PUF 기반 RFID 인증 프로토콜의 효율적 설계에 관한 연구

Abstract

PUF(physically unclonable function)는 태그 혹은 디바이스 내에 삽입되어 구현되며, 해당 디바이스의 고유한 물리적인 성질을 이용해서, 입력 값 x에 대해 노이지 y값을 출력한다. 비록 x가 동일하게 입력되더라도 매번 다른 출력 값(<TEX>$y_1,{\cdots}y_n$</TEX>)을 출력하며, 탬퍼 방지 (tamper-resistance) 성질로 인해, 암호 프로토콜에 활용도가 매우 높다. 본 논문에서는 이러한 PUF를 이용하여 RFID 인증 프로토콜을 안전하고 효율적으로 설계하는 방법에 대해 연구한다. 본 논문에서 제안된 방법은, 기존의 방법과 비교했을 시, 공격자가 메모리 노출 공격을 통해 비휘발성 메모리에 존재하는 롱텀(long-term) 키 값을 알게 되더라도, 그 세션 전후에 사용된 태그(tag)의 안전성 및 프라이버시가 보장되도록 설계하였다. 또한, PUF에 사용된 키 값을 복원하는 알고리즘이 태그 측이 아닌 RFID 리더에서 수행하도록 설계함으로써, 태그 구현 비용 및 전체 프로토콜 실행시간을 최소화할 수 있도록 하였다. A PUF is embedded and implemented into a tag or a device, and outputs a noise y with an input of x, based on its own unique physical characteristics. Although x is used multiple times as inputs of PUF, the PUF outputs slightly different noises, (<TEX>$y_1,{\cdots}y_n$</TEX>), and also the PUF has tamper-resistance property, hence it has been widely used in cryptographic protocol. In this paper, we study how to design a PUF-based RFID authentication protocol in a secure and an efficient way. Compared with recent schemes, the proposed scheme guarantees both authentication and privacy of backword/forward under the compromise of long-term secrets stored in tag. And also, the most cost and time-consumming procedure, key recovery algorithm used with PUF, has been desgined in the side of RFID reader, not in the tag, and, consequently, gives possibility to minimize costs for implementation and running time.