ID-based group key agreement (GKA) has been increasingly researched with the advantage of simple public key management. However, identities of group members can be exposed in this protocol, so eavesdroppers can easily learn the information of the group members. Recently, Wan et al. [11] proposed a solution for this problem, an anonymous ID-based GKA protocol, which can keep group members` anonymity to outside eavesdroppers; nevertheless, the protocol has some security flaws.
This paper shows that Wan et al.`s GKA is insecure against colluding attack and their joining/leaving protocols do not guarantee forward and backward secrecy. We also propose a new forward secure ID-based GKA with anonymity from enhancing Wan et al.`s joining/leaving protocols. In our scheme, i) impersonation by colluding attack cannot be done because ID-based signature is used, ii) joining or leaving members cannot obtain the previous or later session group key using the previous individual secrets, so group forward and backward secrecy are provided. Moreover, our protocols can operate efficiently compared with the previous ID-based GKA protocols.
최근 인터넷 회의 또는 채팅 시스템에서는 안전하고 신뢰성 있는 통신을 위한 그룹 키 합의 (GKA) 프로토콜이 중요시 되고 있다. 그룹의 구성원들은 GKA 프로토콜을 이용하여 하나의 비밀 키를 공유하고, 이 키를 이용하여 상호간에 전송되는 메시지를 암호화 또는 복호화 한다. 기존의 GKA 프로토콜들은 공개 키 암호 알고리즘을 기반으로 하여 그룹 비밀 키를 생성했는데, 이 경우 사용자의 공개 키를 생성, 관리, 인증, 삭제하는 등 별도의 관리가 필요했다. 그리하여 최근에는 그룹 구성원의 ID를 공개키로 사용하는 ID 기반 GKA 프로토콜 (ID-based GKA)에 대한 연구가 지속적으로 진행되고 있다. 하지만 ID 기반 GKA프로토콜에서는 외부 공격자가 어떤 특정 그룹에 속해있는 사용자의 ID를 쉽게 알아낼 수 있어 그룹 구성원의 익명성을 보장해주지 못한다는 단점이 있다. 2008년 Wan et al.은 이러한 단점을 보완하여 그룹 구성원의 익명성을 보장할 수 있는 ID기반 GKA 프로토콜과 동적 환경에서 사용자가 가입 또는 탈퇴하는 경우의 효율적인 프로토콜을 제안하였다. 본 학위논문에서는 Wan et al.의 GKA 프로토콜이 공모된 사용자에 의한 신원 위장 공격에 취약하다는 것과, 가입/탈퇴 프로토콜이 전방향 및 역방향 안전성을 만족시키지 못한다는 것을 증명하고, 이러한 취약점을 보완한 새로운 가입/탈퇴 프로토콜을 제안하고자 한다. 제안된 프로토콜에서는 모든 그룹 구성원이 간단한 연산을 통해 새로운 개인 비밀 정보를 생성하고 이를 이용하여 동적 그룹에서의 새 그룹 키를 생성하기 때문에, 가입 또는 탈퇴 구성원이 자신이 속해 있는 세션 이외 다른 세션의 그룹 키를 계산할 수 없다. 또한 신원 기반 서명을 메시지에 추가하여 공모에 의한 위장 공격이 불가능하도록 설계되었다. 그러므로 제안된 프로토콜은 전방향 및 역방향 안전성을 만족시키면서 공모된 사용자의 위장 공격 또한 막을 수 있다. 성능 면에서도 본 논문의 프로토콜은 이전의 프로토콜들과 비교했을 때 효율성이 크게 떨어지지 않는다는 장점을 가지고 있다.
