Privacy-Preserving Protocols for Secure Vehicular Communications

Abstract

최근 전자제품의 급격한 가격하락과 함께 안전한 운전을 요구하는 사용자들이 증가하면서 자동차도로는 이동 Ad-hoc 네트워크 (MANET, Mobile Ad-hoc Network) 형태로 발전되었고 이러한 네트워크를 Vehicular Ad-hoc Network (VANET)라고 한다. 더불어, 안전한 VANET을 구성하기 위하여 VANET의 보안 구조에 관한 연구도 활발히 진행되고 있다. 특히, 악의적인 사용자로부터의 교통 정보 메시지의 위․변조 공격에 대응하기 위하여, 공개키 기반 구조 (PKI, Public Key Infrastructure)기반의 디지털 서명은 VANET의 대표적인 보안요구사항으로 부각되었다. 그로 인해, VANET에서는 고속 이동성과 유동성 등과 같은 특징으로 인하여 다수의 교통 정보 메시지에 대한 효율적인 인증 기술 및 효율적인 인증서 검증 기술에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 한편, 최근에는 사용자의 프라이버시 보호에 관한 관심이 높아짐으로 인하여, 광범위한 도청자로부터 차량의 이동경로 추척을 막기 위한 익명 인증 프로토콜들이 소개되었다. 하지만, 이러한 프로토콜들은 익명 인증서 생성 단계에서 신뢰기관을 비롯하여 차량 및 노변장치 (RSU, Road-side Unit)의 높은 오버헤드를 발생시킨다. 따라서, 본 논문에서 무인증서기반 서명 기법을 이용하여 VANET 환경에 적합한 효율적인 인증서 관리 문제를 해결한 인증 프로토콜을 제안한다. 또한, 본 논문에서는 차량 및 노변장치간의 한 번의 상호인증으로 노변장치가 차량에게 다중 단기 익명 인증서를 발급하는 효율적인 익명 인증 프로토콜을 제안한다. 시뮬레이션을 통하여, 노변장치 서비스율 및 차량의 계산량 관점에서 기 제안되었던 가장 효율적인 익명 인증 프로토콜보다 효율적임을 보인다. 또한, 기 제안된 프로토콜들은 다수의 노변장치들이 손상될 경우, 차량에 대한 비연결성과 추적성을 제공하지 못하는 반면 제안 프로토콜은 다수의 노변장치가 손상되더라도 차량의 비연결성과 추적성을 제공한다. 한편, VANET에서 프라이버시 보호를 위하여 Mix-zone에서 차량의 교통정보 메시지를 그룹 키로 암호화하여, 악의적인 사용자가 교통정보 메시지 도청을 원천적으로 봉쇄하는 프로토콜이 제안되었다. 하지만, 기 제안된 프로토콜은 그룹 키 갱신 단계에서 시스템 오버헤드가 발생한다. 따라서, 본 논문에서 일방향 해쉬 함수기반의 구간 해쉬 함수를 설계하고, 이를 이용하여 효율적인 그룹 키 갱신을 제공하는 VANET 환경에 적합한 프라이버시 보호 프로토콜을 제안한다.