다중변수 혼돈계를 이용한 이미지 암호화 방법의 설계 및 구현

임거수 한국융합보안학회 2008 융합보안 논문지 Vol.8 No.3

컴퓨터성능의 향상과 인터넷의 발달로 인하여 디지털 이미지의 보안에 대한 중요성이 계속 증 가 하고 있고, 이런 현상때문에 혼돈신호를 이용한 암호화 알고리즘은 새롭고 효과적인 이미지 암호화 방법중의 하나로 제시되고 있다. 본 논문에서 우리는 기존의 혼돈신호를 이용한 암호화 방법의 혼돈신호가 특정 값에 변중된 분포로 생성되는 현상에 대한 암호화의 문제점을 보이고 우 리가 설계한 다중변수 혼돈계를 이용한 암호화 알고리즘은 혼돈신호의 분포가 생성되는 신호의 전체 영역에 일정한 분포로 발생되는 것을 보인다. 우리는 이미지를 암호화하고 복호화한 결과값 으로 우리가 제시한 다중변수 혼돈계를 이용한 암호화 방법의 타당성을 제시한다. The Security of digital images has become increasingly more important in highly computerized and interconnected world. Therefore, The chaos-based encryption algorithms have suggested some new and efficient ways to develop secure image encryption method. This paper is described for the point at issue in all chaos-based encryption method for distribution of a chaotic signals. It has a method for generation of uniformly distributed chaotic signals that we designed secure algorithm of multi-parameter chaotic systems. So we are present validity of the theoretical models for results of image encryption and decryption for proposed method.

혼돈신호를 이용한 IoT의 MQTT 보안 프로토콜 설계

임거수 한국정보전자통신기술학회 2018 한국정보전자통신기술학회논문지 Vol.11 No.6

With the rapid advancement of information and communication technology and industrial technologies, a hyper-connected society is being realized to connect human beings, all programs and things via the Internet. IoT (Internet of Thing), which connects a thing and another thing, and things and human beings, gathers information to realize the hyper-connected society. MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) is a push-technology-based light message transmission protocol that was developed to be optimized to the limited communication environment such as IoT. In pursuing the hyper-connected society, IoT's sensor environment information is now being used as a wide range of information on people's diseases and health management. Thus, security problems of such MQTT include not only the leak of environmental information but also the personal information infringement. To resolve such MQTT security problems, we have designed a new security MQTT communication by applying the initial-value sensitivity and pseudorandomness of the chaotic system to the integrity and confidentiality. The encryption method using our proposed chaotic system offers a simple structure and a small amount of calculation, and it is deemed to be suitable to the limited communication environment such as IoT. 정보통신과 산업기술의 급속한 발전으로 인간과 모든 프로그램 그리고 사물들이 인터넷을 통해 연결되는 초연결사회(hyper-connected society)가 구현되고 있다. 초연결사회를 구현하기 위한 정보의 수집은 사물과 사물 그리고 사물과 인간을 연결하는 사물인터넷(IoT: Internet of Thing)이 그 역할을 담당하고 있다. (MQTT: Message Queuing Telemetry Transport)는 이런 사물인터넷의 제약된 통신환경에 최적화되어 개발된 푸시 기술(push technology) 기반의 경량 메시지 전송 프로토콜이다. 초연결사회를 지향하면서 IoT가 담고 있는 정보는 센서의 환경정보에서 이제는 사람의 질병과 건강관리까지 담당하는 광범위한 정보가 되었다. 이런 MQTT에 대한 보안 문제는 환경정보 유출뿐만 아니라 개인의 정보 침해에까지 이르게 되었다. 우리는 이런 MQTT의 보안의 문제점을 해결하기 위해 혼돈계의 초기치 민감성, 유사 난수성을 무결성과 기밀성에 적용하여 새로운 보안 MQTT통신방법을 설계하였다. 우리가 설계한 혼돈계를 이용한 암호화 방법은 구조가 간단하고 계산량이 적기 때문에 IoT와 같은 제한된 통신환경에 적합한 통신방법이라고 생각된다.

2차원 Tent-map을 이용한 RFID 인증 프로토콜 설계

임거수(Geo-su Yim) 한국정보전자통신기술학회 2020 한국정보전자통신기술학회논문지 Vol.13 No.5

산업과 기술이 고도화되면서 물류의 운송, 관리, 유통이 대량화되었고 이런 대량의 물류 정보를 효율적으로 관리하기 위해 RFID(Radio-Frequency Identification) 기술이 개발되었다. 관리를 목적으로 하는 RFID는 물류 산업뿐만 아니라 전력전송 및 에너지관리 분야까지 산업 전반에 응용되고 있는 상태이다. 그러나 RFID 장치는 프로그램 개발 용량의 제한으로 개발에 제약을 받고 있고, 이런 제약은 기존의 강인한 암호화 방법을 사용할 수 없어서 보안에 취약함을 가지고 있다. 우리는 이런 RFID의 제약적인 환경에 적용하기 쉬운 단순 연산으로 구현할 수 있는 보안용 혼돈 시스템을 설계하였다. 설계된 시스템은 2차원 Tent-map 혼돈 시스템으로 혼돈계의 매개변수에 따른 신호의 편중 분포 문제점을 해결하기 위해 암호용 매개변수(µ₁)와 분포용 매개변수(µ₂)그리고 키값으로 사용될 수 있는 상점 ID 값을 매개변수(θ)로 하는 시스템이다. 설계된 RFID 인증 시스템은 난수와 유사하며 초기값으로 재생산이 가능한 혼돈 신호의 특성이 있고 매개변수에 대한 편중 분포 문제를 해결하였기 때문에 기존의 혼돈 시스템을 이용한 암호화 방법보다 효과적이라고 할 수 있다. Recent advancements in industries and technologies have resulted in an increase in the volume of transportation, management, and distribution of logistics. Radio-frequency identification (RFID) technologies have been developed to efficiently manage such a large amount of logistics information. The use of RFID for management is being applied not only to the logistics industry, but also to the power transmission and energy management field. However, due to the limitation of program development capacity, the RFID device is limited in development, and this limitation is vulnerable to security because the existing strong encryption method cannot be used. For this reason, we designed a chaotic system for security with simple operations that are easy to apply to such a restricted environment of RFID. The designed system is a two-dimensional tent map chaotic system. In order to solve the problem of a biased distribution of signals according to the parameters of the chaotic dynamical system, the system has a cryptographic parameter(µ₁), a distribution parameter(µ₂), and a parameter(θ), which is the constant point, ID value, that can be used as a key value. The designed RFID authentication system is similar to random numbers, and it has the characteristics of chaotic signals that can be reproduced with initial values. It can also solve the problem of a biased distribution of parameters, so it is deemed to be more effective than the existing encryption method using the chaotic system.

On-off 맵을 이용한 이미지 암호화 방법 설계 및 구현

임거수(Geo-Su Yim) 한국정보기술학회 2012 한국정보기술학회논문지 Vol.10 No.8

The development of the internet and communication has continuously led to the mounting interest in information encoding. Against this backdrop, research on new encoding methods that can replace existing method has increased recently. Among them, CKBA(Chaotic key based Algorithm) applies the complexity of the chaotic system to encoding. To augment efficiency of the CKBA encoding method, a modification of Tent Map, which is a representative map in the chaotic system, was made. This was followed by an equation formation of the On-off map in this study. Results of the equation set the value of 0 between 1 and 1 as presented in the Continuous Off-state length, following the encoding and decoding of a correlation coefficient and image in accordance with the value of Continuous Off-state

키값 동기된 혼돈계를 이용한 IoT의 보안채널 설계

임거수(Geo-Su Yim) 한국전자통신학회 2020 한국전자통신학회 논문지 Vol.15 No.5

사물인터넷은 장소나 시간에 제약 없이 센서와 통신 기능이 내장된 사물이 사람과 사물에 상호 작용이 가능하도록 구성된 사물 공간 연결망을 말한다. IoT는 인간의 편의를 위한 서비스 목적으로 개발된 연결망이지만 현재는 전력전송, 에너지관리, 공장자동화와 같은 산업 전반에 그 사용범위가 확대되고 있는 상태이다. 그러나 IoT의 통신프로토콜인 MQTT는 푸시 기술 기반의 경량 메시지 전송 프로토콜로 보안에 취약함을 갖고 있고 이것은 개인정보 침해나 산업정보 유출 같은 위험성이 내재되어 있다고 할 수 있다. 우리는 이런 문제점을 해결하기 위해 경량 메시지전송 MQTT 프로토콜에 서로 다른 혼돈계가 임의의 값으로 동기화되는 특성을 이용하여 보안채널을 생성하는 동기화 MQTT 보안 채널을 설계하였다. 우리가 설계한 통신 채널은 혼돈 신호의 난수 유사성, 초기치 민감성, 신호의 재생산성과 같은 특성을 이용한 방법으로 잡음 채널에 정보를 전송하는 방법이라고 할 수 있다. 우리가 제시한 킷값으로 동기화된 암호화 방법은 경량 메시지 전송 프로토콜에 최적화된 방법으로 IoT의 MQTT에 적용된다면 보안 채널 생성에 효과적이라고 할 수 있다. The Internet of Things refers to a space-of-things connection network configured to allow things with built-in sensors and communication functions to interact with people and other things, regardless of the restriction of place or time.IoT is a network developed for the purpose of services for human convenience, but the scope of its use is expanding across industries such as power transmission, energy management, and factory automation. However, the communication protocol of IoT, MQTT, is a lightweight message transmission protocol based on the push technology and has a security vulnerability, and this suggests that there are risks such as personal information infringement or industrial information leakage. To solve this problem, we designed a synchronous MQTT security channel that creates a secure channel by using the characteristic that different chaotic dynamical systems are synchronized with arbitrary values in the lightweight message transmission MQTT protocol. The communication channel we designed is a method of transmitting information to the noise channel by using characteristics such as random number similarity of chaotic signals, sensitivity to initial value, and reproducibility of signals. The encryption method synchronized with the proposed key value is a method optimized for the lightweight message transmission protocol, and if applied to the MQTT of IoT, it is believed to be effective in creating a secure channel.

잡음으로 동기화된 혼돈신호를 이용한 이미지 암호화 방법

임거수(Geo-Su Yim),김홍섭(Hong-Sop Kim) 한국컴퓨터정보학회 2008 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.13 No.5

컴퓨터의 성능과 인터넷의 발달로 디지털 이미지의 보안에 대한 중요성이 더욱더 증가하고 있고, 그 결과로 혼돈 신호를 이용한 암호화 알고리즘은 이미지를 암호화하는 기술 중 새로운 방법으로 그 내용이 부각되고 있다. 이 논문에서 서로 다른 두 개의 혼돈계를 잡음을 이용하여 동기화 시키는 방법에 대한 연구의 수행 결과를 보인다. 이 동기화 방법으로 이미지 암호화 시스템을 구축하고 석가탑 이미지를 사용하여 구축된 암호화 시스템의 성능을 증명하였다. 연구 결과로 제시한 이미지 암호화 방법은 잡음이 복호화의 키값으로 사용되는 암호화 방법으로 기존의 방법보다 암호화 정도가 강하게 된다. 본 연구에서는 우리는 이 암호화 방법이 효과적이면서 쉽게 적용될 수 있는 새로운 알고리즘이라고 제안한다. The security of digital image has become increasingly important with the development of the computing performance and internet. Therefore, the encryption algorithms exploiting chaos signal have recently attracted considerable attentions as a new method of image-encryption techniques. In this paper, it is demonstrated that two different chaotic systems are synchronized by the methods of noise-induced Synchronization. Based on this synchronization method, an image-encryption system is implemented and an image of Seok-Ga-Tap is encrypted as a verification of the performance of our system. The method suggested in this paper in which the noise is used as the key of decryption is superior to the existing methods in the aspect of the degree of encryption. In this paper, we propose that the method is a new effective encryption algorithm as well as an easily applicable one.

혼돈계의 피드백 동기화를 이용한 USN 보안통신 설계

임거수(Geo Su Yim) 한국전자통신학회 2018 한국전자통신학회 논문지 Vol.13 No.5

Ubiquitous services for the convenience and safety of human beings along with the development of society are being realized through RFID technology and sensor network, and its application range of fields is also broaden. However, since the USN contains all the information of individuals and things, all of its private spaces can be attacked by external attacks; so, that the problem of security continues to arise. We designed a one-way chaotic feedback synchronization method as a secure communication method to fit the USN composed of one sync node and n number of sensor nodes. We designed the method by which the sensor node is synchronized in one direction of the sync node. This method solves the problem that all sensor nodes need to be resynchronized when the sync node is changed, which is shown in bidirectional synchronization. This is a security method that can be effectively applied to 1:n communication such as USN. 사회의 발전과 더불어 인간의 편리성과 안전성을 도모하기 위한 유비쿼터스 서비스는 RFID 기술과 센서 네트워크를 통해 현실화되고 있고 그 적용 분야 또한 광범위하다고 할 수 있다. 그러나 USN에는 개인의 모든 정보 및 사물에 대한 정보가 담겨 있으므로 외부의 공격에 개인의 모든 사적인 공간이 공격 대상이 될 수 있어 보안에 대한 문제가 계속 대두되고 있다. 우리는 1개의 싱크노드와 n개의 센서 노드로 구성된 USN에 적합한 보안 통신 방법으로 혼돈계의 단방향 피드백 동기화 방법을 설계하였다. 우리가 설계한 방법은 센서 노드가 싱크노드에 단방향으로 동기화되는 방법으로 양방향 동기화에서 보이는 싱크노드가 변경되었을 때 모든 센서 노드가 재 동기화되어야 하는 문제점을 해결한 방법으로 USN과 같이 1:n 통신에 효과적으로 적용될 수 있는 보안 방법이라고 할 수 있다.

혼돈 신호의 잡음 동기화를 이용한 RFID 보안 프로토콜 설계

임거수(Geo-Su Yim) 한국정보기술학회 2018 한국정보기술학회논문지 Vol.16 No.10

RFID (Radio Frequency Identification) communication is a local area authentication system developed for the purpose of solving the problems of the existing contact-type authentication systems such as bar codes. RFID is an authentication method using wireless communication, making it strong against environmental constraints, so it is applied in many fields. However, since RFID uses wireless communication, the confidentiality and integrity of data are always exposed to attacks for forgery. In order to solve this problem, we designed the RFID security protocol using noise among the chaotic system synchronization methods. Since the information that synchronizes the Reader and thetag is noise, the method using the noise is a strong communication method because the information related to the synchronization of the chaotic system cannot be extracted from the exposed signal even if the information is exposed by eavesdropping attacks.

동기화된 혼돈시스템을 이용한 RFID 통신 프로토콜 설계

임거수(Geo-Su Yim) 한국정보전자통신기술학회 2016 한국정보전자통신기술학회논문지 Vol.9 No.5

최근 들어 데이터 전송 분야에서 안전성을 향상시킬 목적으로 통신의 암호화 방법에 혼돈 신호를 적용하는 연구가 많이 이루어지고 있다. 우리는 혼돈 신호의 초기치 민감성과 잡음 유사성을 RFID 통신 채널에 적용 시키는 새로운 보안 프로토콜을 설계하였다. 혼돈시스템은 각각 독립적으로 구동되는 시스템이라도 초깃값이 같으면 이후 같은 시간에 같은 신호를 발생하는 특성이 있으므로 예측할 수 없는 채널을 생성할 수 있는 장점이 있다. 그러나 보안 채널은 사전에 초깃값이 공유되어야만 생성될 수 있으므로 초깃값 전송 시에 무단으로 도용될 수 있는 문제점 또한 배제할 수 없다. 우리는 이런 문제점을 개선하기 위해 또 다른 혼돈 신호로 통신에 사용되는 두 혼돈 시스템을 동기화시키는 방법을 적용하여 초깃값을 은폐하는 새로운 통신 방법을 설계하였다. 그리고 설계된 방법을 검증하기 위해 이미지 암호화 및 복호화로 그 결과를 보였다. 우리가 제안한 방법은 기존 혼돈 신호를 이용한 통신방법의 문제점을 개선한 방법으로 보안에 취약한 RFID 통신 채널에 적용한다면 더욱 안전한 통신이 이루어 질 것으로 예측된다. To improve security in the data communication field, many studies on the application of chaotic signals to encryption have been conducted in recent years. In this study, a new security protocol where the initial value sensitivity and noise similarity of chaotic signals have been applied to an RFID communication channel was designed. In the case of chaotic systems, if the initial values become identical, the same signals are generated at the same time after that point even though the two systems have been calculated independently. Therefore, an unpredictable security channel can be produced based on such characteristics. However, a security channel can be produced only when an initial value is shared in advance, and thus there is a potential problem of infringement during the transmission of the initial value. To resolve this problem, a method in which a certain proportion of new chaotic signals are applied to two chaotic systems for communication and are then synchronized after some time was proposed. This new method can conceal the initial value, and thus can resolve the problem of the existing communication method using chaotic signals. The designed method was verified with the encryption and decryption of images. It is expected that a more secure RFID system could be established by applying the communication protocol proposed in this study to insecure RFID communication channels.

개별 혼돈 시스템을 이용한 USN 통신 프로토콜 설계

임거수 (Geo-Su Yim) 한국정보전자통신기술학회 2015 한국정보전자통신기술학회논문지 Vol.8 No.6

USN 환경의 구축에 있어서 무선통신을 이용한 안전한 센서 네트워크 구현은 전체 시스템에 있어서 가장 중요한 요소라고 할 수 있다. USN 통신은 접근성, 비접촉성을 높이기 위해 무선통신을 사용하고 있으나 이것으로 인한 보안의 취약성은 시스템을 위험하게 하고 있다. 우리는 이런 다중센서 네트워크인 USN에 효율적으로 적용할 수 있는 보안 프로토콜을 제안한다. 우리가 제안한 프로토콜은 개별 혼돈 시스템을 이용한 방법으로 각각의 센서에 장착된 혼돈 시스템을 주 혼돈 시스템과 미리 준비된 킷값을 초깃값으로 동기화시키고, 동기화된 값을 대칭키로 하여 통신하는 보안 프로토콜이다. 본 논문에서 보인 통신 프로토콜은 USN의 취약한 보안 문제와 센서노드의 프로그램 용량 제한 문제점을 해결하기 위한 새로운 방법으로 계속적인 후속 연구가 이루어진다면 좋은 성과를 얻을 수 있을 것으로 생각된다. In the construction of USN environment, the implementation of a safe sensor network using wireless communications can be said to be the most important factor in the entire system. Although USN communication uses wireless communications to enhance accessability and non-contact capability, this results in the security vulnerability, thus endangering the system. In this regard, we propose a security protocol that can be effectively applied to USN, a multi-sensor network. The proposed protocol is a method using an individual chaotic system, and it is a security protocol to synchronize the main chaotic system mounted on each sensor and prepared key values into the initial values, and to communicate with the use of the synchronized values as symmetric keys. The communication protocol proposed in this paper is expected to yield good results as a new method to resolve security problems of USN and program capacity limitations of sensor nodes if subsequent studies continue to be carried out.