Earticle

ICT기술이 발전함에 따라 산업 전분야에 걸쳐 이전보다 훨씬 많은 디지털 데이터들이 생성, 이동, 보관, 활용되고 있다. 산출되는 데이터의 규모가 커지고 이를 활용하는 기술들이 발전함에 따라 대규모 데이터 기반의 신 서비스들이 등장하여 우리의 생활을 편리하게 하고 있으나 반대로 이들 데이터를 위변조 하거나 생성 시간을 변경하는 사이버 범죄 또한 증가하고 있다. 이에 대한 보안을 위해서는 데이터에 대한 무결성 및 시간 검증 기술이 필요한데 대표적인 것이 공개키 기반의 서명 기술이다. 그러나 공개키 기반의 서명 기술의 사용은 인증서와 키 관리 등에 필요한 부가적인 시스템 자원과 인프라 소요가 많아 대규모 데이터 환경에서는 적합하지 않다. 본 연구에서는 해시 함수와 머클 트리를 기반으로 시스템 자원의 소모가 적고, 동시에 대규모 데이터에 대해 서명을 할 수 있는 데이터 서명 기법을 소개하고, 서버 고장 등 장애 상황에서도 보다 안정적인 서비스가 가능하도록 개선한 해시 트리 분산 처리 방법을 제안하였다. 또한, 이 기술을 구현한 시스템을 개발하고 성능분석을 실시하였다. 본 기술은 클라우드, 빅데이터, IoT, 핀테크 등 대량의 데이터가 산출되는 분야에서 데이터 보안을 담보하는 효과적인 기술로써 크게 활용될 수 있다.

As the ICT technologies advance, the unprecedently large amount of digital data is created, transferred, stored, and utilized in every industry. With the data scale extension and the applying technologies advancement, the new services emerging from the use of large scale data make our living more convenient and useful. But the cybercrimes such as data forgery and/or change of data generation time are also increasing. For the data security against the cybercrimes, the technology for data integrity and the time verification are necessary. Today, public key based signature technology is the most commonly used. But a lot of costly system resources and the additional infra to manage the certificates and keys for using it make it impractical to use in the large-scale data environment. In this research, a new and far less system resources consuming signature technology for large scale data, based on the Hash Function and Merkle tree, is introduced. An improved method for processing the distributed hash trees is also suggested to mitigate the disruptions by server failures. The prototype system was implemented, and its performance was evaluated. The results show that the technology can be effectively used in a variety of areas like cloud computing, IoT, big data, fin-tech, etc., which produce a large-scale data.

우리나라는 전자거래기본법에 의거해 2005년 3월 세계 최초로 공인전자문서보관소 제도를 채택하였다. 이를 통해 전자문서의 등록·보관·유통을 국가가 공인하는 보관소를 통해 이룰 수 있다. 공인전자문서보관소는 이용기관이나 이용자가 등록하는 문서의 보관도 중요하지만 수행한 이력을 안전하게 보관하는 것도 중요하다. 모든 수행 이력에는 공인된 인증서를 이용하여 전자서명을 하도록 되어있지만 그 관리가 어려운 것이 사실이다. 본 논문에서는 공인전자문서보관소 내에서 생성된 전체 로그를 효율적으로 인증할 수 있게 해시 트리를 적용하여 관리하는 기술에 대한 연구를 서술한다.

CeDA (Certified e-Document Authority) was adopted in March 2005. It is possible to register/store/send/receive/transfer/revoke e-documents by using trusted third party, CeDA. It is important to store not only e-documents of users but also logs produced by CeDA. Thus all logs must be electronically signed using certificate of CeDA. But management of electronically signed logs is difficult. In this paper, the method which can be applicable to authenticate all logs of CeDA using "Hash Tree" is present.

전자신분증 시스템을 구현하기 위해서는 여러 가지 보안요소들이 고려되어야 한다. 본 논문에서는 Hash Tree와 Keyed Hash를 이용하여 전자신분증 시스템에 효율적으로 적용될 수 있는 메시지 인증(Message Authentication) 프토토콜을 제안한다.

전자신분증 시스템을 구현하기 위해서는 여러 가지 보안요소들이 고려되어야 한다. 본 논문에서는 Hash Tree와 Keyed Hash를 이용하여 전자신분증 시스템에 효율적으로 적용될 수 있는 메시지 인증(Message Authentication) 프토토콜을 제안한다.

본 논문에서는 URL 목록 기반 웹사이트 컨텐츠 필터링 시스템에서 효율적인 URL 목록 검색 방식을 제안한다. 제안된 방식은 URL prefix 형태로 변환된 URL 목록을 해시 트리 형식으로 표현하여 한번의 트리 검색으로 URL 검색을 수행한다. 그 결과 단일 해시 테이블 방식의 중복 탐색을 제거하였다. 실험 결과 제안된 검색 방식은 세그먼트의 개수에 따라 단일 해시 테이블 방식에 비해 $62%{\sim}210%$의 성능 향상을 보인다.

In this paper, we propose an efficient URL lookup algorithm for URL list-based web contents filtering systems. Converting a URL list into URL prefix form and building a hash tree representation of them, the proposed algorithm performs tree searches for URL lookups. It eliminates redundant searches of hash table method. Experimental results show that proposed algorithm is $62%{\sim}210%$ faster, depending on the number of segment, than conventional hash table method.

사용자 그룹 서비스는 IPTV를 비롯한 다양한 분야에 걸쳐 응용되고 있으며, 안전한 그룹 통신을 위해 그룹 키를 사용한다. 그룹 키 관리를 보다 효율적으로 하기 위해 최근 많은 연구에서 트리를 이용한 기법을 제시하였다. 트리의 루트 노드로부터 하향식 방식으로 노드 값을 구성하고, 특히 이진트리를 이용하여 그룹 멤버의 가입과 탈퇴에 따라 그룹 키를 갱신하는데 소요되는 비용을 줄였다. 대부분의 연구에서 그룹 키를 갱신하는데 필요한 메시지 전송량이 lg(N) 수준이다. 본 논문에서는 단말 노드로부터 루트 노드 방향으로 노드 값을 구성한 상향식 해시 트리를 기반으로 그룹 키를 갱신하는데 필요한 메시지 전송량이 lg(1) 수준인 기법을 제안한다. 이 기법은 가입 또는 탈퇴가 발생했을 때 즉시 키를 갱신하여 동적이고, 기존의 기법들에 비해 서비스 제공자와 네트워크 대역폭의 부담이 감소하여 효율적이다.

사용자 그룹 서비스는 IPTV를 비롯한 다양한 분야에 걸쳐 응용되고 있으며, 안전한 그룹 통신을 위해 그룹 키를 사용한다. 그룹 키 관리를 보다 효율적으로 하기 위해 최근 많은 연구에서 트리를 이용한 기법을 제시하였다. 트리의 루트 노드로부터 하향식 방식으로 노드 값을 구성하고, 특히 이진트리를 이용하여 그룹 멤버의 가입과 탈퇴에 따라 그룹 키를 갱신하는데 소요되는 비용을 줄였다. 대부분의 연구에서 그룹 키를 갱신하는데 필요한 메시지 전송량이 lg(N) 수준이다. 본 논문에서는 단말 노드로부터 루트 노드 방향으로 노드 값을 구성한 상향식 해시 트리를 기반으로 그룹 키를 갱신하는데 필요한 메시지 전송량이 lg(1) 수준인 기법을 제안한다. 이 기법은 가입 또는 탈퇴가 발생했을 때 즉시 키를 갱신하여 동적이고, 기존의 기법들에 비해 서비스 제공자와 네트워크 대역폭의 부담이 감소하여 효율적이다.

본 논문에서는 부분 암호화를 위한 키 생성 및 관리 알고리즘의 연구한다. 제안하는 알고리즘에서는 해쉬 트리 구조를 이용하여 적은 양의 해쉬키로부터 다양한 암호화 키를 생성하는 기능을 제공하고 있다. 본 논문에서는 새로운 키 생성 알고리즘을 이용하여 부분 암호화 및 부분 복호화하는 방법을 제시하고 시뮬레이션을 통하여 그 성능을 분석한다.

A new key generation scheme is proposed to support partial encryption and partial decryption of data in cloud computing environment with a minimal key-related traffic overhead. Our proposed scheme employs a concept of hash tree chain to reduce the number of keys that need to be delivered to the decryption node. The performance of the proposed scheme is evaluated through simulation.

최근, GIS 분야에서 RFID와 GPS 센서 같은 위치 및 공간 데이타를 포함하는 다양한 GeoSensor의 활용으로 수집되는 공간 데이타가 크게 증가하면서, 대용량 공간 데이타의 빠른 처리를 위한 공간 인덱스의 중요성이 높아지고 있다. 특히, 대표적인 공간 인덱스인 R-Tree를 기반으로 검색 성능을 높이기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나, 기존 연구는 R-Tree에서 노드의 MBR 간의 겹침이나 트리 높이를 어느 정도 줄임으로써 다소 검색 성능을 향상시켰지만, 트리 검색에서 발생하는 불필요한 노드 접근 비용 문제를 효율적으로 해결하지 못하고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하고 R-Tree에서 대용량 공간 데이타의 빠른 검색을 제공하는 인덱스인 HR-Tree(Hash based R-Tree)를 제시한다. HR-Tree는 트리 검색 없이 R-Tree 리프 노드를 직접 접근할 수 있는 해시 테이블을 이용함으로써 R-Tree의 검색 성능을 높인다. 해시 테이블은 데이타 영역을 차원에 따라 반복적으로 분할한 Partition과 대응되는 R-Tree 리프 노드의 MBR과 포인터들로 구성된다. 각 Partition은 생성 과정에서 고유의 식별 코드를 갖기 때문에 Partition 코드가 주어지면 해시 테이블에서 해당 레코드를 쉽게 접근할 수 있다. 또한, HR-Tree는 R-Tree구조의 변경없이 다양한 R-Tree 변형 구조에 쉽게 적용할 수 있는 장점이 있다. 마지막으로 실험을 통하여 HR-Tree의 우수성을 입증하였다.

인터넷 검색 사이트는 사용자들이 검색한 단어들의 순위를 매기는 실시간 검색 순위 서비스를 제공하는데 검색되는 단어들의 순위를 매기기 위해서는 각 단어들의 분포도를 알 수 있는 어절 빈도 계산을 수행해야 한다. 어절 빈도는 BST(Binary Search Tree)를 수행하여 계산할 수 있는데, 사용자에 의하여 검색되는 단어들은 길이와 그 형태가 다양하여 빈도 계산시에 BST 의 깊이가 깊어져서 계산 시간이 오래 걸리게 된다. 본 논문에서는 문자 해시를 이용하여 깊이가 깊은 BST 의 탐색 속도를 개선하는 알고리즘을 제안하였다. 이 방법으로 빈도 계산 속도를 비교하였을 때 문자 해시의 범위에 의해 1KB 의 추가적인 기억공간의 사용하여 9.3%의 성능 개선 효과가 있었고, 해시 공간을 10KB 추가로 사용할 때는 24.3%, 236KB 일 때는 40.6%로의 효율로 BST 의 빈도 계산 속도를 향상 시킬 수 있었다.

인터넷 검색 사이트는 사용자들이 검색한 단어들의 순위를 매기는 실시간 검색 순위 서비스를 제공하는데 검색되는 단어들의 순위를 매기기 위해서는 각 단어들의 분포도를 알 수 있는 어절 빈도 계산을 수행해야 한다. 어절 빈도는 BST(Binary Search Tree)를 수행하여 계산할 수 있는데, 사용자에 의하여 검색되는 단어들은 길이와 그 형태가 다양하여 빈도 계산시에 BST 의 깊이가 깊어져서 계산 시간이 오래 걸리게 된다. 본 논문에서는 문자 해시를 이용하여 깊이가 깊은 BST 의 탐색 속도를 개선하는 알고리즘을 제안하였다. 이 방법으로 빈도 계산 속도를 비교하였을 때 문자 해시의 범위에 의해 1KB 의 추가적인 기억공간의 사용하여 9.3%의 성능 개선 효과가 있었고, 해시 공간을 10KB 추가로 사용할 때는 24.3%, 236KB 일 때는 40.6%로의 효율로 BST 의 빈도 계산 속도를 향상 시킬 수 있었다.