Earticle

초록

영어

Biometric authentication protocols using homomorphic encryption have drawn attention as a privacy-preserving means, since a server can compute the authentication result without decrypting the encrypted biometric data. However, existing homomorphic encryption-based protocols typically let the client alone hold the secret key and decrypt the authentication result, allowing a malicious client to forge the result and pass authentication without a genuine biometric sample. This paper proposes a privacy-preserving biometric authentication protocol that combines homomorphic encryption with additive secret sharing and masking to address this limitation. The master secret key is split between the client and the server so that neither party can decrypt a ciphertext alone, and through an interactive process only the server obtains the final authentication result in plaintext. This resolves the problem of authentication result forgery by malicious clients in existing protocols. A cut-and-choose technique further embeds the true result with decoy values across random slots of the result ciphertext, letting the server detect tampering during interactive decryption, while a challenge nonce defends against replay attacks. Security analysis shows a malicious client's forgery success probability is bounded by 2/N with respect to the ring dimension N, and an implementation using a fingerprint dataset confirms the protocol's feasibility.

한국어

동형암호를 이용한 생체 인증 프로토콜은 서버가 암호화된 생체 정보를 복호화하지 않고도 인증 결과를 계산할 수 있어 프라이버시 보호 수단으로 주목받고 있다. 그러나 기존 동형암호 기반 프로토콜은 사용자가 비밀키를 단독으로 보유하고 이를 이용하여 인증 결과를 스스로 복호화하는 구조를 채택하여, 사용자가 결과를 임의로 조작해 정당한 생체 정보 없이 인증에 성공할 수 있는 구조적 한계를 지닌다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위해 동형암호에 가법 비밀 분산과 마스킹을 결합한 프라이버시 보장 생체 인증 프로토콜을 제안한다. 마스터 비밀키를 사용자와 서버에 분산하여 어느 한쪽도 단독으로 암호문을 복호화할 수 없도록 하고, 상호작용을 통해 서버만이 최종 인증 결과를 평문으로 획득하도록 한다. 이를 통해 기존의 악의적인 사용자에 의한 인증 결과 위ㆍ변조 문제를 해결할 수 있다. 또한 결과 암호문의 슬롯에 실제 결과와 검증값을 무작위로 섞어 배치하는 컷앤추즈 기법으로 상호작용 복호화 과정의 결과 조작을 탐지하며, 챌린지 난수로 재전송 공격에 대응한다. 안전성분석을 통해 악의적인 사용자의 위조 성공 확률이 링 차원 N에 대하여 2/N 이하로 제한됨을 보였으며, 지문 데이터셋을 이용한 구현으로 실현 가능성을 확인하였다.

목차

요약
ABSTRACT
1. 서론
2. 배경지식
2.1 Learning with errors (LWE)
2.2 동형암호
2.3 비밀 분산
3. 프라이버시를 보장하는 생체 인증 프로토콜
3.1 시스템 구성
3.2 위협 모델 및 보안 요구사항
3.3 제안 기법
4. 안전성 분석
4.1 생체 정보의 프라이버시
4.2 위조 불가능성
4.3 결과 기밀성
4.4 신선도
5. 구현 및 성능 분석
5.1 구현 환경 및 인식 성능
5.2 성능 분석
6. 결론
참고문헌

키워드

저자

• 서민혜 [ Minhye Seo | 덕성여자대학교 디지털소프트웨어공학부 교수 ]

참고문헌

발행기관

간행물

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• 간행물명

  융합보안논문지 [Jouranl of Information and Security]

• 간기

  연5회

• pISSN

  1598-7329

• 수록기간

  2001~2026

• 등재여부

  KCI 등재

• 십진분류

  KDC 005 DDC 005