RFID 보안 인증 프로토콜

1. RFID 보안 인증 프로토콜 발표자: 대구대학교 최 현 민 2006년 08월 01일

2. 목 차 • RFID 시스템 개요 • RFID란? • RFID vs 바코드 시스템 • RFID 구성 • RFID의 장점/문제점 • RFID 보안의 취약성 • RFID 보안 요구사항 • RFID 보안 프로토콜 • Kill command feature • Hash lock 방식 • Randomized Hash lock 방식 • External re-encryption scheme(외부 재 암호화 기법) • Hash-chain 기반 기법 • 보안 방식별 비교 분석 • 결론

3. RFID 시스템 개요 • RFID란? • 자동인식(Autonmatic Identification)기술의 하나 • 정보가 저장된 사물을 물리적인 접촉없이 무선(RF : Radio Frenquence)에 의한 인식 기술이다. • 빠른 응답속도로 원거리에서도 인식이 가능하고, 여러 개의 정보를 동시에 판독하거나 수정가능. • 데이터 인식 오류가 거의 없고, 인식 가능 범위가 넓음. • RFID Tag는 재사용성이 가능함. • 최대 521KB의 메모리를 가지고 있어 넉넉히 데이터 저장이 가능함

4. RFID 시스템 개요 • RFID vs 바코드 시스템

5. RFID 시스템 개요 • RFID 구성 • 태그(Tag) • 데이터를 저장하는 RFID 핵심 기능 • 리더(Reader) • 태그에 읽기와 쓰기가 가능하도록 하는 장치 • 서버(Server) • 태그에서 전송된 정보의 복호 및 해독

6. RFID 시스템 개요 • RFID의 장점 • 반영구적 사용 • 대용량의 메모리 내장 • 이동중이거나 원거리 인식가능 • 다수의 정보를 동시에 인식 가능 • 반복 재사용 가능 • 공간 제약이 없이 동작 가능 • RFID의 문제점 • 주파수 대역의 한계 • 바코드에 비해 높은 비용 • 스마트 카드에 비해 메모리 용량 낮음 • 보안기능 • 리더가 ID를 요청하면 도청이 가능 • 이용자의 인식 없이 섬유, 플라스특등 모든 사물에 탑재될 수 있어 리더에 의해 정보가 읽혀지게 됨

7. RFID 보안의 취약성

8. RFID 보안의 취약성 • 사용자 프라이버시 침해 • 언제, 어디서나 태그 소유자 및 환경 정보 모니터링 가능 • 태그 소유자 및 태그 부착 아이템에 대한 위치 추적 • 여러 개의 리더로부터의 정보를 가공하여 거래내역 추적 가능 • 기존의 가상 공간 공격은 물리적인 공간으로 확대됨 • 센서 및 액츄에이터와 같은 I/O장치에 대한 공격으로 물리적인 공격 가능 • 태그 위변조 방지 및 접근 제어 기술 구현의 어려움 • Tamper resistance 기술 적용의 어려움 • 기존의 보안 기술을 사용한 위변조 방지 및 접근 제어 기술 적용의 어려움

9. RFID 요구 사항 • RFID 보안 요구 사항 • 기밀성 제공(Confidentiality) • 태그의 응답이 공격자에겐 무의미해야 함. • 익명성 제공(Anonymity) • 태그의 ID를 공격자가 알 수 없어야 함 • 사용자의 소지품 정보 노출 방지 • 불추적성(Untracebility) • 태그를 추적할 수 없어야 함 • 기밀성과 익명성을 포괄하는 개념으로 불구분성+전방향 안전성을 가져야 함 • 위조(frogery)방지 • 공격자의 응답이 다른 태그로 인지되는 것을 막아햐 함

10. RFID 요구 사항 • 전방향 안전성 (forward security • 공격자가 태그의 현재 내용을 읽더라도 이전에 태그가 방출한 값을 알아 낼 수는 없음 • 불구분성 (Indistinguishability) • 한 태그의 응답을 다른 태그의 응답과 구분하지 못하는 것 (향후 추적을 불가능하도록 하기 위해)

11. RFID 보안 프로토콜 • Kill command feature(Kill 명령어의 접근법) • Kill command feature란? • 유일한 8비트 패스워드를 가지는 각 태그는 패스워드를 전송하자마자, 태그 스스로 자신의 정보를 삭제 시키는 방식이다. • Kill command feature 문제점 • 태그를 이용한 정보 관리나 태그의 재사용 등의 RFID시스템의 장점을 제거해 버린다. • 패스워드 길이가 8비트이므로, 공격자로 하여금 쉽게 패스워드 추측을 가능하게 만드는 문제가 있다.

12. RFID 보안 프로토콜 • Hash lock 방식 • 리더는 각 태그 마다 유일한 키(k)를 가지고 있다. • 태그는 mataID=H(k)를 가지고 있다. • 태그는 자신의 mataID를 리더에 보낸다. • 리더는 이에 해당하는 키(k)를 태그에 보낸다. • 태그는 리더로부터 받은 키(k)를 해쉬한 값과 자신의 metaID를 비교하여, 그 값이 동일하면 자신의 ID를 전송한다. Query Reader Tag mataID SERVER mataID (key,ID) key ID

13. RFID 보안 프로토콜 • Randomized Hash lock 방식 • 각 태그는 난수 생성기로 부터 생성된 난수값(r)과 자신의 ID를 연접하여 해쉬값, c=H(ID∥r)을 계산한후, c, r을 리더에 전송한다. • 리더는 이 값(c,r)을 서버에 전송한다. • 서버에는 각 태그의 ID가 저장되어 있으므로, 서버는 정송받은 c와 같은 값이 나올 때까지 모든 태그의 ID와 전송받은 r을 해쉬하여 c와 관련된 ID를 검색하고, 이것을 리더에 보낸다. Query Reader Tag H(ID∥r) SERVER Get all IDs ID1, ID2,…IDn IDk

14. RFID 보안 프로토콜 • External re-encryption scheme(외부 재 암호화 기법) • 인증 기관에서만 추적이 가능하도록 인증 기관의 공개키로 암호화하는 방식 • 주기적으로 태그 정보를 재암호화(re-encryption) • 매우 제한적인 연산자원(computing resource)만을 가짐 • 재암호화는 보안이 보장되는 외부 기계를 통해 수행 • 문제점 • 상당한 양의 연산자원 요구 • 재암호화를 위한 임프라를 구축하는 것은 큰부담 • 현실적으로 구현시 많은 어려움이 있다.

15. H H H si+1 si G G ai ai+1 RFID 보안 프로토콜 • Hash-chain 기반 기법 • 서버는 각 태그(Tt, t=1, …, m)에 대해 랜덤 값 st,1을 생성하여 태그(Tt)에 st,1을 저장하고, 자신의 데이터베이스에도 각 태그의(IDt, st, 1)를 저장해 둔다. • 태그(Tt)는 at,1 = G(st,1)를 계산한 후 값을 리더에게 보내고, 이전의 자신의 비밀 값 St,1를 St, i+1= H(St , 1)로 갱신한다. • 리더는 태그로 부터 받은 정보 at,1을 서버에 보내고, 서버는 at,1값이 나올 때까지 자신의 데이터베이스에 저장된 모든 태그의 st,1을 해쉬한 후 , 해당 태그의 IDt를 검출하여 리더에 보낸다.

16. 보안 방식별 비교 분석

17. 결론 • 낮은 비용으로 암호화 프로세스가 가능한 RFID를 개발하고 구현. • 해시함수, 난수 생성기, 대칭키 암호, 비대칭키 암호등의 경량화 연구 포함 • 수동형 RFID 태그에 적용 가능하여야만 시장성이 있다. • 표준화된 RFID의 보안 요구 사항에 대한 정의 및 정형화된 기법은 존재하지 않으며, 보안연구에 표준화 작업이 중요