The SG (Smart Grid) system provides lots of advantages to its main stakeholders. It cannot only reduce wasted energy and maintenance cost [1], but also increase reliability and transparency while delivering the generated electricity from suppliers to customers. The HAN (Home Area Network), which consists of smart appliances, a SM(Smart meter) and its management system, allows an end-user to control and monitor many digital devices remotely. However, anyone can easily eavesdrop a communication between the components of the HAN due to the wireless communication to support the easy deployment. As a result, an adversary easily identifies which type of appliances belongs to the end-user by monitoring the pattern of the power consumption. On the other hand, there is a possibility that the end-user tries to manipulate his SM. A government may give some advantages to the industry, such as government subsidy for electricity car. This is the reason why the end-user wants to manipulate his SM. Thus we should support an efficient privacy-preserving authentication for HAN. Our protocol supports a variety of security features such as mutual authentication, confidentiality, message integrity, anonymous communication, and resiliency against compromising SM. Our protocol has other strong point such as lightweightness which is of ultimate importance for protocols which perform on HAN, because the core entities for HAN, such as the SM, have only limited computational power. By using our protocol, the end user can get many benefits, such as confirming the amount of the power consumption for each appliance. And the SM can request power to utility provider in advance for efficiency.
스마트 그리드는 기존의 전력망에 디지털 통신 기술을 활용하여 전력망 구성요소 및 참여자들 간에 양방향 통신이 가능케 하는 기술이다. 양방향 통신을 통해 기존의 전력망에서는 불가능했던 다양한 기능 등이 가능해졌는데, 전력망 부하에 따른 차등 요금제, 부하 분산을 통한 전력망의 안정성 향상, 가전기기의 원격제어, 정책적인 목적에서의 전력 요금제 도입 등이 그 예이다. 한편, 양방향 통신을 통해 기존에는 제공되지 않던 정보가 통신망에 노출됨으로써 개인 정보의 침해가 우려되고 있으며, 경제적인 이득을 노린 부정한 사용의 가능성 또한 존재한다. 이에 따라 스마트 그리드가 정착되기 위해서는 공격자의 악의적인 공격을 막고 사용자의 개인 정보를 보호하며, 부정한 사용을 방지할 수 있는 기술에 대한 연구가 선행되어야 한다. 이 점은 모든 사람들이 공감하며 최근 많은 연구들이 진행되고 있다.
본 학위 논문에서는 스마트 그리드 시스템의 댁내망에서의 새로운 인증 기법을 제안한다. 우리가 제안한 기법은 사용자에게 개별 기기의 전력 사용량 측정, 효율성을 위한 선행적인 전력 요청, 전기 자동차 등의 정책적인 혜택이 있는 가전기기에 대한 지원과 같은 다양한 기능을 제공한다. 동시에 인증, 신뢰성 및 무결성, 익명성을 동시에 만족하며, 공급자의 측면에서 우려되는 사용자에 의한 스마트 미터의 조작을 통한 부당한 요금 할인 또한 방지할 수 있다. 또한 수사 등의 목적으로 필요시에는 사용자와 충전 장소, 시간 등의 정보를 복원할 수 있는 추적가능성 또한 만족한다. 익명성과 추적가능성은 서로 상반되는 속성이다. 우리는 상반되는 두 속성을 동시에 만족시키기 위해 공신력 있는 기관에 정보를 분산하는 방식을 택하였다. 각각이 소유하고 있는 정보만으로는 사용자의 위치정보를 추적할 수 없으나, 특수한 경우에 한해 양측이 소유하고 있는 정보를 통합함으로써 사용자의 위치정보를 복원할 수 있다.
우리가 제안한 기법은 기존 기법들과 비교하여 경량성에서도 효율적일 뿐 아니라, 기존 기법에서 고려하지 않은 누진세 면제와 같은 정책적인 측면에서 제공되는 요금 할인 혜택을 얻기 위한 사용자에 의한 스마트 미터 조작에 대한 대비 또한 이루어지고 있다. 동시에 공격자에 의한 가전기기 별 전력 사용량의 역추적과 같은 공격을 특별한 물리적인 장치(축전지)의 추가 없이 방지할 수 있으며, 이러한 방지에 멤버쉽 인증을 도입함으로써, 빈번한 통신이 발생하는 큰 규모의 네트워크에서 인증 및 키 관리 면에서 효율적으로 동작하도록 해준다.
