있다(2007).
먼저, 제2 전자장치(200)는 제1 키 및 제2 난수에 기초하여 제3 키(
Figure pat00050
)를 생성할 수 있다.
제2 전자장치(200)는 상술한 예에서 생성된 제1키, 제2 키 및 제3키에 기초하여 복수의 비밀 키를 생성할 수 있다. 예를 들어, 복수의 비밀 키는
Figure pat00051
,
Figure pat00052
및
Figure pat00053
를 포함할 수 있다. 여기서, 비밀 키
Figure pat00054
,
Figure pat00055
및
Figure pat00056
은
Figure pat00057
,
Figure pat00058
및
Figure pat00059
를 입력으로 하는 해쉬 함수
Figure pat00060
의 출력 값에 기초하여 생성될 수 있다.
일 예로, 해쉬 함수의 출력 스트링의 길이가 512 비트인 경우,
Figure pat00061
,
Figure pat00062
및
Figure pat00063
은 수학식
Figure pat00064
에 기초하여 생성될 수 있다. 여기서,
Figure pat00065
은 결합(concatenation) 연산자이다. 또한,
Figure pat00066
의 스트링 길이,
Figure pat00067
의 스트링 길이 및
Figure pat00068
의 스트링 길이는 128비트다.
일 예로, 해쉬 함수의 출력 스트링의 길이가 256 비트인 경우,
Figure pat00069
,
Figure pat00070
및
Figure pat00071
은 수학식
Figure pat00072
및 수학식
Figure pat00073
에 기초하여 생성될 수 있다. 여기서,
Figure pat00074
은 결합 연산자이다. 또한,
Figure pat00075
의 스트링 길이,
Figure pat00076
의 스트링 길이 및
Figure pat00077
의 스트링 길이는 128비트다.
다음으로, 제2 전자장치(200)는 복수의 비밀 키 중 하나인 제1 비밀 키, 사용자의 ID 및 PW에 기초하여 PRF(pseudorandom function, 유사 난수 함수) 값을 생성할 수 있다. PRF 값은 아래의 수학식 1에 기초하여 생성될 수 있다.
Figure pat00078
여기서,
Figure pat00079
는 PRF 값,
Figure pat00080
는 사용자의 ID,
Figure pat00081
는 패스워드,
Figure pat00082
은 유사 난수 함수다.
또한, 제2 전자장치(200)는
Figure pat00083
값(
Figure pat00084
)을 생성할 수 있다.
또한, 제2 전자장치(200)는 생성된 PRF 값에 기초하여 제1 MAC(massage authentication code, 메시지 인증 코드) 값을 생성할 수 있다. 제1 MAC 값은 아래의 수학식 2에 기초하여 생성될 수 있다. 구체적으로, 제1 MAC 값은 제1 키(
Figure pat00085
), 제2 키(
Figure pat00086
), 제2 비밀 키(
Figure pat00087
) 및 PRF 값(
Figure pat00088
)에 기초하여 생성될 수 있다.
Figure pat00089
여기서,
Figure pat00090
는 제1 MAC 값,
Figure pat00091
는
Figure pat00092
,
Figure pat00093
는 메시지 인증 코드 함수다.
상술한 예와 같이 제1 MAC 값이 생성되면, 제2 전자장치(200)는 생성된 제1 MAC 값 및 제2 키를 제1 전자장치(100)로 송신할 수 있다(2008).
제1 전자장치(100)는 인증 과정을 수행한다(2009).
먼저, 제1 전자장치(100)는 제1 난수(
Figure pat00094
) 및 수신된 제2 키(
Figure pat00095
)에 기초하여 제3 키(
Figure pat00096
)를 생성할 수 있다.
제1 전자장치(100)는 제1 키, 제2 키 및 제3 키에 기초하여 복수의 비밀 키를 생성할 수 있다. . 예를 들어, 복수의 비밀 키는
Figure pat00097
,
Figure pat00098
및
Figure pat00099
를 포함할 수 있다. 여기서, 비밀 키
Figure pat00100
,
Figure pat00101
및
Figure pat00102
은
Figure pat00103
,
Figure pat00104
및
Figure pat00105
를 입력으로 하는 해쉬 함수
Figure pat00106
의 출력 값에 기초하여 생성될 수 있다.
일 예로, 해쉬 함수의 출력 스트링의 길이가 512 비트인 경우,
Figure pat00107
,
Figure pat00108
및
Figure pat00109
은 수학식
Figure pat00110
에 기초하여 생성될 수 있다. 여기서,
Figure pat00111
은 결합(concatenation) 연산자이다. 또한,
Figure pat00112
의 스트링 길이,
Figure pat00113
의 스트링 길이 및
Figure pat00114
의 스트링 길이는 128비트다.
일 예로, 해쉬 함수의 출력 스트링의 길이가 256 비트인 경우,
Figure pat00115
,
Figure pat00116
및
Figure pat00117
은 수학식
Figure pat00118
및 수학식
Figure pat00119
에 기초하여 생성될 수 있다. 여기서,
Figure pat00120
은 결합 연산자이다. 또한,
Figure pat00121
의 스트링 길이,
Figure pat00122
의 스트링 길이 및
Figure pat00123
의 스트링 길이는 128비트다.
다음으로, 제1 전자장치(100)는 복수의 비밀 키 중 하나인 제1 비밀 키, 사용자의 ID 및 PW에 기초하여 PRF(pseudorandom function, 유사 난수 함수) 값을 생성할 수 있다. PRF 값은 상술한 수학식 1에 기초하여 생성될 수 있다.
여기서, 제1 전자장치(100)는
Figure pat00124
값(
Figure pat00125
)을 생성할 수 있다.
Figure pat00126
인 경우, 제1 전자장치(100)는 세션 키 생성 과정을 종료(또는 중단, 중지)한다.
Figure pat00127
인 경우, 제1 전자장치(100)는 세션 키 생성 과정을 계속 진행한다.
또한, 제1 전자장치(100)는
Figure pat00128
값(
Figure pat00129
)를 생성할 수 있다.
또한, 제1 전자장치(100)는 생성된 PRF 값에 기초하여 제2 MAC 값을 생성할 수 있다(2010). 제2 MAC 값은 아래의 수학식 3에 기초하여 생성될 수 있다.
Figure pat00130
여기서,
Figure pat00131
는 제2 MAC 값,
Figure pat00132
는
Figure pat00133
,
Figure pat00134
는 메시지 인증 코드 함수다.
상술한 예와 같이 제2 MAC 값이 생성되면, 제1 전자장치(100)는 생성된 제2 MAC 값을 제2 전자장치(200)으로 송신할 수 있다(2011).
제1 전자장치(100)는 제1 키, 제2 키, 제1 MAC 값, 제2 MAC 값 및 제3 비밀 키에 기초하여 세션 키(
Figure pat00135
)를 생성할 수 있다(2013-1).
제2 전자장치(200)는 제2 MAC 값을 수신하면, 인증 과정을 수행할 수 있다(2012).
먼저,
Figure pat00136
인 경우, 제2 전자장치(200)는 세션 키 생성 과정을 종료(또는 중단, 중지)한다.
Figure pat00137
인 경우, 제1 전자장치(100)는 제1 키, 제2 키, 제1 MAC 값, 제2 MAC 값 및 제3 비밀 키에 기초하여 세션 키(
Figure pat00138
)를 생성한다(2013-2)
상술한 세션 키 생성 과정의 예에 따르면, 제1 전자장치(100) 및 제2 전자장치(200) 간에 교환되는 메시지는 ID 및 PW, 디피 헬만 키 교환, MAC 및 PRF를 통해 다중의 보안이 가능하다. 이를 통해, 외부 공격자 및 호기심을 갖는(honest-but-curious) 제조사로부터 메시지를 보안할 수 있다.
또한, 상술한 세션 키 생성 과정의 예에 따르면, 제1 전자장치(100) 및 제2 전자장치(200)는 타원곡선암호(ECC)에 기초하여 각각 지수 승 2회 및 간단한 MAC 연산, 간단한 PRF 연산을 수행하면 되므로 효율성이 향상된다.
또한, 일 예로, 제2 전자장치(200)는 기존 PW를 변경할 수 있다.
결론적으로, 인증 프로세스 및 키 교환 프로세스에 필요한 연산을 최소화하여, 사물인터넷 환경에서의 세션 키 생성 과정을 경량화할 수 있다. 이를 통해, 사물인터넷 기기에 내장된 ID(identification) 및 PW(password) 정보를 보호할 수 있다.
이하에서, 도 3 및 도 4를 참조하여 제1 전자장치(100) 및 제2 전자장치(200)의 구성을 상세히 설명한다. 여기서, 상술한 세션 키 생성 과정과 중복되는 내용은 설명의 편의를 위해 생략한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 전자장치의 블록도이다.
제1 전자장치(100)는 송수신부(110) 및 프로세서(120)를 포함한다.
송수신부(110)는 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 송수신부(110)는 제2 전자장치(200)와 통신을 수행할 수 있다. 송수신부(110)는 제 제2 전자장치(200)와 통신을 수행하여 적어도 하나의 키를 교환할 수 있다.
프로세서(120)는 제1 전자장치(100)를 전반적으로 제어한다. 특히, 프로세서(120)는 제2 전자장치(200)와 세션 키 생성 과정을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 전자장치의 블록도이다.
제2 전자장치(200)는 송수신부(210) 및 프로세서(220)를 포함한다.
송수신부(210)는 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 송수신부(210)는 제1 전자장치(100)와 통신을 수행할 수 있다. 송수신부(210)는 제 제1 전자장치(100)와 통신을 수행하여 적어도 하나의 키를 교환할 수 있다.
프로세서(220)는 제2 전자장치(200)를 전반적으로 제어한다. 특히, 프로세서(220)는 제1 전자장치(200)와 세션 키 생성 과정을 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 전자장치 또는 제2 전자장치의 세부 블록도이다.
도 5을 참조하면, 제1 전자장치(또는 제2 전자장치)(500)는 통신부(510), 저장부(520) 및 프로세서(530)를 포함한다.
통신부(510)는 통신을 수행한다.
통신부(510)는 유선 또는, BT(BlueTooth), WI-FI(Wireless Fidelity), Zigbee, IR(Infrared), NFC(Near Field Communication) 등과 같은 다양한 통신 방식을 통해 외부의 전자 장치와 통신을 수행할 수 있다.
저장부(520)는 제1 전자장치(또는 제2 전자장치)(500)를 구동시키기 위한 O/S(Operating System) 소프트웨어 모듈, 디스플레이 영역에서 제공되는 다양한 UI 화면을 구성하기 위한 데이터 등을 저장할 수 있다. 일 예로, 저장부(520)는 UX/UI 데이터 등을 포함할 수 있다. 또한, 저장부(520)는 PW/ID,
Figure pat00139
, 키 값 등을 저장할 수 있다.
프로세서(530)는 저장부(520)에 저장된 각종 프로그램을 이용하여 제1 전자장치(또는 제2 전자장치)(500)의 동작을 전반적으로 제어한다.
구체적으로, 프로세서(530)는 RAM(531), ROM(532), 그래픽 처리부(533), 메인 CPU(534), 제1 내지 n 인터페이스(535-1 ~ 535-n), 버스(537)를 포함한다.
RAM(531), ROM(532), 그래픽 처리부(533), 메인 CPU(534), 제1 내지 n 인터페이스(535-1 내지 535-n) 등은 버스(537)를 통해 서로 연결될 수 있다.
ROM(532)에는 시스템 부팅을 위한 명령어 세트 등이 저장된다. 턴온 명령이 입력되어 전원이 공급되면, 메인 CPU(534)는 ROM(532)에 저장된 명령어에 따라 저장부(520)에 저장된 O/S를 RAM(532)에 복사하고, O/S를 실행시켜 시스템을 부팅시킨다. 부팅이 완료되면, 메인 CPU(534)는 저장부(520)에 저장된 각종 어플리케이션 프로그램을 RAM(531)에 복사하고, RAM(531)에 복사된 어플리케이션 프로그램을 실행시켜 각종 동작을 수행한다.
그래픽 처리부(533)는 연산부 및 렌더링부를 이용하여 아이콘, 이미지, 텍스트 등과 같은 다양한 객체를 포함하는 화면을 생성한다.
메인 CPU(534)는 저장부(520)에 액세스하여, 저장부(520)에 저장된 O/S를 이용하여 부팅을 수행한다. 그리고, 저장부(520)에 저장된 각종 프로그램, 컨텐트, 데이터 등을 이용하여 다양한 동작을 수행한다.
제1 내지 n 인터페이스(535-1 내지 535-n)는 상술한 각종 구성요소들과 연결된다. 일 예로, 인터페이스들 중 하나는 네트워크를 통해 외부 장치와 연결되는 네트워크 인터페이스가 될 수도 있다.
프로세서(530)는 난수를 선택하고, 선택된 난수에 기초하여 키를 생성할 수 있다. 또한, 프로세서(530)는 생성된 키에 기초하여 비밀 키를 생성할 수 있다. 또한, 프로세서(530)는 사용자의 ID 및 패스워드에 기초하여 PRF 값을 생성할 수 있다. 또한, 프로세서(530)는 RPF 값에 기초하여 MAC 값을 생성할 수 있다. 또한, 프로세서(530)는 키 및 MAC 값에 기초하여 세션 키를 생성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 세션 키 생성 방법에 대한 순서도이다.
세션 키 생성 방법은, 제1 난수에 기초하여 생성된 제1 키를 수신하는 과정(610), 제2 난수에 기초하여 제2 키를 생성하는 과정(620), 제1 키 및 제2 난수에 기초하여 제3 키를 생성하는 과정(630), 제1 키, 제2 키 및 제3 키에 기초하여 복수의 비밀 키를 생성하는 과정(640), 복수의 비밀 키 중 하나인 제1 비밀 키, 사용자의 ID(identification) 및 패스워드(Password)에 기초하여 PRF(pseudorandom function, 유사 난수 함수) 값을 생성하는 과정(650), 상기 제1 키, 상기 제2 키, 상기 복수의 비밀 키 중 하나인 제2 비밀 키 및 PRF 값에 기초하여 생성된 제1 MAC(massage authentication code, 메시지 인증 코드) 값 및 제2 키를 송신하는 과정(660), 제2 MAC 값을 수신하는 과정(670) 및 제1 키, 제2 키, 상기 복수의 비밀 키 중 하나인 제3 비밀 키, 상기 PRF 값, 제1 MAC 값 및 제2 MAC 값에 기초하여 세션 키(session key)를 생성하는 과정(680)을 포함할 수 있다.
여기서, 제1 난수 및 제2 난수는 집합
Figure pat00140
에서 선택될 수 있다.
또한, 제1 난수는
Figure pat00141
이고, 제2 난수는
Figure pat00142
이고, 제1 키는
Figure pat00143
이고, 제2 키는
Figure pat00144
이고, 제3 키는
Figure pat00145
이다.
일 예로, 제1 비밀 키는
Figure pat00146
이고, 제2 비밀 키는
Figure pat00147
이고, 제3 비밀 키는
Figure pat00148
일 수 있다. 여기서,
Figure pat00149
,
Figure pat00150
및
Figure pat00151
은,
Figure pat00152
,
Figure pat00153
및
Figure pat00154
를 입력으로 하는 해쉬 함수
Figure pat00155
의 출력 값에 기초하여 생성될 수 있다.
일 예로, 해쉬 함수의 출력 스트링의 길이가 512 비트인 경우,
Figure pat00156
,
Figure pat00157
및
Figure pat00158
은 수학식
Figure pat00159
에 기초하여 생성될 수 있다. 여기서,
Figure pat00160
은 결합(concatenation) 연산자이고,
Figure pat00161
의 스트링 길이,
Figure pat00162
의 스트링 길이 및
Figure pat00163
의 스트링 길이는 128비트이다.
다른 예로, 해쉬 함수의 출력 스트링의 길이가 256 비트인 경우,
Figure pat00164
,
Figure pat00165
및
Figure pat00166
은 수학식
Figure pat00167
및 수학식
Figure pat00168
에 기초하여 생성될 수 있다. 여기서,
Figure pat00169
은 결합 연산자이고,
Figure pat00170
의 스트링 길이,
Figure pat00171
의 스트링 길이 및
Figure pat00172
의 스트링 길이는 128비트이다.
상술한 예에서, PRF 값은 아래의 수학식
Figure pat00173
기초하여 생성될 수 있다. 여기서,
Figure pat00174
는 PRF 값,
Figure pat00175
는 사용자의 ID,
Figure pat00176
는 패스워드,
Figure pat00177
은 유사 난수 함수이다.
또한, 제1 MAC 값은 수학식
Figure pat00178
에 기초하여 생성될 수 있다.
여기서,
Figure pat00179
는 제1 MAC 값,
Figure pat00180
는
Figure pat00181
,
Figure pat00182
는 메시지 인증 코드 함수일 수 있다.
한편, 상술한 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 세션 키 생성 방법은 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램 코드로 구현되어 다양한 비 일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)에 저장된 상태로 프로세서에 의해 실행되도록 각 서버 또는 기기들에 제공될 수 있다.
일 예로, 제1 난수에 기초하여 생성된 제1 키를 수신하는 과정, 제2 난수에 기초하여 제2 키를 생성하는 과정, 제1 키 및 제2 난수에 기초하여 제3 키를 생성하는 과정, 제1 키, 제2 키 및 제3 키에 기초하여 복수의 비밀 키를 생성하는 과정, 복수의 비밀 키 중 하나인 제1 비밀 키, 사용자의 ID(identification) 및 패스워드(Password)에 기초하여 PRF(pseudorandom function, 유사 난수 함수) 값을 생성하는 과정, 상기 제1 키, 상기 제2 키, 상기 복수의 비밀 키 중 하나인 제2 비밀 키 및 PRF 값에 기초하여 생성된 제1 MAC(massage authentication code, 메시지 인증 코드) 값 및 제2 키를 송신하는 과정, 제2 MAC 값을 수신하는 과정 및 제1 키, 제2 키, 상기 복수의 비밀 키 중 하나인 제3 비밀 키, 상기 PRF 값, 제1 MAC 값 및 제2 MAC 값에 기초하여 세션 키(session key)를 생성하는 과정을 수행하는 프로그램이 저장된 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)가 제공될 수 있다.
비 일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 개시의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 개시는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 개시의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
사물인터넷 시스템: 10 제1 전자장치: 100
제2 전자장치: 200 송수신부: 110, 210
프로세서: 120, 220, 530 통신부: 510
저장부: 520

Claims (16)

  1. 세션 키(session key)를 생성하는 방법에 있어서,
    제1 난수에 기초하여 생성된 제1 키를 수신하는 과정;
    제2 난수에 기초하여 제2 키를 생성하는 과정;
    상기 제1 키 및 상기 제2 난수에 기초하여 제3 키를 생성하는 과정;
    상기 제1 키, 상기 제2 키 및 상기 제3 키에 기초하여 복수의 비밀 키를 생성하는 과정;
    상기 복수의 비밀 키 중 하나인 제1 비밀 키, 사용자의 ID(identification) 및 패스워드(Password)에 기초하여 PRF(pseudorandom function, 유사 난수 함수) 값을 생성하는 과정;
    상기 제1 키, 상기 제2 키, 상기 복수의 비밀 키 중 하나인 제2 비밀 키 및 상기 PRF 값에 기초하여 생성된 제1 MAC(massage authentication code, 메시지 인증 코드) 값 및 상기 제2 키를 송신하는 과정;
    제2 MAC 값을 수신하는 과정; 및
    상기 제1 키, 상기 제2 키, 상기 복수의 비밀 키 중 하나인 제3 비밀 키, 상기 PRF 값, 상기 제1 MAC 값 및 상기 제2 MAC 값에 기초하여 세션 키를 생성하는 과정;을 포함하는, 세션 키 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 난수 및 상기 제2 난수는 집합
    Figure pat00183
    에서 선택되는, 세션 키 생성 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 난수는
    Figure pat00184
    이고, 상기 제2 난수는
    Figure pat00185
    이고, 상기 제1 키는
    Figure pat00186
    이고, 상기 제2 키는
    Figure pat00187
    이고, 상기 제3 키는
    Figure pat00188
    인, 세션 키 생성 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 비밀 키는
    Figure pat00189
    이고,
    상기 제2 비밀 키는
    Figure pat00190
    이고,
    상기 제3 비밀 키는
    Figure pat00191
    이고,
    상기
    Figure pat00192
    , 상기
    Figure pat00193
    및 상기
    Figure pat00194
    은,
    상기
    Figure pat00195
    , 상기
    Figure pat00196
    및 상기
    Figure pat00197
    를 입력으로 하는 해쉬 함수
    Figure pat00198
    의 출력 값에 기초하여 생성되는, 세션 키 생성 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 해쉬 함수의 출력 스트링의 길이가 512 비트인 경우, 상기
    Figure pat00199
    , 상기
    Figure pat00200
    및 상기
    Figure pat00201
    은 수학식
    Figure pat00202
    에 기초하여 생성되고, 여기서,
    Figure pat00203
    은 결합(concatenation) 연산자임,
    상기
    Figure pat00204
    의 스트링 길이, 상기
    Figure pat00205
    의 스트링 길이 및 상기
    Figure pat00206
    의 스트링 길이는 128비트인, 세션 키 생성 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 해쉬 함수의 출력 스트링의 길이가 256 비트인 경우, 상기
    Figure pat00207
    , 상기
    Figure pat00208
    및 상기
    Figure pat00209
    은 수학식
    Figure pat00210
    및 수학식
    Figure pat00211
    에 기초하여 생성되고, 여기서,
    Figure pat00212
    은 결합 연산자임,
    상기
    Figure pat00213
    의 스트링 길이, 상기
    Figure pat00214
    의 스트링 길이 및 상기
    Figure pat00215
    의 스트링 길이는 128비트인, 세션 키 생성 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 PRF 값은 아래의 수학식에 기초하여 생성되고,
    Figure pat00216

    여기서,
    Figure pat00217
    는 PRF 값,
    Figure pat00218
    는 사용자의 ID,
    Figure pat00219
    는 패스워드,
    Figure pat00220
    은 유사 난수 함수인, 세션 키 생성 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 MAC 값은 아래의 수학식에 기초하여 생성되고,
    Figure pat00221

    여기서,
    Figure pat00222
    는 제1 MAC 값,
    Figure pat00223
    는
    Figure pat00224
    ,
    Figure pat00225
    는 메시지 인증 코드 함수인, 세션 키 생성 방법.
  9. 세션 키(session key)를 생성하는 전자장치에 있어서,
    송수신부; 및
    제1 난수에 기초하여 생성된 제1 키를 수신하도록 상기 송수신부를 제어하고,
    제2 난수에 기초하여 제2 키를 생성하고,
    상기 제1 키 및 상기 제2 난수에 기초하여 제3 키를 생성하고,
    상기 제1 키, 상기 제2 키 및 상기 제3 키에 기초하여 복수의 비밀 키를 생성하고,
    상기 복수의 비밀 키 중 하나인 제1 비밀 키, 사용자의 ID(identification) 및 패스워드(Password)에 기초하여 PRF(pseudorandom function, 유사 난수 함수) 값을 생성하고,
    상기 제1 키, 상기 제2 키, 상기 복수의 비밀 키 중 하나인 제2 비밀 키 및 상기 PRF 값에 기초하여 생성된 제1 MAC(massage authentication code, 메시지 인증 코드) 값 및 상기 제2 키를 송신하도록 상기 송수신부를 제어하고,
    제2 MAC 값을 수신하도록 상기 상기 송수신부를 제어하고,
    상기 제1 키, 상기 제2 키, 상기 복수의 비밀 키 중 하나인 제3 비밀 키, 상기 PRF 값, 상기 제1 MAC 값 및 상기 제2 MAC 값에 기초하여 세션 키를 생성하는 프로세서;를 포함하는, 전자장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 난수 및 상기 제2 난수는 집합
    Figure pat00226
    에서 선택되는, 전자장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 난수는
    Figure pat00227
    이고, 상기 제2 난수는
    Figure pat00228
    이고, 상기 제1 키는
    Figure pat00229
    이고, 상기 제2 키는
    Figure pat00230
    이고, 상기 제3 키는
    Figure pat00231
    인, 전자장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1 비밀 키는
    Figure pat00232
    이고,
    상기 제2 비밀 키는
    Figure pat00233
    이고,
    상기 제3 비밀 키는
    Figure pat00234
    이고,
    상기
    Figure pat00235
    , 상기
    Figure pat00236
    및 상기
    Figure pat00237
    은,
    상기
    Figure pat00238
    , 상기
    Figure pat00239
    및 상기
    Figure pat00240
    를 입력으로 하는 해쉬 함수
    Figure pat00241
    의 출력 값에 기초하여 생성되는, 전자장치.
  13. 제112항에 있어서,
    상기 해쉬 함수의 출력 스트링의 길이가 512 비트인 경우, 상기
    Figure pat00242
    , 상기
    Figure pat00243
    및 상기
    Figure pat00244
    는 수학식
    Figure pat00245
    에 기초하여 생성되고, 여기서,
    Figure pat00246
    은 결합(concatenation) 연산자임,
    상기
    Figure pat00247
    의 스트링 길이, 상기
    Figure pat00248
    의 스트링 길이 및 상기
    Figure pat00249
    의 스트링 길이는 128비트인, 전자장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 해쉬 함수의 출력 스트링의 길이가 256 비트인 경우, 상기
    Figure pat00250
    , 상기
    Figure pat00251
    및 상기
    Figure pat00252
    는 수학식
    Figure pat00253
    및 수학식
    Figure pat00254
    에 기초하여 생성되고, 여기서,
    Figure pat00255
    은 결합 연산자임,
    상기
    Figure pat00256
    의 스트링 길이, 상기
    Figure pat00257
    의 스트링 길이 및 상기
    Figure pat00258
    의 스트링 길이는 128비트인, 전자장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 PRF 값은 아래의 수학식에 기초하여 생성되고,
    Figure pat00259

    여기서,
    Figure pat00260
    는 PRF 값,
    Figure pat00261
    는 사용자의 ID,
    Figure pat00262
    는 패스워드,
    Figure pat00263
    은 유사 난수 함수인, 전자장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 MAC 값은 아래의 수학식에 기초하여 생성되고,
    Figure pat00264

    여기서,
    Figure pat00265
    는 제1 MAC 값,
    Figure pat00266
    는
    Figure pat00267
    ,
    Figure pat00268
    는 메시지 인증 코드 함수인, 세션 키 생성 방법.
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