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지스트 황의석 교수 연구팀 'IoT 보안 신뢰성 높일 기술' 美 특허 출원

2022-12-14

물리적 복제 방지기능과 채널 정보 결합, 재전송 공격에 강한 보안키 생성/인증기법 개발

 

[베리타스알파=박원석 기자] 지스트 연구진은 보편화 되고 있는 사물인터넷(Internet of Things, IoT)을 타깃으로 한 재전송 공격을 방어할 수 있는 새로운 인증기법을 개발했다고 14일 밝혔다. IoT를 적용한 시스템의 보안이 뚫릴 경우 발생할 수 있는 심각한 사회문제들을 예방하고 IoT 관련 보안의 신뢰성을 제고해 IoT 산업의 활성화를 촉진할 수 있을 것으로 예상된다. 지스트 전기전자컴퓨터공학부 황의석 교수와 한승남/이해원 학생(전기전자컴퓨터공학부), 윤승욱 학생(기계공학부)은 이번 연구 성과로 지난달  과학기술정보통신부가 개최한 '2022 대학ICT연구센터 연구책임자 워크숍'에서 과기정통부 장관상을 수상했으며 관련 기술을 미국에 특허로 출원했다. (특허명: 채널상태정보를 이용하는 PUF 기반 사물인터넷 디바이스/그 인증 방법) 또한 17일부터 20일까지 일본 오사카에서 열리는 '빅 데이터' 관련 국제학술대회인 'IEEE International Conference on Big Data 2022'에서 관련 연구 성과를 발표할 예정이다. 

연구팀은 IoT 장치에서 측정한 PUF와 무선 통신 채널에서 수집한 채널 상태정보(Channel State Information, CSI)를 결합하는 인증기법을 고안했다. 모든 장치는 공정 과정에서 발생하는 오차로 인해 서로 다른 응답 특성을 갖게 되는데 이를 '물리적 복제 방지기능'(Physically Unclonable Function, PUF)'이라 한다. 이 특성만을 사용해 보안키를 생성하고 사용자 인증을 진행할 경우, 신호 도청을 기반으로 하는 재전송 공격에 취약하다고 알려져 있다. 사람마다 지문이 다른 것처럼 채널 상태 정보(CSI)는 물리적 환경의 공간적 특성이 반영돼 측정되므로 측정하는 환경에 따라 그 값이 다르다. 따라서 공격자가 적법한 인증 신호를 도청해 재전송하더라도 적법한 사용자와 물리적으로 같은 위치에 존재하는 것은 불가능하므로 공격자의 인증 시도는 무력화된다.

연구팀이 32bits 길이의 보안키를 사용해 재전송 공격에 대한 신원 인증 성능을 평가한 결과, 기존 PUF를 활용한 인증기법은 50만 번의 공격 중 약 0.5% 확률로 공격자의 인증 시도가 허용됐지만 연구팀의 새로운 인증기법은 공격자의 인증 시도를 모두 차단할 수 있었다. 황의석 교수는 "IoT는 가전 장치부터 사회 중요시설까지 광범위하게 설치되고 있으며 IoT 장치에 대한 사이버 공격은 심각한 사회문제로 이어질 수 있다”며 "CSI와 PUF를 결합한 보안키 생성기법은 공격자의 도청으로부터 IoT 장치를 보호할 수 있는 솔루션이 될 수 있을 것”이라고 밝혔다. 한승남 학생은 "연구 과정에서 발생한 어려움을 극복할 수 있었던 건 팀원들 사이의 끊임없는 의견 교환과 교수님의 지도가 있었기 때문”이라며 "앞으로도 PUF와 CSI를 이용해서 다양한 연구를 진행하고 싶다”고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 정보통신방송혁신인재양성사업(과제명: 영지식 센싱, 암호인증, 블록체인 기반 클라우드 서비스 융합 기술 개발, 연구책임자: 지스트 이흥노 교수)의 지원을 받아 수행됐다.