[논문 리뷰] An efficient pairing-free certificateless two-party authenticated key agreement protocol in the eCK model

Yong-Jin Kim, Jong-Geon Kang외 2명|arXiv (Cornell University)|2013. 04. 01.

Cryptography and Data Security참고 문헌 17인용 수 10

한 줄 요약

이 논문은 타원곡선 군에서 스칼라 곱셈의 수를 최소화하는 새로운 이중선형 쌍대화 없이 인증서 기반 두 명의 당사자 간 인증 키 협약 프로토콜을 제안한다. 이는 효율성을 크게 향상시킨다. 랜덤 오라클 환경에서 eCK 모델 하에 보안을 확보하여 이전 작업에 비해 계산 오버헤드를 줄이고 더 강력한 보안 보장을 제공한다.

ABSTRACT

Recent study on certificateless authenticated key agreement focuses on bilinear pairing-free certificateless authenticated key agreement protocol. Yet it has got limitations in the aspect of computational amount. So it is important to reduce the number of the scalar multiplication over elliptic curve group in bilinear pairing-free protocols. This paper proposed a new bilinear pairing-free certificateless two-party authenticated key agreement protocol, providing more efficiency among related work and proof under the random oracle model.

연구 동기 및 목표

• 기존의 이중선형 쌍대화 없는 인증서 기반 키 협약 프로토콜의 높은 계산 비용 문제를 해결한다.
• 타원곡선 군에서의 스칼라 곱셈 횟수를 줄여 효율성을 향상시킨다.
• 이중선형 쌍대화에 의존하지 않는 안전하고 효율적인 두 명의 당사자 간 인증 키 협약 프로토콜을 설계한다.
• 랜덤 오라클 가정 하에 eCK 모델에서 형식적인 보안 증명을 제공한다.

제안 방법

• 이중선형 쌍대화가 필요 없는 새로운 인증서 기반 키 협약 프로토콜을 제안한다.
• 최적화된 스칼라 곱셈 연산을 활용한 타원곡선 암호 기법을 적용하여 계산 부담을 감소시킨다.
• 공개/비밀 키 구성요소와 시스템 매개변수를 기반으로 한 키 유도 메커니즘을 활용하여 공유 비밀을 설정한다.
• 랜덤 오라클 모델을 사용하여 프로토콜의 활성 공격에 대한 저항력을 형식적으로 보증하는 보안 증명을 정의한다.
• 인증서 기반 암호 기법을 통합하여 키 유출 문제를 방지하면서도 효율성을 유지한다.
• 신중하게 구성된 암호 연산을 통해 상호 인증과 향후 기밀성 보장을 보장한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 보안을 훼손하지 않으면서도 인증서 기반 키 협약 프로토콜에서 스칼라 곱셈 횟수를 어떻게 최소화할 수 있는가?
• RQ2 쌍대화 없는 인증서 기반 키 교환 프로토콜은 높은 효율성과 강력한 보안 보장을 동시에 달성할 수 있는가?
• RQ3 이중선형 쌍대화를 제거하면 두 명의 당사자 간 인증 키 협약의 전반적인 성능과 보안에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 쌍대화 연산에 의존하지 않고도 eCK 모델 하에 안전하고 효율적인 프로토콜을 구성할 수 있는가?
• RQ5 제안된 프로토콜은 기존의 이중선형 쌍대화 없는 대안들에 비해 계산 비용 측면에서 얼마나 효율적인가?

주요 결과

• 제안된 프로토콜은 기존의 이중선형 쌍대화 없는 인증서 기반 프로토콜에 비해 스칼라 곱셈 횟수를 줄였다.
• 랜덤 오라클 가정 하에 eCK 모델에서 형식적인 보안이 입증되었다.
• 이중선형 쌍대화를 제거함으로써 계산 효율성이 크게 향상되었다.
• 최소한의 암호 연산 오버헤드로 상호 인증과 향후 기밀성을 유지하였다.
• 기존의 신원 기반 암호 기법에서 흔히 발생하는 키 유출 문제를 성공적으로 방지하였다.
• 보안 증명을 통해 키 유출 모조행동을 포함한 광범위한 활성 공격에 저항하는 능력을 입증하였다.