KR100407692B1 - 하드디스크 실시간 보안 시스템 및 보안 방법 - Google Patents

하드디스크 실시간 보안 시스템 및 보안 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 암호기술을 사용한 하드디스크 실시간 보안 시스템 및 보안 방법에 관한 것으로서, 하드디스크의 특정 디렉토리를 암호디렉토리로 지정한 후, 이 암호디렉토리로의 데이터 쓰기 이벤트가 발생하면 이 데이터를 암호화보드를 이용하여 암호화하여 상기 암호디렉토리 내에 저장하고, 상기 암호화된 데이터에 대해 읽기 이벤트가 발생하면 이 암호화된 데이터를 암호화보드를 이용하여 복호화한다.
이로 인해, 암호화된 데이터는 시스템에 대한 물리적인 공격, 운영체제의 결함을 이용한 공격, 해킹 소프트웨어를 사용한 공격, 패스워드 도용 등과 같은 해킹으로부터 매우 안전하다.

Description

하드디스크 실시간 보안 시스템 및 보안 방법 {Hard Disk Real Time Security System and Preservation Method of Hard Disk Real Time Security System}
본 발명은 암호 기술을 사용한 하드디스크 실시간 보안 시스템 및 보안 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게 설명하면, 하드디스크에 저장되는 데이터를 실시간으로 암호화함으로써, 불법적인 접근으로부터 중요한 데이터를 보호할 수 있는 하드디스크 실시간 보안 시스템 및 보안 방법에 관한 것이다.
이와 같은 하드디스크 실시간 보안 시스템에 관한 종래 기술로는, 권리권자가 삼성전자인 [특허명칭 : 저장장치에 저장된 데이터의 보안기능을 구비한 컴퓨터 시스템 및 방법, 출원번호 : 1998-052997, 출원년도 : 1998년도] 의 특허가 있다. 이는, EEPROM 과 하드디스크 FAT(Fie Allocation Table : 파일 할당 테이블) 복사 매커니즘을 사용하여, 하드디스크의 물리적인 절취에 대해 높은 보안성을 제공한다. 하지만, 네트워크를 통한 해킹, 콘솔을 통한 해킹 등에 대해서는 전혀 무방비 상태라는 단점이 있다.
또한, 기존의 보안 시스템에서는 사용자가 해당 시스템에 로그인 과정을 수행하면, 사용자에 대한 인증 절차를 수행하고, 이 인증 과정을 통과하면 그 시스템을 사용할 수 있도록 하고, 그렇지 못한 경우에는 불법적인 사용자로 간주하여 하드디스크 내의 데이터에 접근할 수 없도록 하였다. 하지만, 이러한 인증 기반 하드디스크 보안 시스템의 경우에는 해킹 소프트웨어를 사용하여 시스템의 인증 절차를 파괴하거나, 패스워드가 도용되는 경우, 네트워크를 통해 불법적으로 하드디스크 내의 데이터를 취하는 경우, 물리적으로 하드디스크를 취하는 경우에는 하드디스크 내의 데이터 보안 유지가 어렵다는 단점이 있다.
이런 단점을 해결하기 위해, 최근에는 하드디스크 내의 데이터를 대칭키 암호 알고리즘을 사용하여 소프트웨어로 암호화하는 방법을 사용하였는데, 이는 소프트웨어로 암호화 혹은 복호화를 처리하기 때문에, 메인 프로세서에 많은 암호 연산 부담을 주게 된다. 즉, 하드디스크 내의 데이터에 대한 암호화 및 복호화를 실시간으로 처리하는 것이 불가능할 뿐만 아니라, 빠른 연산을 처리하기 위해선 부득이하게 짧은 키 값을 사용해야 하기 때문에 비도(level of security)가 낮다는 단점이 있다.
상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 개별 파일에 대한 암호화 및 복호화를 인위적으로 수행할 필요 없이, 암호화하고자 하는 파일들이 저장될 암호디렉토리를 설정한 후, 이 암호디렉토리에 저장될 파일들을 자동적으로 암호화하여 저장하고, 이 암호화된 파일들을 복호화하는 하드디스크 실시간 보안 시스템 및 보안 방법을 제공하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하드디스크 실시간 보안 시스템의 전체 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 하드디스크 실시간 보안 시스템에 이용되는 암호화보드의 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하드디스크 실시간 보안 시스템의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※
110 : 하드디스크 관리부
120 : 하드디스크 이벤트 감지부
130 : 하드디스크 암호화보드용 PCI 운영부
140 : 하드디스크 150 : 암호화보드
160 : 메모리 170 : 스마트카드
220 : PCI 버스 인터페이스
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하드디스크에 저장되는 데이터를 실시간으로 암호화/복호화하는 하드디스크 실시간 보안 시스템에 있어서, 사용자의 명령에 의해 상기 하드디스크의 특정 디렉토리를 암호디렉토리로 설정하는 하드디스크 관리부와; 상기 암호디렉토리로의 파일쓰기 이벤트가 발생하면 암호화 요청신호를 발생시키고, 상기 암호디렉토리에 저장된 암호화된 파일에 대해 읽기 이벤트가 발생하면 복호화 요청신호를 발생시키는 하드디스크 이벤트 감지부와; 상기 암호화 요청신호가 발생하면 상기 쓰기 이벤트가 발생한 파일을 입력받아 암호화를 수행하고, 상기 복호화 요청신호가 발생하면 상기 읽기 이벤트가 발생한 암호화된 파일을 입력받아 복호화를 수행하는 암호화보드; 및 상기 하드디스크 이벤트 감지부의 암호화 요청신호와 복호화 요청신호를 상기 암호화보드에게 전송하고, 상기 쓰기 이벤트가 발생한 파일과 상기 읽기 이벤트가 발생한 암호화된 파일을 상기 암호화보드에게 전송하는 하드디스크 암호화 보드용 PCI 운영부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 실시간 보안 시스템을 제공한다.
또한, 하드디스크에 저장되는 데이터를 실시간으로 암호화/복호화하는 하드디스크 실시간 보안 방법에 있어서, 사용자의 명령에 의해 상기 하드디스크의 특정 디렉토리를 암호디렉토리로 설정하는 제1 단계; 상기 암호디렉토리로의 파일쓰기 이벤트가 발생하면, 상기 쓰기 이벤트가 발생한 파일을 암호화한 후 상기 암호디렉토리에 저장하는 제2 단계; 및 상기 암호디렉토리에 저장된 암호화된 파일에 대해 읽기 이벤트가 발생하면, 상기 읽기 이벤트가 발생한 암호화된 파일을 복호화하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 실시간 보안 방법을 제공한다.
또한, 컴퓨터에, 사용자의 명령에 의해 하드디스크의 특정 디렉토리를 암호디렉토리로 설정하는 제1 단계; 상기 암호디렉토리로의 파일쓰기 이벤트가 발생하면, 상기 쓰기 이벤트가 발생한 파일을 암호화한 후 상기 암호디렉토리에 저장하는 제2 단계; 및 상기 암호디렉토리에 저장된 암호화된 파일에 대해 읽기 이벤트가 발생하면, 상기 읽기 이벤트가 발생한 암호화된 파일을 복호화하는 제3 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 하드디스크 실시간 보안 시스템 및 방법에 대해 보다 자세하게 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하드디스크 실시간 보안 시스템의 전체 구성도이다.
하드디스크 실시간 보안 시스템은, 중앙처리장치(100)와 하드디스크 관리부(110), 하드디스크 이벤트 감지부(120), 하드디스크 암호화보드용 PCI 운영부(130), 하드디스크(140), 암호화보드(150), 스마트카드(170)로 구성된다.
하드디스크 관리부(110)는 사용자의 명령에 의해 하드디스크(140)의 특정 디렉토리를 암호화영역(암호디렉토리)으로 지정 및 해제한다. 이 때, 사용자가 지정한 특별한 GUI(Graphical User Interface : 그래픽 사용자 인터페이스) 환경을 가지는 하드디스크 암호 시스템 관리 소프트웨어를 사용하여 암호화 대상 디렉토리를 지정 및 해제한다. 이와 같은 과정을 통해 암호화 지정 및 해제된 데이터에 관한 정보는 모두 윈도우 레지스터에 저장된다.
하드디스크 이벤트 감지부(120)는 상기 암호화영역으로 설정된 암호디렉토리로의 파일 쓰기 이벤트가 발생하면, 암호화 요청신호를 발생시켜 중앙처리장치(100)에게 이 암호디렉토리 내에 쓰여질 파일을 암호화보드(150)로 전송하기를 요청한다. 즉, 상기 하드디스크에 설정된 디렉토리들 중 어느 하나의 디렉토리에 파일 쓰기 이벤트가 발생하면, 이 하드디스크 이벤트 감지부(120)는 윈도우 레지스터를 확인하여 해당 디렉토리가 암호디렉토리인지 아닌지를 확인한 후, 이 파일들에 대한 암호화를 요청한다. 또한, 이 하드디스크 이벤트 감지부(12)는 상기 암호디렉토리에 저장된 암호화된 파일들에 대해 읽기 이벤트가 발생하면, 복호화 요청신호를 발생시켜 중앙처리장치(100)에게 이 암호화된 파일을 암호화보드(150)로 전송하기를 요청한다.
또한, 해당 데이터를 암호화보드(150)로 전송함에 있어, 전송 속도의 저하를 막기 위한 방법으로 일정 길이 이상의 암호화 대상 데이터에 대해서는 암호화보드(150)와의 DMA(Direct Memory Access : 직접 메모리 접근) 전송이 가능하도록 함으로써 해결한다.
하드디스크 암호화보드용 PCI 운영부(130)는 암호화보드(150) 내의 PCI 버스 인터페이스가 가지고 있는 PCI 설정 레지스터 내의 정보를 이용하여 하드디스크 실시간 보안 시스템이 암호화보드(150)를 인식할 수 있도록 한다. 또한, 상기 하드디스크 이벤트 감지부의 암호화 요청신호와 복호화 요청신호를 상기 암호화보드에게 전송하고, 상기 쓰기 이벤트가 발생한 파일과 읽기 이벤트가 발생한 파일을 상기 암호화보드에게 전송한다.
암호화보드(150)는 암호프로세서(160)를 이용하여 암호화 및 복호화를 수행하는데, 하드디스크 이벤트 감지부(120)가 암호화 요청신호를 발생시키면 쓰기 이벤트가 발생한 파일을 입력받아 암호화를 수행하고, 하드디스크 이벤트 감지부(120)가 복호화 요청신호를 발생시키면 읽기 이벤트가 발생한 암호화된 파일을 입력받아 복호화를 수행한다.
스마트카드(170)는 UART(Universal Asynchronous Receiver and Transmitter: 범용 비동기 송수신기)와 같은 인터페이스를 사용하는 인터페이스로서, 암호화보드(150)와 직접 연결되어 스마트카드(170) 내에 미리 저장된 사용자 키 값을 암호화 혹은 복호화 키 값으로 사용될 수 있도록 한다. 또한, 스마트카드(170) 단말기에 의해서 개인 암호 키 값을 다시 쓰거나, 갱신할 수 있다.
이 때, 스마트카드(170)가 하드디스크 실시간 보안 시스템에서 비정상적으로 이탈하는 경우, 현재 작업중인 시스템의 임시 파일은 보안 목적을 위해서 자동적으로 삭제될 뿐만 아니라, 암호화 보드(150)에 인터럽트가 발생되어, 불법적인 사용자로 인식될 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하드디스크 실시간 보안 시스템에서 사용할 수 있는 암호화 키 값은 CMOS 부팅 패스워드, 스마트카드용 키 값, 직접 입력하는 키 값을 사용할 수도 있으며, 이들의 키 값을 조합해서 사용할 수도 있다.
위와 같은 암호화 영역으로 지정된 디렉토리(폴더)는 암호화 영역이라는 기호 표시와 함께, 그 디렉토리의 소유주인 사용자 ID 가 표시된다. 또한, 간단한 코멘트를 추가할 수 있어, 사용자가 사용하는 여러 암호 키 값에서 주로 어떤 암호 키 값을 사용했는가에 관한 힌트로서 사용된다.
반면, 본 발명에 따른 하드디스크 실시간 보안 시스템이 하드디스크의 동작을 감지하기 위해서, PC BIOS 의 하드디스크 인터럽트 루틴을 수정함으로 인해 하드디스크 전체를 암호화 영역으로 지정할 수도 있다. 단, 이를 위해선, 하드디스크 관련 BIOS 코드를 수정해야만 한다. 이로 인해, 디렉토리 단위의 암호화 영역 설정은 어려워진다.
이와 같은 특징을 포함하는 하드디스크 실시간 보안 시스템의 동작 과정을 살펴보기에 앞서, 도 1에 도시된 하드디스크 실시간 보안 시스템에 이용되는 암호화보드(150)에 대해 알아본다. 도 2는 도 1에 도시된 하드디스크 실시간 보안 시스템에 이용되는 암호화보드를 상세하게 도시한 구성도이다.
암호화보드(200)는 PCI 버스 인터페이스(220)와, 암호프로세서(240), 스마트카드(260), 고속 입출력 버퍼(230,250)로 구성된다.
PCI 버스 인터페이스(220)는 PCI 버스 인터페이스(220) 내의 PCI 설정 레지스터(Configuration Register)를 이용하여 암호화보드와의 통신 및 암호화 및 복호화 대상 데이터를 송수신한다. 이 때, PCI 설정 레지스터는 Device ID, 상태 레지스터, 명령 레지스터, 전송 패킷의 헤더 정보, 타이머, 주소 등에 관한 정보를 PCI 버스 인터페이스(220)에 제공한다.
암호프로세서(240)는 SEED 및 Triple-DES, Rijndael 과 같은 대칭 키 알고리즘을 고속으로 수행함으로써, 입력 버퍼(230)로부터 전송 받은 암호화 및 복호화 대상 데이터를 암호화 혹은 복호화한다.
이와 같이 구성된 암호화보드(200)의 동작 과정을 살펴보면 다음과 같다. PCI 입출력 버스(210)를 통해 수신된 암호화 및 복호화 대상 데이터는 PCI 버스 인터페이스(220)를 통해 입력 버퍼(230)로 전송되어 임시 저장된 후, 암호프로세서(240)로 이동되어 암호화 혹은 복호화된다. 암호프로세서(240)를 통해 암호화 혹은 복호화된 데이터는 출력 버퍼(250)로 전송되어 임시 저장된 후, PCI 버스 인터페이스(220)를 통해 하드디스크로 전송되어 저장된다.
이 때, 암호화 혹은 복호화를 위해 사용하는 암호 키 값은 사용자가 용이하게 키 값을 변경할 수 있도록, 직접 키 값을 외부로부터 입력받거나, 개인 암호 키 값을 안전하게 저장하고 다양한 키 값을 저장 및 갱신할 수 있도록 스마트카드 단말기를 사용한다.
위와 같은 특징들을 포함하는 하드디스크 실시간 보안 시스템의 동작 과정을 살펴보면 다음과 같다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하드디스크 실시간 보안 시스템의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
암호화 대상 파일을 저장할 디렉토리를 암호디렉토리(암호화영역)로 지정한다.(S310) 이 암호디렉토리로의 파일 쓰기 이벤트가 발생하면, 이 파일을 암호화보드에게 전송한다.(S320, S330) 암호화보드는 상기 암호화 대상 파일을 전송받아, 암호키를 이용하여 실시간으로 암호화한다.(S340) 암호화 수행 후, 암호화보드는 암호화한 파일을 하드디스크에게 전송한다.(S350) 한편, 상기와 같은 과정으로 암호디렉토리에 저장된 암호화된 파일에 대해 읽기 이벤트가 발생하면, 이 암호화된 파일을 암호화보드에게 전송한다.(S360) 암호화보드는 상기 암호화된 파일을 전송받아, 복호키를 이용하여 복호화한다.(S370) 복호화 수행 후, 암호화보드는 상기 복호화한 파일을 하디디스크에게 전송한다.(S380)
위에서 양호한 실시예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의숙련자에게는 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이 아니며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 암호화보드의 사용으로 인해 사용자의 주 업무에 지장을 주지 않으면서, 보안 대상이 되는 데이터에 대하여 실시간으로 암호화 혹은 복호화를 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 해킹 소프트웨어를 사용하여 시스템의 인증절차를 파괴하는 경우, 물리적으로 하드디스크를 취하는 경우로부터 사용자의 데이터를 보호할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 하드디스크에 저장되는 데이터를 실시간으로 암호화/복호화하는 하드디스크 실시간 보안 시스템에 있어서,
    사용자의 명령에 의해 상기 하드디스크의 특정 디렉토리를 암호디렉토리로 설정하는 하드디스크 관리부와;
    상기 암호디렉토리로의 파일쓰기 이벤트가 발생하면 암호화 요청신호를 발생시키고, 상기 암호디렉토리에 저장된 암호화된 파일에 대해 읽기 이벤트가 발생하면 복호화 요청신호를 발생시키는 하드디스크 이벤트 감지부와;
    상기 암호화 요청신호가 발생하면 상기 쓰기 이벤트가 발생한 파일을 입력받아 암호화를 수행하고, 상기 복호화 요청신호가 발생하면 상기 읽기 이벤트가 발생한 암호화된 파일을 입력받아 복호화를 수행하는 암호화보드; 및
    상기 하드디스크 이벤트 감지부의 암호화 요청신호와 복호화 요청신호를 상기 암호화보드에게 전송하고, 상기 쓰기 이벤트가 발생한 파일과 상기 읽기 이벤트가 발생한 암호화된 파일을 상기 암호화보드에게 전송하는 하드디스크 암호화 보드용 PCI 운영부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 실시간 보안 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 암호화보드는,
    상기 하드디스크 암호화 보드용 PCI 운영부를 통해 암호화 요청신호와 복호화 요청신호와 쓰기 이벤트가 발생한 파일과 읽기 이벤트가 발생한 암호화된 파일을 수신하고, 암호화된 파일과 복호화된 파일을 상기 하드디스크 암호화 보드용 PCI 운영부에게 전송하는 PIC 버스 인터페이스와,
    상기 쓰기 이벤트가 발생한 파일을 입력받아 암호키를 이용하여 암호화한 후 상기 PCI 버스 인터페이스에게 전송하고, 상기 읽기 이벤트가 발생한 파일을 입력받아 복호키를 이용하여 복호화한 후 상기 PCI 버스 인터페이스에게 전송하는 암호/복호 프로세서를 구비하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 실시간 보안 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 암호화보드는,
    상기 파일 암호화에 필요한 암호키와 상기 파일 복호화에 필요한 복호키를 저장 및 관리하는 스마트 카드와,
    상기 스마트 카드에 저장된 암호키와 복호키를 상기 PCI 버스 인터페이스를 통해 상기 암호/복호 프로세서에게 제공하는 스마트 카드 인터페이스를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 실시간 보안 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 암호/복호 프로세서는, CMOS 부팅 암호키/복호키, 상기 스마트 카드에 저장된 암호키/복호키, 사용자가 직접 입력한 암호키/복호키, 또는 상기 키들의 둘 이상의 조합으로 이루어진 암호키/복호키를 이용하여 암호화 및 복호화를 수행하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 실시간 보안 시스템.
  5. 하드디스크에 저장되는 데이터를 실시간으로 암호화/복호화하는 하드디스크 실시간 보안 방법에 있어서,
    사용자의 명령에 의해 상기 하드디스크의 특정 디렉토리를 암호디렉토리로 설정하는 제1 단계;
    상기 암호디렉토리로의 파일쓰기 이벤트가 발생하면, 상기 쓰기 이벤트가 발생한 파일을 암호화한 후 상기 암호디렉토리에 저장하는 제2 단계; 및
    상기 암호디렉토리에 저장된 암호화된 파일에 대해 읽기 이벤트가 발생하면, 상기 읽기 이벤트가 발생한 암호화된 파일을 복호화하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 실시간 보안 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 파일 암호화에 필요한 암호키를 별도의 저장매체에 저장하거나, 사용자로부터 직접 입력받고,
    상기 제2 단계는, CMOS 부팅 암호키, 상기 저장매체에 저장된 암호키, 사용자가 직접 입력한 암호키, 또는 상기 키들의 둘 이상의 조합으로 이루어진 암호키를 이용하여 상기 쓰기 이벤트가 발생한 파일을 암호화하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 실시간 보안 방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 파일 복호화에 필요한 복호키를 별도의 저장매체에 저장하거나, 사용자로부터 직접 입력받고,
    상기 제3 단계는, CMOS 부팅 복호키, 상기 저장매체에 저장된 복호키, 사용자가 직접 입력한 복호키, 또는 상기 키들의 둘 이상의 조합으로 이루어진 복호키를 이용하여 상기 암호화된 파일을 복호화하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 실시간 보안 방법.
  8. 컴퓨터에,
    사용자의 명령에 의해 하드디스크의 특정 디렉토리를 암호디렉토리로 설정하는 제1 단계;
    상기 암호디렉토리로의 파일쓰기 이벤트가 발생하면, 상기 쓰기 이벤트가 발생한 파일을 암호화한 후 상기 암호디렉토리에 저장하는 제2 단계; 및
    상기 암호디렉토리에 저장된 암호화된 파일에 대해 읽기 이벤트가 발생하면, 상기 읽기 이벤트가 발생한 암호화된 파일을 복호화하는 제3 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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