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표제지

목차

국문요약 10

제1장 서론 12

제1절 연구의 배경 및 필요성 12

제2절 연구 내용 및 범위 13

제3절 논문의 구성 15

제2장 관련연구 16

제1절 스마트홈 개요 16

제2절 인증 및 키 관리 기술 19

1. 인증 기술 19

2. 키 관리 기술 21

제3절 스마트홈 서비스 보안 요구사항 23

1. 사용자 인증 기술을 위한 보안 요구사항 23

2. 상호 인증 및 키 관리 기술을 위한 보안 요구사항 24

3. 디바이스 익명 인증 및 키 관리 기술을 위한 보안 요구사항 26

제3장 스마트홈에서의 사용자 인증 기술 28

제1절 사용자 인증 기술 분석 29

1. PKI 기반 사용자 인증 29

2. OTP 기반 인증서를 이용한 사용자 인증 31

3. USIM 기반 사용자 인증 33

제2절 사용자 인증 기술 제안 35

1. 등록 단계 36

2. 로그인 및 인증 단계 38

3. 패스워드 변경 단계 39

4. 재인증 단계 40

제3절 비교 분석 42

1. 안전성 분석 42

2. 효율성 분석 46

제4절 결언 48

제4장 스마트홈에서의 상호 인증 및 키 관리 기술 49

제1절 상호 인증 및 키 관리 기술 분석 50

1. Das의 인증 스킴 50

2. Chen-Shih의 인증 스킴 55

3. Xue 등의 인증 스킴 59

제2절 상호 인증 및 키 관리 기술 제안 65

1. 등록 단계 67

2. 로그인 단계 68

3. 인증 및 키 확립 단계 70

4. 패스워드 변경 단계 72

제3절 비교 분석 74

1. 안전성 분석 74

2. 효율성 분석 78

제4절 결언 81

제5장 스마트홈에서의 디바이스 익명 인증 및 키 관리 기술 82

제1절 디바이스 익명 인증 및 키 관리 기술 분석 83

1. Lee 등의 인증 스킴 83

2. Wu 등의 인증 스킴 89

3. Mun 등의 인증 스킴 94

제2절 디바이스 익명 인증 및 키 관리 기술 제안 100

1. 등록 단계 101

2. 인증 및 키 확립 단계 102

3. 세션키 업데이트 단계 105

4. 패스워드 변경 단계 107

제3절 비교 분석 109

1. 안전성 분석 110

2. 효율성 분석 115

제4절 결언 119

제6장 결론 120

참고문헌 123

ABSTRACT 127

표목차

〈표 II-1〉 국내외 업체들에 대한 스마트홈 추진 동향 17

〈표 III-1〉 제안하는 사용자 인증 스킴의 표기법 36

〈표 III-2〉 기존 인증 스킴과 제안하는 인증 스킴에 대한 안전성 분석 45

〈표 III-3〉 기존 인증 스킴과 제안하는 인증 스킴에 대한... 46

〈표 IV-1〉 제안하는 상호 인증 및 키 관리 스킴의 표기법 66

〈표 IV-2〉 기존 인증 스킴과 제안하는 인증 스킴에 대한 안전성 분석 78

〈표 IV-3〉 기존 인증 스킴과 제안하는 인증 스킴에 대한 계산적 비용 분석 79

〈표 V-1〉 제안하는 디바이스 익명 인증 및 키 관리 스킴의 표기법 101

〈표 V-2〉 기존 인증 스킴과 제안하는 인증 스킴에 대한 안전성 분석 115

〈표 V-3〉 기존 인증 스킴과 제안하는 인증 스킴에 대한 계산적 비용 분석 116

〈표 VI-1〉 제안하는 인증 스킴들에 대한 비교 분석 121

그림목차

〈그림 II-1〉 스마트홈 개념도 16

〈그림 III-1〉 PKI 기반 사용자 인증의 인증서 발급 과정 30

〈그림 III-2〉 PKI 기반 사용자 인증의 사용자 인증 과정 31

〈그림 III-3〉 OTP 기반 인증서를 이용한 사용자 인증의 인증서 발급 과정 32

〈그림 III-4〉 OTP 기반 인증서를 이용한 사용자 인증의 사용자 인증 과정 33

〈그림 III-5〉 USIM 기반 사용자 인증의 사용자 등록 과정 34

〈그림 III-6〉 USIM 기반 사용자 인증의 사용자 등록 과정 35

〈그림 III-7〉 제안하는 사용자 인증 스킴의 등록 단계 37

〈그림 III-8〉 제안하는 사용자 인증 스킴의 로그인 및 인증 단계 39

〈그림 III-9〉 제안하는 사용자 인증 스킴의 패스워드 변경 단계 40

〈그림 III-10〉 제안하는 사용자 인증 스킴의 재인증 단계 42

〈그림 III-11〉 통신량 및 연산량 분석에 따른 비용 분석 47

〈그림 IV-1〉 Das의 인증 스킴에 대한 등록 단계 51

〈그림 IV-2〉 Das의 인증 스킴에 대한 로그인 & 인증 단계 52

〈그림 IV-3〉 Chen-Shih의 인증 스킴에 대한 로그인 & 인증 단계 56

〈그림 IV-4〉 Xue 등의 인증 스킴에 대한 등록 단계 61

〈그림 IV-5〉 Xue 등의 인증 스킴에 대한 로그인 & 인증 및 키 동의 단계 62

〈그림 IV-6〉 제안하는 상호 인증 및 키 관리 스킴의... 68

〈그림 IV-7〉 제안하는 상호 인증 및 키 관리 스킴의... 69

〈그림 IV-8〉 제안하는 상호 인증 및 키 관리 스킴의... 73

〈그림 IV-9〉 모바일 사용자의 수 증가에 따른 시뮬레이션 결과 80

〈그림 V-1〉 Lee 등의 인증 스킴에 대한 등록 단계 84

〈그림 V-2〉 Lee 등의 인증 스킴에 대한 인증 단계 86

〈그림 V-3〉 Lee 등의 인증 스킴에 대한 세션키 업데이트 단계 87

〈그림 V-4〉 Wu 등의 인증 스킴에 대한 인증 단계 91

〈그림 V-5〉 Wu 등의 인증 스킴에 대한 세션키 업데이트 단계 92

〈그림 V-6〉 Mun 등의 인증 스킴에 대한 등록 단계 95

〈그림 V-7〉 Mun 등의 인증 스킴에 대한 인증 및 키 확립 단계 97

〈그림 V-8〉 Mun 등의 인증 스킴에 대한 세션키 업데이트 단계 98

〈그림 V-9〉 제안하는 디바이스 익명 인증 및 키 관리 스킴의 등록 단계 102

〈그림 V-10〉 제안하는 디바이스 익명 인증 및 키 관리 스킴의... 105

〈그림 V-11〉 제안하는 디바이스 익명 인증 및 키 관리 스킴의... 106

〈그림 V-12〉 제안하는 디바이스 익명 인증 및 키 관리 스킴의... 109

〈그림 V-13〉 기존 인증 스킴과 제안하는 인증 스킴에 대한 오버헤드 분석 118

〈그림 V-14〉 기존 인증 스킴과 제안하는 인증 스킴에 대한 계산적 비용에... 119

초록보기

 스마트홈은 2000년대 초반, 인터넷 보급이 확대되기 시작한 이후에 이미 상용화가 개시된 시장이지만 관련 기술의 부족과 높은 서비스 가격이 문제가 되어 매우 더디게 성장하였다. 즉, 높은 설치비용에도 불구하고 조작 편의성이 낮고 서비스 종류도 다양하지 못했기 때문에 소비자들을 자극하지 못하고 일부 고소득층을 중심으로 보급되었다. 최근 다양한 스마트 디바이스를 이용해 가정 내 가전제품과 센서 등을 인터넷과 연계하여 서비스와 경험을 동일하게 사용할 수 있는 스마트홈 서비스는 통신사업자, 플랫폼업체와 단말 업체들을 중심으로 진행되고 있다.

그러나 스마트홈 서비스가 통신 네트워크를 통한 커넥티드 환경을 기반으로 하고 있는 만큼 시스템 해킹이나 단말 분실에 따른 개인 사생활 정보 유출, 정전 시 보안 위협 등이 발생 가능한 위험 요인으로 지적되고 있다. 주요 위험 요인으로 첫째, 보안 측면에서 바이러스 침투와 같은 외부의 사이버 공격으로 스마트홈 시스템의 특정 디바이스가 감염되거나 홈 네트워크 전체가 감염될 경우 물리적으로 출입구를 파손하지 않고도 손쉽게 주거시설에 대한 외부 침입이 가능해진다. 뿐만 아니라 언제 집이 비어있는지 실시간으로 정보를 입수할 수 있기 때문에 빈집 털이 범죄에 악용될 우려도 있다. 둘째, 개인정보 측면에서는 이동형 스마트 디바이스뿐만 아니라 사물통신이 가능한 고정형 사물이 항상 개인정보를 수집·전송하기 때문에 이 정보가 외부로 유출될 큰 문제가 발생할 우려가 있다. 이에 본 논문에 서는 안전한 스마트홈 서비스 제공을 위한 인증 및 키 관리 기술을 제안하였으며, 그 중심 연구로서 스마트홈에서의 사용자 인증 기술, 스마트홈에서의 상호 인증 및 키 관리 기술, 스마트홈에서의 디바이스 익명 인증 및 키 관리 기술을 제안하여 스마트홈 환경에서 안전하고 효율적인 보안 기술을 제공하고자 한다.

스마트홈에서의 사용자 인증 기술은 다양한 보안 요구사항을 고려하여 모바일 사용자와 홈게이트웨이 간의 경량화된 사용자 인증 기술에 관한 연구를 진행하여 안전성 및 효율성을 높이자고 하였다. 또한, 모바일 사용자가 AP 또는 기지국을 이용하여 무선으로 홈게이트웨이에 접근하고 있을 때 다른 AP 또는 기지국으로 이동 시 핸드오버가 발생하여 모바일 사용자는 홈게이트웨이에 다시 인증을 수행 하는 절차가 발생할 수 있기 때문에 핸드오버 발생 시 인증 단계를 다시 수행하지 않고 기존의 인증 정보를 통해 홈게이트웨이와 재인증을 수행하는 연구를 진행하였다.

다음으로 스마트홈에서의 상호 인증 및 키 관리 기술은 모바일 사용자, 홈게이트웨이, 스마트 디바이스 간의 안전한 통신을 위한 보안 요구사항을 고려하여 스마트홈에서의 상호 인증 및 키 관리 기술을 제안하였다. 제안하는 상호 인증 및 키 관리 기술을 통하여 안전하고 효율적인 스마트홈 서비스를 제공할 수 있도록 하였다.

마지막으로 스마트홈에서의 디바이스 익명 인증 및 키 관리 기술은 스마트 디바이스, 외부 홈게이트웨이, 홈게이트웨이 간의 경량화된 디바이스 익명 인증 및 키 관리 기술을 제안하였다. 또한, 스마트 디바이스가 외부 홈게이트웨이에 접근 하고자 할 때 기존에 등록되어 있는 홈게이트웨이와의 익명 인증을 수행하며, 성공적인 인증 후 스마트 디바이스와 외부 홈게이트웨이 간의 안전한 통신을 하기 위해 키 관리 기술을 제공한다.

이와 같이 안전한 스마트홈 서비스 제공을 위한 인증 및 키 관리 기술은 발전 하고 있는 스마트홈 환경에서 향후 안전하고 신뢰된 서비스를 제공할 수 있는 밑거름이 되리라 생각한다.

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