키 재료 생성 방법 document_id A220623053973

종래 무선 통신 시스템은 다양한 인증 기술을 사용하여 그 시스템을 통해 전송되는 정보의 보안성 및/또는 무결성을 보호한다. 예를 들어, 인증 및 키 협의(AKA) 프로토콜이 3세대 파트너쉽 프로젝트(3GPP) 인증 인프라스트럭처에 구현되었다. 3GPP AKA 프로토콜은 부트스트랩핑(bootstrapping) 기술을 사용하여 공유되는 키를 수립하기 위해 네트워크 및/또는 사용자측에 애플리케이션 기능을 가능하게 하도록 영향 받을 수 있다. 도 1은 3GPP AKA 프로토콜에 기초하는 부트스트랩핑 아키텍처(100)의 종래 모델을 개념적으로 도시하고 있다. 부트스트랩핑 아키텍처(100)는 인터페이스(Zh)에 의해 부트스트랩핑 서버 기능부(BSF)에 결합되는 가정 가입자 서버(a Home Subscriber Server; HSS)를 포함한다. BSF는 인터페이스(Ub)에 의해 하나 이상의 사용자 장비(UE, 이동 유닛이라고도 함)에 결합된다. 또한, BSF는 인터페이스(Zn)에 의해 네트워크 애플리케이션 기능부(NAF)에 결합된다. NAF는 인터페이스(Ua)에 의해 UE에 결합된다. 부트스트랩핑 아키텍처(100)에 포함되는 개체는 3GPP 기술 사양 3GPP TS 33.220 V6.3.0(2004-12)에 상세히 기재되어 있는데, 본 명세서에서 그 전체를 참조한다. 3GPP 기술 사양 3GPP TS 33.220 V6.3.0(2004-12)을 이하 3GPP 기술 사양으로 지칭할 것이다. 도 2는 종래 부트스트랩핑 과정(200)을 개념적으로 도시하고 있다. UE는 화살표(205)로 표시된 바와 같이 BSF를 향한 요청을 송신함으로써 부트스트랩핑 과정(200)을 개시할 수 있다. 이중 화살표(210)로 표시된 바와 같이 BSF는 HSS로부터 인증 벡터 등과 같은 사용자 보안 설정 및/또는 인증 데이터를 검색할 수 있다. BSF는 UE에 (화살표(215)로 표시된) 인증 요청을 송신한다. 인증 요청(215)은 HSS로부터 검색되는 사용자 보안 설정 및/또는 인증 데이터에 기초하여 형성될 수 있다. 인증 요청(215)은 인증 프로세스에서 사용될 수 있는 난수 및/또는 인증 토큰을 포함한다. UE는 (220에서) 인증 및 키 협의 절차를 수행하여 인증 요청이 인증된 네트워크로부터 온 것인지를 증명한다. 또한, UE는 다양한 세션 키 및/또는 요약 AKA 응답을 계산할 수 있다. 요약 AKA 응답은 (화살표(225)로 표시된 바와 같이) BSF에 송신되는데, 이는 (230에서) 요약 AKA 응답에 기초하여 UE를 인증할 수 있다. 그 후, BSF는 (230에서) 하나 이상의 키(Ks)와, 하나 이상의 키의 수명(one or more lifetimes of the keys)을 생성한다. 화살표(235)로 표시된 바와 같이, 키 및 이용 가능한 경우에는 키 수명을 포함하는 확인 메시지가 UE에 송신될 수 있다. 확인 메시지 수신에 응답하여, UE는 (240에서) 하나 이상의 키(Ks)를 생성하는데, 이는 BSF에 의해 생성되는 하나 이상의 키(Ks)에 대응해야 한다. UE 및 BSF는 키(Ks)를 사용하여 UE와 NAF 사이의 통신을 위해 사용될 수 있는 키 재료(Ks_NAF)를 생성할 수 있다. 도 3은 UE와 NAF 사이의 보안 통신 링크를 형성하는 종래 방법(300)을 개념적으로 도시하고 있다. 화살표(310)로 표시된 바와 같이, UE는 (305에서) 키(Ks)를 사용하여 키 재료(Ks_NAF)를 유도한 후 애플리케이션 요청을 NAF로 전송한다. 전형적으로, 애플리케이션 요청(310)은 부트스트랩핑 트랜잭션 식별자(B_TID) 및 기타 정보를 포함한다. 화살표(315)로 표시된 바와 같이, NAF는 인증 요청을 BSF로 전송한다. 인증 요청(315)은 B-TID 및 NAF 호스트 이름을 포함한다. BSF는 화살표(320)로 표시된 바와 같이 인증 응답을 제공한다. 전형적으로, 인증 응답(320)은 키(Ks)로부터 유도된 키 재료(Ks_NAF) 및 임의의 적합한 키 수명을 포함한다. 키 재료(Ks_NAF)는 (325에서) NAF에 의해 저장되고 애플리케이션 응답은 UE에 제공된다. 일단 보안 통신 링크를 형성하는 방법(300)이 완료되면, UE 및 NAF는 도 1에 도시된 인터페이스(Ua)를 통해 보안적으로 통신할 수 있다. 전술한 3GPP GBA 아키텍처와 같은 종래 부트스트랩핑 절차는 키 재료(Ks)가 변경되거나 업데이트되지 않는 한, 전형적으로 NAF와 관련되는 키 재료(Ks_NAF)를 생성할 수 없다. 이는 시스템을 보안 위험에 노출시키거나 시스템의 효율을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, NAF가 리플레이 보호를 포함하지 않는 경우, 동일한 Ks_NAF의 부주의한 재사용은 NAF를 리플레이 침해에 노출시킬 수 있다. NAF는 Ks_NAF가 요청될 때마다 대응 키 재료(Ks)도 업데이트될 것을 지정할 수 있지만, 이는 서비스 설계자가 보안을 인식할 것을 요구한다. 실제로, 설계자는 보안 위험을 인식하지 못할 수 있거나 키 재료(Ks)를 정기적으로 업데이트함으로써 리플레이 침해를 방지하기 위해 NAF를 수정할 시간 또는 전문지식을 갖지 못 할 수 있다. 또한, 리플레이 보호 또는 프레시 Ks_NAF는 시스템이 최초로 개발된 때에는 필요하지 않을 수 있지만, 시간이 지남에 따라 리플레이 침해가 문제가 될 정도로 NAF의 사용이 진화할 수 있다. NAF의 설계자는 안정성 측면에 에러가 발생하고 NAF가 Ks_NAF를 요청할 때마다 UE가 키 재료(Ks)를 업데이트해야 한다고 지정할 수 있다. 이 방안은 보안성을 증가시킬 수 있지만, 시스템의 효율성을 또한 감소시킬 수 있다. 예를 들어, HSS는 키 재료(Ks)를 업데이트하기 위해 반복적으로 접촉되어야 할 수 있는데, 이는 기존 인증 시스템에 트래픽을 증가시킬 수 있다. 또한, HSS와의 반복되는 상호작용은 UE가 시작하기 위해 NAF에 의해 제공되는 서비스를 기다리는 시간을 증가시킬 수 있다. 3GPP 기술 사양에서 지정되는 GBA 아키텍처는 동일한 UE 및 NAF 쌍 사이의 병행하는 독립적 세션을 허용하거나 허용하지 않을 수 있다. 특히, 3GPP 기술 사양은 병행 세션에 키 재료를 제공하기 위한 분명한 가이드라인을 제공하지 않는다. 예를 들어, 3GPP 기술 사양은 UE가 NAF_id당 최대 하나의 Ks_NAF 키를 저장할 수 있다는 것을 지정한다. 또한, 3GPP 기술 사양은 UE 및 NAF가 새로운 키 재료(Ks)에 동의할 때 대응 Ks_NAF가 업데이트되는 것만을 지정한다. UE에 저장되는 다른 NAF_Id에 관련되는 모든 다른 Ks_NAF가 영향 받아서는 안 된다. 3GPP 기술 사양의 모호성은 해결되지 않는 중요한 의문을 남긴다. 예를 들어, NAF는 (가령, NAF는 리플레이 보호를 갖지 않기 때문에) 키 재료(Ks) 업데이트가 모든 세션에 대해 요청될 것을 지정할 수 있다. UE와 NAF 사이에 첫 번째 세션이 수립되면, 키 재료(Ks)가 업데이트되고 세션 키(Ks_NAF)가 UE에 저장될 수 있다. 두 번째 병행 세션이 첫 번째 세션과 동시에 수립되는 경우, 키 재료(Ks)는 다시 업데이트될 수 있고 새로운 세션 키가 형성될 수 있다. 그러나, 3GPP 기술 사양은 세션 키 중 어느 것이 UE에 저장되어야 하는지를 지정하지 않는다.