KR20010108150A - 보안 마이크로프로세서에서 복호화를 사용하는 인증 및단일 트랜젝션의 인증을 시행하는 방법 - Google Patents

보안 마이크로프로세서에서 복호화를 사용하는 인증 및단일 트랜젝션의 인증을 시행하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일원의 복호화/인증 동작을 수행하기 위해 호스트 프로세서(210)를 이용하여 동작하는 보안 프로세서(22)를 사용한다. 호스트 프로세서(210)는 인증 정보를 포함하는 암호화된 메시지(12)를 수신한다. 호스트 프로세서는 각 메시지(12)를 보안 프로세서(22)로 보내야 한다. 그 후, 보안 프로세서(22)는 메시지를 복호화 및 인증한다. 만약 인증 동작(24)이 성공하지 못하는 경우, 보안 프로세서(22)는 완전하게 복호화된 메시지를 다시 호스트(210)로 돌려 보내지 않는다. 양호한 실시예에 있어서, 호스트(210)는 실패에 입각한 메시지의 어떠한 부분도 수신할 수 없을 것이다.

Description

보안 마이크로프로세서에서 복호화를 사용하는 인증 및 단일 트랜젝션의 인증을 시행하는 방법{AUTHENTICATION ENFORCEMENT USING DECRYPTION AND AUTHENTICATION IN A SINGLE TRANSACTION IN A SECURE MICROPROCESSOR}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 참조를 위해 첨부되고, 1999년 1월 29일자로 가출원된 미국 특허 출원 제60/117,788호 및 1999년 4월 9일자로 가출원된 미국 특허 출원 제60/128,772호를 우선권으로서 주장한다. 이를 가출원 명세서의 개시 내용 전부는 본 발명에 참조되어 본 발명의 일부를 이룬다.
본 발명은 일반적으로 디지털 시스템에 있어서 보안 데이터 처리의 보안 유지에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 보안 프로세서(secure processor)를 사용하여 복호화(decryption) 및 인증(authentication)을 수행하는 장치에 관한 것이다.
디지털 시스템에 있어서, 공개키 시스템(public key system)은 보안성(security)을 제공하기 위하여 흔히 사용되는 수단이다. 공개키 시스템(PKS)은 두 개의 상이한 키(key) 즉, 암호화(encryption) 또는 사인(sign)을 위한 키 및 복호화 또는 검증(verifying)을 위한 키를 갖는다. 이들 키의 통상적인 사용에 적절한, 키의 이러한 분리(separation)는 사인/복호화 기능이 검증/암호화 기능과 확실하게 분리될 수 있다는 점에서 큰 보안값(security value)을 갖는다. 또한, 공개키 시스템은 대칭 시스템 또는 비밀키(secret key) 시스템으로 알려져 있는 비공개키 시스템에 반대되는 것으로써, 비대칭 시스템 또는 암호법(cryptosystem)으로서 알려져 있다.
공개키 시스템에서 메시지를 전송하기 위해서는, 송신인은 수신인의 공개키를 얻는다. 송신인은 공개키를 사용하여 메시지를 암호화한다. 그 후, 암호화된 메시지는 수신인에게 전송된다. 수신인만이 공개/개인키 쌍(public/private key pair)에 대응하는 개인키를 갖기 때문에, 의도된 수신인만이 암호화된 메시지를 복호화하여 내용을 볼 수 있다.
그러나, 송신인이 수신인의 올바른 공개키를 최초로 얻었다는 것을 확신할 수 없다는 점에서 문제가 발생한다. 예를 들어, 위조된(fraudulent) 공개키가 수취인의 공개키로 대신하여 제공되었을 수도 있다. 이것을 방지하기 위해서, "인증서"는 공개키의 합법성에 신뢰성(confidence)을 발생시키도록 하는데 사용된다. 통상적으로, 인증서는 사인된 메시지와 함께 포함되는 정보로, 이 인증서는 메시지상의 서명(signature)을 검증하는데 필요한 공개키를 포함한다. 인증서는 인증 기관(certifying authority)의 개인키에 의해 사인되고, 인증 기관의 공개키를 사용함으로써 인증서의 수령인(recipient)에 의해 검증될 수 있다. 물론, 공지된 인증 기관의 올바른 공개키를 최초로 얻는데 대한 동일한 문제가 여전히 존재한다. 일련의 인증된 공개키는 점진적으로 높아진 신뢰도(trust)의 소스로부터 얻어질 수 있고, 각 상기한 인증서의 공개키는 보다 지속적으로 신뢰할 수 있는 소스에서 얻어진다. 어떤 점에서, 인증서의 공개키의 사용자는 신뢰할 수 있어야 하거나, 실제로 일련의 인증서를 위한 본래의 공개키가 적절한 소스에서 유효하다는 것이 보증되어야 한다.
사용자 인증(authentication)[사용자 신원(identity)의 검증]은 통상적으로 사용자의 인증서에 대한 검증을 포함한다. 통상적으로, 인증서는 송신인의 신원, 인증서 발행인의 신원, 송신인의 공개키 및 인증서가 유효한 시간의 주기 등을 포함한다.
때때로 신규키 쌍(new key pair)을 하나의 장치에서 다른 장치로 전송함으로써, 키 쌍을 갱신할 필요가 있다. 이 절차는 인증서에 의해 유효화되는 이익을 얻을 수 있지만, 인증서 처리의 포함을 빈번하게 발생시키는 갱신은 참여하고 있는 시스템에 높은 처리 부담을 부과할 수 있다. 또한, "잘못된" 또는 "도난 당한" 개인키가 시스템상에서 가질 수 있는 영향을 최소화하기 위해서, 인증서가 발생되고, 사인되며, 전송될 필요가 있다. 공개키 방식, 인증서 및 인증 등을 기초로 하여 보안성을 유지하는 것은 시스템의 공개키 기반 구조[PKI: Public Key Infrastructure]로서 지칭된다. 종래의 PKI의 구현이 문제되거나 금지되는 원격 통신 시스템의 일례로는 인터넷과 같은 대규모의 디지털 네트워크가 있다. 전송되는 데이터가 작은 크기의 다수의 트랜젝션(transaction)을 사용하는 높은 대역폭인 경우, 데이터의 이산 교환 수, 트랜젝션의 대응하는 암호화, 복호화 및 인증 등이 또한 매우 많다. 그러나, PKI에 의해 제공되는 것과 같은 보안성에 대한 요구(request)는, 특히 전화 통신(telephony)과 같은 어플리케이션 또는 뱅킹(banking)과 같은 다른 보안 데이터 전송 등에 있어서 크다.
보안이 유지되고 암호화된 정보를 처리하는 장치는 프로세서로의 침입(intrusion) 및 프로세서의 원치않는 변조(tampering) 또는 오용(misuse)을 방지하도록 설계되어 있는 보안 프로세서 또는 마이크로프로세서를 종종 사용한다. 보안 프로세서가 갖는 문제는 보안 프로세서가 제조업자 또는 프로세서의 "소유권자(owner)" 또는 프로세서내에 귀속되는 장치에 의해서 정확하게 제어되어야 한다는 점이다. 따라서, 장치의 제3의 개발자, 고객(customer) 등을 위한 "개방 아키텍처(open architecture)"을 제공하기는 어렵다. 이 문제를 완화하는 방식(way)에 있어서 보안 프로세서와 "보안이 유지되지 않는 프로세서(unsecure processor)"(또는 단순하게,"프로세서")가 모두 포함된다. 보안이 유지되지 않는 프로세서(unsecure processor)는 제3 자가 장치의 기능(functionality)을 갱신하거나 변경하는 소프트웨어를 개발하고 설치할 수 있도록 하기 위해서, 제3의 개발자가 프로세서 및 메모리, 서포트칩(support chip) 등과 같은 프로세서의 리소스(resource)에 비교적 자유롭게 액세스하는 것을 허용하도록 보안성을 낮춘다. 통상적으로, 보안이 유지되지 않는 프로세서는 시스템 및 제어 기능을 담당하고, 메시지, 인증 정보를 복호화하고 다른 보안 기능을 수행하기 위해 보안 프로세서를 호출하거나 요구한다. 이 역할에 있어서, 또한 보안이 유지되지 않는 프로세서는 "호스트" 프로세서로서 지칭된다.
그러나, 호스트 프로세서/보안 프로세서 접근이 갖는 문제는 이들 프로세서가 장치의 전반적인 보안성을 감소할 수 있다는 것이다. 호스트 프로세서가 메시지 또는 다른 정보를 전반적으로 제어하기 때문에, 복호화를 위한 보안 프로세서가 제기된다. 호스트 프로세서는 재 프로그래밍되거나, 그렇지 않으면 방법 제어 또는 해킹되어 보안이 침해당할 수 있으므로, 이러한 침해가 발생되지 않도록 하는 주의(care)가 필요하다.
예를 들면, 인증 및 복호화의 동작을 수행하는데 보안 프로세서가 요구되는 어플리케이션에 있어서, 호스트 프로세서는 정보를 보안 프로세서로 전송하거나 전송하지 않는 역할을 한다. 호스트 프로세서가 인증을 위한 보안 프로세서에 요구를 하는 경우, 호스트 프로세서는 인증 동작을 "스킵(skip)"하거나, 실제로 인증이 성공되지 않거나 절대로 발생되지 않을때 인증 동작이 성공적이라고 거짓으로 진술하는 프로그램을 다시 만들 수 있다.
또한, 일부 시스템은 인증은 되었지만 암호화되지 않은 메시지를 사용한다. 이 접근은 호스트 프로세서가 암호화되지 않은 "평문(clear text)"의 콘텐츠로, 인증 검증의 유무에 관계없이 메시지의 콘텐츠로 액세스하는 것을 허용한다.
그러므로, 종래의 기술에 있어 하나 이상의 단점을 보완하는 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 기본 단계를 도시하는 플로우차트.
도 2a는 전화 통신 네트워크의 일부분을 도시하는 도면.
도 2b는 케이블 전화 통신 어댑터를 상세히 도시하는 도면.
본 발명은 단일의 복호화/인증 동작을 수행하기 위해서, 호스트 프로세서를 이용하여 동작하는 보안 프로세서를 사용한다. 호스트 프로세서는 인증 정보를 포함하는 암호화된 메시지를 수신한다. 호스트 프로세서는 각 메시지를 보안 프로세서에 보내야 한다. 그 후, 보안 프로세서는 메시지를 복호화하고 인증한다. 만약 인증이 성공되지 않을 경우, 보안 프로세서는 완전하게 복호화된 메시지를 다시 호스트로 되돌려 보내지 않는다. 양호한 실시예에 있어서, 호스트는 실패(failure)하면, 메시지의 어떤 부분도 수신할 수 없을 것이다.
첫 번째 실시예에 있어서, 본 발명은 암호화된 메시지를 수신하고 보안 프로세서에 연결된 호스트 프로세서를 포함하는 장치에서 메시지 인증을 수행하는 방법에 있어서, 상기 장치는 암호화된 메시지를 수신하고, 보안 프로세서에 연결되는 호스트 프로세서를 포함한다. 메시지 인증 수행 방법은 상기 암호화된 메시지를 수신하는 단계와; 상기 메시지를 복호화하기 위해 보안 프로세서를 사용하는 단계와; 상기 메시지를 인증하기 위해 상기 보안 프로세서를 사용하는 단계와; 상기 보안 프로세서를 사용하는 상기 단계 이후에, 상기 메시지가 인증되는지의 여부를 결정하고 단계를 수행하고, 만일 상기 메시지가 인증되면 상기 복호화된 메시지를 호스트 프로세서로 전송하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 본 발명은 메시지를 장치로 전송시키는 원격 통신 시스템(telecommunication system)에서 보안 프로세싱(secure processing)을 제공하는 방법으로서, 하나 이상의 장치는 호스트 프로세서 및 보안 프로세서를 포함하고, 상기 메시지는 관련된 인증을 가지고 있으며, 상기 메시지와 상기 관련 인증을 암호화하는 단계를 포함한다. 방법은 메시지의 암호화 및 관련된 인증을 포함한다.
본 발명은 케이블 전화 통신 어댑터[CTA: Cable Telephone Adapter]로서 지칭되는 장치에 구비되는 것이 바람직하다. CTA는 본 명세서의 서두에서 참조된 우선권에 상세히 서술되는 케이블 전화 통신 시스템에서 사용된다. 비록 특정한 참조가 케이블 전화 통신 시스템으로 되어있을지라도, 본 발명은 보안 트랜젝션을 사용하는 소정의 원격통신 시스템에서 가상적으로 사용하도록 개조 가능하다.
케이블 전화 통신 어댑터(Cable Telephony Adapter)
도 2a는 본 발명에 따라서 구성된 IP 전화 통신 네트워크(100)의 일부분을 도시한다. 네트워크(100)는 소스 CTA(104)에 연결되는 제1 사용자(102)를 포함한다. 소스 CTA(104)는 소스 게이트웨이 컨트롤러(106) 및 IP 전화 통신 네트워크 백본(110)에 추가적으로 연결된다.
또한, 네트워크(100)는 목적지 CTA(114)에 연결되는 제2 사용자(112)를 포함한다. 목적지 CTA(114)는 목적지 게이트웨이 컨트롤러(116) 및 IP 전화 통신 네트워크 백본(110)에 추가적으로 연결된다. 게다가, 네트워크(100)는 또한 고객 서비스 대표[CSR: Customer Service Representative] 센터(120), 프로비전닝 서버[122: provisioning sever) 및 과금(billing) 호스트(124)를 포함한다.
네트워크(100)의 각 사용자는 네트워크 서비스를 활성화하기 위해서 초기화 처리를 거친다. 예를 들면, 사용자(102) 및 관련된 CTA(104)가 네트워크에 연결되는 경우, 일련의 메시지는 CTA(104), 프로비전닝 서버(122), 게이트웨이 컨트롤러(106) 및 CSR(120)의 사이에서 교환된다. 메시지는 네트워크를 통해서 교환되는 메시지를 암호화하고 복호화하기 위해서, 사용자(102)를 위한 전화 통신 서비스의 활성화, 계정(account) 정보의 지정 및 CTA에 의해 사용되는 암호키의 생성을 준비한다. 과금 호스트(124)는 각 사용자를 위한 계정 정보를 설정하고 네트워크 사용을 위해 요금을 부과하는데 사용된다. 프로비전닝 서버(122)는 특정 IP 전화 통신 네트워크내에서 CTA 장치를 초기화하고 기록하는데 사용된다.
도 2b는 본 발명에 따라서 구성된 CTA(104)의 전형적인 실시예를 도시한다. CTA(104)는 공개/개인키 쌍(224)을 보호하는데 사용되는, 케이블 입력 I/F(interface)(202), 케이블 출력 I/F(204), 사용자 출력 I/F(206), 사용자 입력 I/F(208), 호스트 프로세서(210), 메모리(212) 및 보안 메모리(222)를 동반하는 추가적인 보안 프로세서(220)를 구비한다. 인증서(214)는 사인되고 추가적인 보호가 필요하지 않기 때문에 정규 메모리에 저장된다.
케이블 입력 I/F(202)는 케이블 전화 통신 입력(216)에 연결된다. 케이블 출력 I/F(204)는 케이블 전화 통신 출력(218)에 연결된다. 케이블 전화 통신 입력 및 출력 I/F는 케이블 전화 통신 네트워크에 연결되는 케이블 모뎀(도시되지 않음)에 접속시킴으로써, 케이블 전화 통신 네트워크에 CTA(200)를 결합시킨다. 또 다른 실시예에 있어서, 케이블 전화 통신 네트워크가 CTA에 직접 접속될 수 있도록 케이블 모뎀이 CTA에 구비된다.
프로세서(210)는 전화 통신 네트워크상에서 각각 송수신되는 정보를 처리하도록 케이블 입력 I/F(202) 및 케이블 출력 I/F(204)에 연결된다. 라인(216)은 암호키(cryptographic key)로 액세스하지 못하기 때문에, 호스트 프로세서에 의해서직접 처리될 수 없는 안전하게 암호화되고/또는 사인된 정보를 전달한다. 이것은 프로비전닝 정보, 호출 설정(set-up) 및 음성 데이터를 포함한다. 이 경우에 있어서, 호스트 프로세서는 상기 정보를 암호화 방식(cryptographic)의 동작을 수행하는데 필요한 키에 액세스하는 보안 프로세서를 통과하도록 보인이 유지되는 인증을 수행하는 것이 바람직하다. 케이블 I/F 모듈과 사용자 I/F 모듈 사이의 접속은 암호화되지 않은 정보를 전달한다. 일반적으로, 암호화되지 않은 정보는 평문(clear text)으로서 지칭되는데, 이 평문은 사용자에게 다시 영향을 미친다. 유사하게, 평문 사용자 입력은 안전하게 암호화 및 사인되어야 할 필요가 있다. 상기 입력은 호스트 프로세서에 의해서 직접적으로 완결될 수 없다. 암호화 및 사인되는 것은 암호화 방식의 동작을 수행하는 보안 프로세서로 정보를 통과시킨다. 이 방식으로, 암호화 및/또는 사인된 데이터는 라인(218)상에 나타난다.
인증서(214)는 암호화 방식으로 각 공개키를 동일하게 한다. 자체 사인된 단축 공개키는 장치 또는 사용자 신원 중 어느 하나여야 하는 반편, 제조시 설치되는 연장 공개키는 사용자 신원이 그때에 알려져 있지 않기 때문에 반드시 장치의 신원이어야 할 것이다. 인증서는 디지털 서명을 가지고 암호화 방식으로 이미 보호되기 때문에 보안 메모리에서 보호되지 않는다.
결합된 복호화/인증
도 1은 본 발명의 기본 단계를 서술하는 플로우차트이다.
도 1에 있어서, 메시지(12)는 도 2a 및 도 2b의 CTA와 같은 장치에 의해서 수신된다. 메시지(12)는 메시지 정보(14) 및 서명(16)을 포함한다.
단계(18)는 장치에서 메시지를 수령하는 것을 나타낸다. 소정의 수단에 의해서 메시지를 전송하고 수령할 수 있다. 예를 들면, 고주파수 전송, 고정배선(hardwire), 광섬유, 음향(acoustic) 등의 채널이 사용될 수 있다. 소정의 적합한 원격 통신 네트워크는 인터넷, 케이블 텔레비전, 위성, 전화 등과 같이 사용될 수 있다. 소정의 적합한 프로토콜이 사용될 수 있다. 수령하는 단계는 도 2b의 케이블 입력 인터페이스(202)에 의해서 수행된다. 수령하는 대로, 메시지는 호스트 프로세서(210)의 제어하에 있게 된다. 다른 실시예에서는, 메시지를 수신하는 다른 수단을 사용할 수 있다. 예를 들면, 메시지는 호스트 프로세서(210)가 중재할 필요없이 보안 프로세서(220)로 직접 제공될 수 있다.
일단 수신되면, 단계(20)에서 호스트 프로세서가 메시지를 보안 프로세서로 전송하고 복호화를 요구하는 것이 실행된다. 박스(22)에 의해서 표시되는 바와 같이, 단계(24, 26, 28)는 보안 프로세서 및 보안 프로세서의 리소스에 의해서 수행된다.
단계(24)에 있어서, 보안 프로세서는 인증을 수행한다. 이 경우에 있어서, 서명(16)은 공개키를 갖는 보안 프로세서를 처리함으로써 검증된다. 인증의 다른 형태도 가능하다. 예컨대, 대칭키 인증, 공개키 암호화 등은 변형(variation)이 가능하다. 단계(26)에 있어서, 체크(check)가 인증의 통과 여부에 따라 이루어진다. 만약 그렇지 않을 경우, 오류 상태가 존재하게 되어 호스트 프로세서는 인증이 통과시와 동일한 정보를 수신할 수 없을 것이다. 양호한 실시예에 있어서, 호스트 프로세서는 인증이 실패되었다는 통지(notification)를 수신한다. 호스트 프로세서는메시지에 복호화되지 않은 정보를 수신할 것이다. 다른 실시예는 인증이 실패되었음을 시스템의 다른 장치에 알릴 것이다. 또한, 암호화된 정보의 일부는 여전히 복호화되어 호스트로 전송될 수 있다. 이것은 키의 유효 기간이 만료되어 보안 프로세서가 키, 인증서 등의 기한 만료 일자를 통지하는 경우와 같은 서비스 또는 문제 해결에 유용할 것이다.
인증이 통과되었다고 가정한다면, 단계(28)에서 보안 프로세서에 의해서 메시지상에 복호화 수행이 실행된다. 이 실시예가 메시지상의 모든 암호화를 사용한다는 점에 주목해야 한다. 복호화 및 검증키가 보안 프로세서에 의해서만 적용되고, 보안 프로세서는 단일한 복호화 및 인증 동작만을 서포트하기 때문에, 정보가 여전히 암호화되는 경우 호스트 프로세서 레벨에서 두 가지를 분리하는 것은 불가능하다. 복호화한 후, 메시지 정보는 단계(30)에서 호스트 프로세서로 전송된다. 최종적으로, 호스트 프로세서는 메시지 정보의 일부 또는 모두(또는 메시지 정보에 응답하여 발생되는 다른 정보)가 추가적으로 처리되도록 지시할 수 있다.
도 1에 도시되는 배열은 변경이 가능하다. 예를 들면, 복호화는 인증을 위한 체크에 앞서 수행될 수 있다. 서명의 한 형태로 암호화될 수 있고 이후 인증 단계가 수행될 수 있기 전에 복호화가 되어야 한다. 그러나 또 다른 실시예에 있어서, 메시지는 서명이 검증되는 동시에 복호화될 수 있다. 만약 이후 인증이 실패되는 경우, 복호화된 메시지는 폐기될 수 있다. 여기에서, 복호화된 메시지가 보안 메모리(222)에 저장되기 때문에 보안성 위협이 없다. 이러한 병렬 처리에 있어서 속도의 이점이 있을 것이다.
도 1에 도시된 배열에 단계가 추가되거나 삭제될 수 있다는 점에 주목해야 한다. 예를 들면, 복호화를 요구하는 호스트 프로세서의 단계(20)는 메시지가 복호화를 위한 보안 프로세서로 자동적으로 전송되는 경우 생략될 수 있다. 메시지의 저장(storing), 헤더(header) 정보 또는 데이터 필드의 스트리핑(stripping) 등과 같은 추가적인 단계는 보안 프로세싱 전에, 후에, 또는 동안에 수행될 수 있다.
따라서, 비록 본 발명에 있어서 발명의 특정 실시예에 대해서 제시되지 않았을지라도, 이들 실시예는 단지 예시적인 것으로 본 발명을 제한하지 않으며, 본 발명의 범위는 첨부되는 청구항에 의해서 결정된다.

Claims (2)

  1. 암호화된 메시지를 수신하고 보안 프로세서에 연결된 호스트 프로세서를 포함하는 장치에서 메시지의 인증을 수행하는 방법에 있어서,
    상기 암호화된 메시지를 수신하는 단계와;
    상기 메시지를 복호화하기 위해 상기 보안 프로세서를 사용하는 단계와;
    상기 메시지를 인증하기 위해 상기 보안 프로세서를 사용하는 단계와;
    상기 보안 프로세서를 사용하는 상기 단계 이후에, 상기 메시지가 인증되는지의 여부를 판단하는 단계를 수행하며, 만일 상기 메시지가 인증되면, 상기 복호화된 메시지를 호스트 프로세서로 전송하는 단계를 포함하는 메시지 인증 수행 방법.
  2. 메시지를 장치로 전송하는 원격 통신 시스템에서 보안 프로세싱을 제공하는 방법으로서, 하나 이상의 상기 장치는 호스트 프로세서 및 보안 프로세서를 포함하고, 상기 메시지는 관련 인증을 가지고 있으며, 상기 메시지와 상기 관련 인증을 암호화하는 단계를 포함하는 보안 프로세싱 제공 방법.
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