비착탈식 ＵⅠＭ을 구비한 ＭＳ를 ＣＡＶＥ 알고리즘을이용하여 인증하는 방법 및 장치 document_id A220623051824

CDMA2000 네트워크는 전 세계에서 상업적으로 널리 이용되고 있다. 이런 종류의 네트워크에서는 CAVE 알고리즘에 기초한 챌린지 핸드셰이크 인증 규약(Challenge Handshake Authentication Protocol, 이하 "CHAP"이라 함)을 채택하여 접속 단말기의 유효성을 검증한다. 이러한 인증 시스템은 불법적인 공격에 대한 보호 방법이 완벽하다. 이동국(Mobile Station, 이하 "MS"라 함)의 개인키(Privacy key : 이하 "A-key"라함)와 CAVE 알고리즘은 각각 MS와 CDMA2000 네트워크의 인증 센터(Authentication Centre, 이하 "AuC"라 함)에 저장된다. 인증 과정은 크게 공유 비밀 데이터(Shared Secret Data, 이하 "SSD"라 함)의 업데이트 및 인증 실행의 두 과정을 포함한다. SSD의 A 부분(SSD_A)은 접속 인증에 사용된다. 특정 조건에 따라, 네트워크는 무작위 수(Random numbers)들의 세그먼트를 포함하는 메세지를 MS와 AuC로 각각 송신하여 SSD_A 데이터를 업데이트한다. MS와 AuC가 상기 메세지를 각각 수신한 후, 포함된 무작위 수들과 A-key 및 기타 파라미터들이 "SSD_A 생성 절차"에 함께 입력되며, 계산을 통해 SSD_A가 생성된다. 정확도를 확인한 후 기존의 SSD_A를 새로운 SSD_A로 교체하며, 이 새로운 SSD_A는 접속 인증용 키로서 사용하게 된다. 단말기 상에서 인증을 실행할 필요가 있을 때, 네트워크는 무작위 수들의 세그먼트를 포함하는 인증 요청 메세지를 MS 및 AuC로 송신한다. MS 및 AuC는 상기 메세지를 각각 수신한 후 CAVE 알고리즘에 따라 상기 메세지에 포함된 무작위 수들과 SSD_A 및 기타 파라미터에 의해 인증 결과를 계산한다. MS는 인증 결과를 AuC로 송신한다. 상기 인증 결과들 사이의 차이점을 비교함으로써 MS의 유효 여부를 인증할 수 있다. CDMA2000 네트워크를 실현함에 있어서 A-key는 2가지 모드로 저장될 수 있다. 그 중 하나는 A-key가 MS에 저장되고 해당 CAVE 알고리즘도 MS에서 구현되는 것으로, 이 경우에 MS는 착탈식 UIM(이하 "R-UIM"이라 함)을 구비하지 않는다. 나머지 하나는 A-Key가 R-UIM에 저장되고 해당 CAVE 알고리즘도 R-UIM 카드에서 구현되는 것이며, 이 경우에 MS는 R-UIM을 구비한 MS라고 부른다. 현재 중국 이외의 다른 나라들에서는 대부분의 CDMA2000 운영자들이 R-UIM을 구비한 MS를 채택한다. CDMA2000 네트워크가 업그레이드된 것이 HRPD 네크워크이며, 이러한 HRPD 네트워크는 전 세계에서 널리 상용화되고 있다. 기존 HRPD 네트워크에서 단말기는 R-UIM을 구비하지 않는다(CDMA2000 네트워크의 MS와 유사함). 3G 파트너쉽 프로젝트 2(3G Partnership Project 2, 이하 "3GPP2"라 함)의 해당 표준에서 규정된 바와 같이, 만일 접속 인증이 HRPD 네트워크에 의해 채택된다면 인증 모드도 CHAP 인증이어야 하지만, 상세한 암호화 알고리즘이 명확히 규정되어 있지 않으며, 특정 운영자가 이를 규정할 수 있다. HRPD 네트워크와 CDMA2000 네트워크는 서로에 대해 독립적이며, 상호 간에 정보를 교환하지 않는다. CDMA2000 네트워크와 HRPD 네트워크를 모두 지원하는 이중 모드 단말기를 통해 가입자들이 서비스를 공유할 수 있으며, 이런 범주의 가입자들이 HRPD 네트워크의 주요 가입자 집단을 형성한다. 구체적인 언급이 없는 한, 이하의 설명에서 이중 모드 단말기는 CDMA2000/HRPD 이중 모드 단말기이다. 현재, R-UIM 카드에 의해 수행되는 연산은 크게 SSD 관리와 인증 계산 등을 포함한다. SSD는 모든 인증의 계산 및 후속 개인 키(privacy key)들의 생성에 사용된다. SSD는 R-UIM 카드 내의 A-key로부터 유도된다. 네트워크가 SSD 업데이트 명령(RANDSSD 파라미터 포함)을 송신하면 SSD 업데이트 과정이 시작된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 관련 가입자가 속해 있는 네트워크는 가입자의 SSD를 업데이트하는 유일한 개체이다. 네트워크가 특정 가입자에 대해 SSD 업데이트 과정을 개시하면, 가입자의 MS는 우선 RANDSSD 파라미터를 저장한 후 무작위 시드(RANDSeed)를 생성한다. MS가 RANDSeed 파라미터를 R-UIM 카드로 전송하고, 기지국 챌린지 기능을 수행하기 시작한다. 그러면 R-UIM 카드는 RANDBS 파라미터를 생성한다. RANDBS와 RANDSeed 사이의 관계는 R-UIM 카드의 분배기에 의해 규정된다. 예를 들면, R-UIM 카드에서 RANDBS는 RANDSeed와 동등하게 설정될 수 있다. RANDBS 파라미터는 RANDSeed에 의사 랜덤 프로세스(random process)을 실행함으로써 유도하거나, RANDSeed와 관련 없이 개별적으로 생성할 수 있다. 기지국 챌린지 명령은 R-UIM 카드가 RANDBS 파라미터를 MS로, 그리고 네트워크로 전송하게 한다. 이어서, MS는 SSD 업데이트 과정을 실시한다. 이 과정에서 RANDSSD 파라미터를 사용하여 새로운 SSD 값 및 AUTHBS를 생성하는데, 이 AUTHBS는 기지국 질의의 결과를 검증하기 위해 사용된다. 네트워크 측에서는 RANDSSD 파라미터를 사용하여 새로운 SSD 값을 생성한다. 네트워크는 MS로부터 RANDBS 파라미터를 수신한 후, 새로운 SSD를 이용하여 AUTHBS을 계산하여 MS로 보낸다. MS는 수신된 AUTHBS를 SSD 확인 명령의 파라미터로 간주한다. MS는 수신된 AUTHBS를 자체적으로 계산한 AUTHBS와 비교한다. 만일 이들이 정확히 동일하다면 SSD 업데이트 과정은 성공이며, 이후의 인증 계산에 SSD가 사용된다. 만일 두 AUTHBS 값이 상이하다면 MS는 새로운 SSD를 폐기하고 기존의 SSD를 보유한다. 인증 과정은 단말기의 유효성을 검증하는 과정이다. 인증 과정의 기초 연산이 도 3에 도시되어 있다(MS와 AuC 상호 간의 메세지는 무선 네트워크를 통해 전송되지만, 도 3에서는 편의상 무선 네트워크를 생략하였음). AuC는 CHAP 챌린지 메세지를 MS로 송신하며, 이 메세지는 32 비트 길이의 RAND를 포함하고 있다. MS는 RAND와 SSD_A를 CAVE 알고리즘의 입력값으로 받아서 18 비트 길이의 인증 파라미터 1을 계산한다. MS는 이 파라미터 1을 인증 챌린지 응답 메세지에 의해 AuC로 송신하고, AuC는 상기 인증 파라미터 1과 자체적으로 계산한 파라미터 2를 상기와 같은 방법으로 비교한다. 만약 이들 파라미터가 정확히 동일하다면 인증은 성공이며, 상이하다면 MS는 네트워크에 접속하는 것이 거절된다. (2) 접속 인증에 있어서 기존 HRPD 네트워크의 메세지 흐름 도 4는 HRPD 네트워크에 대해 3GPP2가 정의한 접속 인증 메세지 흐름를 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 접속 네트워크(Access Network : AN)는 무작위 수를 포함하는 CHAP 챌린지 메세지("무작위 텍스트")를 접속 단말기(Access Terminal : AT)로 송신한다(401). AT는 CHAP 챌린지 메세지를 수신한 후, 수신된 무작위 텍스트를 이용하여 인증 파라미터 1을 계산한다. 도 4에서는 암호화 알고리즘 MD5를 예로 들었는데, 왜냐하면 기존의 HRPD 네트워크에서 MD5가 사용되어 왔기 때문이다. 비록 본 발명에서 CAVE 알고리즘이 암호화에 사용되지만, 메세지의 흐름은 MD5 알고리즘을 암호화에 사용하는 경우와 동일하다(402). AT는 CHAP 응답 메세지를 AN으로 송신하는데, 상기 CHAP 응답 메세지는 AT의 네트워크 접속 ID(Network Access ID :NAI) 정보와 무작위 텍스트 및 인증 파라미터 1 등을 포함한다(403). AN은 AT로부터 CHAP 응답 메세지를 수신한 후 RADIUS 접속 요청 메세지를 AN-AAA로 송신하며, 상기 메세지는 CHAP 응답 메세지에 포함된 파라미터 3개를 포함한다(404). AN-AAA는 무작위 텍스트 및 로컬 패스워드(AN-AAA 패스워드와 AT의 패스워드는 정확히 동일함)를 입력값으로 간주하여 MD5 알고리즘을 사용해 인증 파라미터 2를 계산한다(405). AN-AAA는 인증 파라미터 1과 인증 파라미터 2를 비교한다(406). 만약 이들 파라미터가 동일하면 AN-AAA는 인증 합격을 나타내는 RADIUS 접속 수락 메세지를 AN으로 송신한다(407). 만약 인증 파라미터 1과 인증 파라미터 2가 동일하지 않다면 AN-AAA는 RADIUS 접속 거절 메세지를 AN으로 송신하여 단말기의 접속을 거절한다(408). RADIUS 접속 수락 메세지를 수신한 경우 AN은 인증 과정이 성공하였음을 나타내는 CHAP 성공 메세지를 단말기로 송신한다(409). RADIUS 접속 거절 메세지를 수신한 경우 AN은 인증 과정이 실패하였음을 나타내는 CHAP 실패 메세지를 AT로 송신한다(410). 실제로, 음성 서비스는 보통 CDMA2000 네트워크에 의해 제공되고, 고속 데이터 서비스는 HRPD 네트워크에 의해 제공되는 것이 일반적이다. 따라서, CDMA2000 네트워크뿐만 아니라 HRPD 네트워크도 지원하는 이중 모드 단말기는 공유량이 상당할 것이다. 일반적으로 CDMA2000 네트워크가 HRPD 네트워크보다 먼저 수립되었기 때문에, 일부 HRPD 네트워크 가입자들은 CDMA2000 네트워크로부터 업그레이드된 가입자들이다. 그러나, CDMA2000 네트워크와 HRPD 네트워크에 사용되는 접속 인증 알고리즘이 서로 다르기 때문에 운영자는 패스워드 및 관련 가입자 정보를 두 가지 형태로 관리해야 한다. 단말기도 두 유형의 인증 알고리즘을 지원하고 두 개의 패스워드를 저장해야 한다. 이는 운영자들의 관리에 불편을 초래할 뿐만 아니라 단말기의 복잡성을 더욱 증가시킨다. 따라서, CDMA2000 네트워크가 개시되어 많은 가입자를 보유함에 따라, CDMA2000 네트워크에 이용되는 CAVE 알고리즘을 재이용함으로써 HRPD 네트워크의 접속 인증을 실현하는 방법이야말로 HRPD 네트워크 구축과 관련된 과제가 되고 있다.