유비쿼터스 환경에서의 원격 의료 서비스를 위한 인증 및 인가시스템에 관한 연구 = (A) study on authentication and authorization system for telemedicine service in ubiquitous environments

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 유비쿼터스 환경에서 원격 의료 서비스를 이용할 때 생길 수 있는 보안 문제 해결을 위한 인증 및 인가 시스템을 설계 및 구현하였다. 의료 정보는 환자의 생명과 관련되기 때문에 어느 무엇보다 강력한 인증 체계가 필요하며 인증 서비스의 신뢰성 보장은 필수적이라 할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 유비쿼터스 환경에서의 원격 의료 서비스를 위한 보안 요구사항을 분석하고 보안 서비스 제공을 위한 인증 및 인가 시스템을 설계하였다.
본 논문에서는 사용자 인증 및 사용자 속성 인증을 위하여 유선 환경과 무선 환경을 모두 통합하여 유비쿼터스 환경에 적합한 사용자 인증 및 속성 인증 시스템을 구성하였다. 이 때 사용하는 인증서는 본인이 아니더라도 인증서의 개인키를 알고 있다면 서비스를 이용 할 수 있으나 본 논문에서 제시한 사용자의 고유한 생체 정보를 이용하는 바이오 인증 기술을 사용함으로써 이와 같은 문제를 해결하고 사용자 인증을 강화하였다.
유비쿼터스 환경에서는 언제 어디서나 환자의 생체 정보나 환경 정보 등을 센싱하여 의료 서버에 전송함으로써 원격 의료 서비스를 제공 받을 수 있다. 이 때 원격지에서 사용하는 의료 센서나 디바이스에 대한 신뢰성 확보를 위하여 바이오 디바이스 인증서를 사용하는 바이오 디바이스 인증 기술을 사용하였다. 또한 인증 뿐 아니라 인가 방법에 있어서도 유비쿼터스 환경과 프라이버시를 고려하여 유비쿼터스 환경의 의료 서비스에 적합한 접근제어 모델을 제안하였다.
본 논문에서 유비쿼터스 환경에서의 원격 의료 서비스를 위한 인증 및 인가 시스템의 보안 프레임워크를 작성하였고 이를 기반으로 하여 원격 의료 서비스 제공을 위한 인증 및 인가 프로세스를 설계하고 프로토타입을 구현함으로써 제안한 시스템의 유효성을 검증하였다. 또한 다양한 시나리오를 통해 다양한 상황과 환경에서의 의료 정보에 신뢰성 있는 접근 가능성을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper designed and realized authentication and authorization system for solving security problems which can occur when using telemedicine services in ubiquitous computing environment. Since medical information is related to patient's life, a stronger authentication system more than anything is required and it is essential to guarantee the reliability of authentication services. We analyzed requirements of security for telemedicine services in ubiquitous computing environment and designed the security system considering the following authentication and authorization technology to provide security service.
In this paper, for the authentication of users and their attributes, we established an authentication system based users and their attribute suitable for ubiquitous environment by integrating both wired and wireless environments. In proposed system, to prevent that the certificate is used maliciously by anyone other than the person himself who knows the private key, the bio-authentication technology using user's bio-information is used.
In ubiquitous environment, patients can receive remote medical services anytime and anywhere by the sensing of the information of their bodies or surroundings and forwarding that to telemedicine server. In our system, in order to insure the reliability of medical sensor or devices used in this remote place, bio-authentication technology using bio-device certificate is used. Also, the new access control model, which is appropriate for telemedicine services in ubiquitous computing environment, was proposed in this thesis by reflecting various attributes of ubiquitous environment and privacy for both authentication and authorization.
In this paper, the security framework of authentication and authorization system was proposed for telemedicine services in ubiquitous computing environment. In addition, we verified the validity of the proposed system by designing the authentication and authorization system based on the proposed framework and implementing a prototype and applying it to medical information in diverse situations through various scenarios to provide reliable telemedicine services.

목차 (Table of Contents)

• 국문요약 = 1
• 1. 서론 = 2
• 2. 관련 연구 = 5
• 2.1 연구의 필요성 = 5
• 2.2 디바이스 인증 기술 = 10
• 2.2.1 홈 디바이스 인증서 프로파일 = 11
• 2.2.2 디바이스 인증서 서명 및 검증 기술 = 14
• 2.3 사용자 신원 인증 기술 = 17
• 2.3.1 공개키 기반구조 = 17
• 2.3.2 무선 공개키 기반구조 = 22
• 2.4 사용자 속성 인증 기술 = 28
• 2.4.1 권한 관리 기반구조 = 28
• 2.4.2 무선 권한 관리 기반구조 = 36
• 2.5 바이오 인증 기술 = 43
• 2.5.1 X.tsm = 45
• 2.5.2 X.tai = 64
• 2.5.3 X.tpp = 65
• 2.6 접근제어 기술 = 67
• 2.6.1 Ravi Sandhu의 역할 기반 접근제어 모델 = 69
• 2.6.2 NIST 역할 기반 접근제어 모델 = 77
• 3. 유비쿼터스 환경에서의 원격 의료 시스템 = 83
• 3.1 원격 의료 서비스를 위한 시스템 설계 = 83
• 3.1.1 원격 의료 서비스의 보안 요구사항 = 83
• 3.1.2 원격 의료 시스템을 위한 보안 서비스 = 85
• 3.1.3 원격 의료 서비스를 위한 시스템 구성 = 86
• 3.1.4 기존 원격 의료 시스템과의 비교 = 92
• 3.2 원격 의료 시스템에 적합한 접근제어 모델 = 93
• 3.2.1 접근제어 모델 요구사항 = 93
• 3.2.2 RBAC for U-healthcare 모델 설계 = 94
• 3.2.3 기존 모델과의 비교 = 108
• 3.3 원격 의료 서비스를 위한 보안 프레임워크 = 110
• 3.3.1 원격 의료 서비스를 위한 디바이스 인증 = 110
• 3.3.2 바이오 인증을 이용한 원격 의료 서비스 = 118
• 3.3.3 유·무선 통합 환경에서의 보안 프레임워크 = 123
• 3.3.4 원격 의료 서비스를 위한 인증 및 인가 프로세스 = 129
• 3.3.5 기존 보안 프레임 워크와의 비교 = 132
• 4. 원격 의료 서비스를 위한 인증 및 인가 시스템 구현 = 133
• 4.1 구현 환경 = 133
• 4.2 원격 의료 서비스를 위한 접근제어 모델 구현 = 134
• 4.3 유효성 검증을 위한 시나리오 및 시뮬레이션 = 143
• 4.3.1 유선 환경에서의 보안 프로세스 유효성 검증 = 144
• 4.3.2 무선 환경에서의 보안 프로세스 유효성 검증 = 149
• 4.3.3 인증 및 인가 프로세스의 유효성 검증 = 151
• 5. 결론 = 156
• [참고문헌] = 158