[논문 리뷰] An Authentication Protocol Based on Combined RFID-Biometric System RFID-Biometric System

Noureddine Chikouche, Foudil Cherif외 1명|arXiv (Cornell University)|2012. 07. 24.

Advanced Authentication Protocols Security참고 문헌 9인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 의사결정형 난수 생성기(PRNG), 보안 해시 함수, 생체 정보 해시 함수를 사용하여 RFID 태그와 생체 정보 데이터를 결합함으로써 보안성과 프라이버시를 향상시키는 경량 RFID-생체 인증 프로토콜을 제안한다. 이 프로토콜은 상호 인증, 기밀성 및 일반적인 공격에 대한 저항성을 보장하며, AVISPA와 SPAN 도구를 사용한 형식적 검증을 통해 보안 특성을 확인하였다.

ABSTRACT

Radio Frequency Identification (RFID) and biometric technologies saw fast evolutions during the last years and which are used in several applications, such as access control. Among important characteristics in the RFID tags, we mention the limitation of resources (memory, energy, ...). Our work focuses on the design of a RFID authentication protocol which uses biometric data and which confirms the secrecy, the authentication and the privacy. Our protocol requires a PRNG (Pseud-Random Number Generator), a robust hash function and Biometric hash function. The Biometric hash function is used to optimize and to protect biometric data. For Security analysis of protocol proposed, we will use AVISPA and SPAN tools to verify the authentication and the secrecy.

연구 동기 및 목표

• RFID 기반 접근 제어 시스템의 보안 및 프라이버시 도전 과제를 해결하기 위해.
• 자원 제약이 있는 RFID 태그에 적합한 경량 인증 프로토콜을 설계하기 위해.
• 원시 생체 정보 템플릿을 저장하지 않고도 생체 정보 데이터를 인증 과정에 안전하게 통합하기 위해.
• 상호 인증, 데이터 기밀성, 위조 및 재생 공격에 대한 저항성을 확보하기 위해.
• 자동화된 도구를 사용하여 프로토콜의 보안 특성을 형식적으로 검증하기 위해.

제안 방법

• 프로토콜은 세션 전용 키를 생성하기 위해 의사결정형 난수 생성기(PRNG)를 사용한다.
• 데이터 무결성과 기밀성을 보장하기 위해 강력한 암호학적 해시 함수를 적용한다.
• 원시 생체 정보 데이터를 안전하고 역행 불가능한 템플릿으로 변환하기 위해 생체 정보 해시 함수를 적용한다.
• 태그, 리더, 중앙 서버가 참여하는 챌린지-응답 메커니즘을 통해 상호 인증을 달성한다.
• 저전력 RFID 장치에 적합하도록 계산 및 메모리 오버헤드를 최소화한 프로토콜 설계를 한다.
• 보안 특성은 AVISPA와 SPAN 도구를 사용하여 인증 및 기밀성 분석을 통해 형식적으로 검증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 원시 생체 정보를 폭 lộ하지 않고도 RFID 기반 인증에 생체 정보 데이터를 안전하게 통합할 수 있는 방법은 무엇인가?
• RQ2 자원 제약이 있는 RFID 시스템에서 강력한 보안을 보장할 수 있는 경량 암호학적 구성 요소는 무엇인가?
• RQ3 제안된 프로토콜은 재생, 위조, 키 누출 등의 일반적인 공격에 저항할 수 있는가?
• RQ4 실제 RFID-생체 정보 시스템에서 상호 인증과 데이터 기밀성을 형식적으로 검증할 수 있는 방법은 무엇인가?
• RQ5 AVISPA와 SPAN과 같은 자동 검증 도구의 효과성은 프로토콜 보안 검증에 어떻게 기여하는가?

주요 결과

• 프로토콜은 최소한의 계산 자원을 사용하여 RFID 태그, 리더, 서버 간의 상호 인증을 성공적으로 달성한다.
• 생체 정보 해시 함수의 사용으로 원시 생체 정보 데이터가 절대 저장되거나 전송되지 않아 사용자 프라이버시를 보호한다.
• AVISPA와 SPAN을 통한 형식적 검증을 통해 프로토콜이 일반적인 공격에 저항하고 기밀성을 유지할 수 있음을 확인하였다.
• PRNG와 암호학적 해시 함수의 통합은 저전력 장치에 적합하면서도 보안성을 강화한다.
• 재생 및 위조 공격에 대한 보호 조건 하에서 프로토콜은 강력한 보안 특성을 보여준다.
• 형식적 모델에서 보안성이 증명되었으며, 이는 실세계 구현에 적합함을 검증한다.