PDS 환경에서의 개선된 KA-PRE 기법 연구 = A Study on an improved KA-PRE scheme in a PDS environments

국문 초록 (Abstract)

최근 디지털 전환의 가속화와 함께 원격지 데이터 관리 환경은 금융, 의료, 공공 행정, 스마트 시티, IoT(Internet of Things) 등 다양한 분야로 빠르게 확 산되고 있다. 클라우드 기반 서비스, 모바일 플랫폼, AI(Artificial Intelligence) 분석 기술의 보편화로 인해 개인의 일상적 활동 전반에서 대규모의 민감한 개 인데이터가 지속적으로 생성·수집·처리되고 있으며, 이러한 환경에서는 데 이터 활용의 효율성과 더불어 개인정보 보호 및 보안성 확보가 핵심적인 과제 로 대두되고 있다. 특히 개인데이터는 단순한 정적 정보가 아니라, 다양한 출 처로부터 결합·추론되어 새로운 의미를 갖는 고차원 정보로 확장되기 때문에 안전한 데이터 보관 방법이 필요하다. 이러한 문제의식 속에서 DID(Decentralized IDentifier), MyData, PDS(Personal Data Store) 등과 같은 원격지 데이터 저장 및 관리 체계는 데이 터 주체에게 데이터 활용 권한을 제공하기 위해 도입되었으나, 여전히 데이터 보안과 개인정보 보호 측면에서 해결해야 할 핵심 과제가 존재한다. 이 중 PDS는 데이터의 소유·보관·제어 권한을 데이터 주체에게 귀속시키는 구조 로, 데이터 주체가 자신의 민감한 데이터를 직접 저장하고 필요에 따라 선택 적으로 공유하거나 철회할 수 있도록 설계된 대표적인 원격지 데이터 관리 모 델이다. 그러나 PDS 환경은 다수의 참여자와 대량의 데이터가 동시에 처리되 는 특성상, 기존 접근 제어 기술만으로는 강한 보안성과 실용적 효율성을 동 시에 만족시키기 어렵다는 한계를 가진다. 이러한 환경에서 주목받는 기술이 PRE(Proxy Re-Encryption)이며, 특히 KA-PRE(Key-Aggregate Proxy Re-Encryption)는 다수의 데이터 클래스에 대한 접근 권한을 단일 집계키로 관리할 수 있어 효율적인 키 관리와 유연한 권한 위임을 가능하게 한다. KA-PRE는 데이터 소유자, 데이터 사용자, 저장소가 분 리된 원격지 환경에서 데이터 기밀성을 유지한 채 안전한 데이터 공유를 지원 할 수 있는 장점을 가진다. 그러나 기존 KA-PRE 기법은 구조적 특성으로 인 해 집계키 유출, 암호문 주입 및 재생성 공격, 재암호화 과정에서의 메타데이 터 노출, 참여자 익명성 및 비연계성 침해 등 다양한 보안 취약점에 노출되어 있다. 이러한 취약점은 PDS 환경에 그대로 적용될 경우 데이터 주권 보장이라 는 근본적인 목적을 심각하게 훼손할 수 있다. 본 논문에서는 기존 KA-PRE 기법에 내재된 구조적 한계를 체계적으로 분석 하고, 이를 바탕으로 PDS 환경에 적합한 개선된 KA-PRE 기법을 제안한다. 이 를 위해 먼저 기존 KA-PRE 환경에서 발생 가능한 공격 모델을 집계키 유출 공격( ), 암호문 주입 공격(), 암호문 재생성 공격( ), 메타데이터 유출  ), 연결 불가능성 및 익명성 침해 공격( )의 다섯 가지 유형으로 정의하고, 각 공격이 실제 시스템에 미치는 영향을 알고리즘 수준에서 정형화한다. 또한, 기존 KA-PRE 및 관련 연구들과의 비교 분석을 통해 제안 기법의 보 안적 우수성과 실용성을 검증한다. 이후 공격 모델별 대응 가능성 분석을 통 해 제안 방식이 기존 기법에서 식별된 주요 취약점을 효과적으로 완화함을 보 였으며, 계산량 및 연산 단계 비교를 통해 성능 측면에서도 기존 기법과 동등 하거나 유사한 수준의 효율성을 유지함을 확인하였다. 이를 통해 본 연구는 원격지 데이터 관리 환경, 특히 PDS 기반 개인데이터 공유 환경에서 실질적으 로 적용 가능한 개선된 KA-PRE 구조를 제시하며, 데이터 주체 중심의 안전한 데이터 활용을 위한 기술적 기반을 제공한다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 제 2 장 관련 연구 5
• 2.1 개인데이터 공유 환경 분석 5
• 2.2 DID를 활용한 개인데이터 공유 환경 분석 6
• 2.3 MyData 기반 개인데이터 공유 환경 분석 8
• 2.4 PDS 환경에서의 개인데이터 공유 환경 분석 10
• 제 3 장 PDS 환경에 적합한 개선된 KA-PRE 12
• 3.1 개요 12
• 3.2 연구 배경 14
• 3.3 제안 방식 31
• 3.4 보안 요구사항 및 비교 분석 43
• 제 4 장 결 론 53
• 참고문헌 55
• ABSTRACT 60