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본 논문에서는 조직내의 인트라넷과 연동되는 데이터베이스를 암호화할 수 있는 모델을 설계하였다. 웹과 데이터베이스의 연동을 통해 기존의 클라이언트/서버 컴퓨팅 환경을 대체하려하고 있으며, 인트라넷과 연동되는 데이터베이스의 보안이 중요한 문제점으로 떠오르고 있다. 이에 인트라넷에 접속할 때 일반적으로 사용되는 인증수단인 ID와 패스워드를 통하여 암호화할 수 있는 암호화 키를 생성하고, 그 키를 통하여 데이터베이스 테이블의 정보를 암호화하는 모델을 본 논문에서 제시한다. 또한 그 키의 관리 방안을 제시한다.

This treatise deals with designing a database encryption model that interworks with Intranet within a system. Today attempts are being made to substitute legacy client/server computing environment with what interworks with web and database, and thus the question how the security for the database that interworks with Intranet can be secured is emerging as a matter of great importance. This treatise, therefore, offers an encryption model which offers how to create an encryption key using an ID and a password most widely used in Intranet access and by using this key, how to encipher information ill a DB table, providing a maintenance scheme for the Key as well.

온라인 비즈니스의 활성화와 인터넷 모바일 기기의 발달을 통해, 불특정 다수의 민감한 사용자 데이터가 쉽게 노출 되고 있고, 개방된 비즈니스 환경에서 최근 민감한 개인정보의 유출 이슈가 자주 언급되면서 그 중요도 측면에선 데이터베이스의 보안기술의 도입은 기업의 최우선 과제가 되고 있다. 2011년 정부에서도 정보통신망법 상의 개인정보 보호 강화조치를 법률로 제정 이를 다양한 산업 군에 적용하고 있다. 기업은 개인정보의 보호를 위해 다양한 방안들을 마련해 이러한 규제를 준수하며 내부에 관리중인 개인정보에 대해 보안을 강화하기 위해 빠르게 보안 솔루션을 도입하고 있다. 이에 수많은 민감한 개인의 데이터들이 저장되어 사용되고 있는 데이터베이스 측면에서 이러한 규제를 준수하는 동시에 효과적으로 데이터 보안기술을 확보하기 위한 방안을 보안 아키텍처의 기술적인 측면에서의 구분과 보안 솔루션 도입 시 고려가 되어야 하는 아키텍처와 기능적인 부분들에 대해 본 논문은 제시하였다.

Through the development of internet mobile devices and online business activation, sensitive data of unspecified user is being easily exposed. In such an open business environment, the outflow of sensitive personal information has often been remarked on recently for which adoption of encryption solution for database became top priority in terms of importance. In 2011, government also legislated for the protection of personal information as an information network law, and is now applying the law to a variety of industries. Firms began to comply with these regulations by establishing various measures for protection of personal information and are now quickly introducing encryption solution to reinforce security of personal information they are managing. In this paper, I present architecture and technological parts that should be considered when introducing security solution.

데이터베이스는 중요한 정보를 저장·관리하는 핵심 IT 자산이며, 이를 보호하기 위한 대표적인 기술 중 하나가 암호화 기 술이다. 본 연구에서는 AES, RSA, 그리고 두 방식을 결합한 하이브리드 암호 시스템을 구현하고, 데이터베이스(MySQL, SQLite)와 데이터 유형(텍스트, 이미지)에 따른 암·복호화 성능을 비교 및 분석하였다. 특히, 텍스트 데이터셋(FIFA, Top5) 및 이미지 데이터셋(GTSRB, Chest_xray)을 사용하여 데이터 특성과 크기에 따른 성능 차이를 실험적으로 평가하였다. 실험 결 과, AES는 모든 조건에서 가장 짧은 처리 시간과 낮은 메모리 사용량을 보였으며, 하이브리드 방식은 중간 수준, RSA는 가장 낮은 성능을 나타냈다. 데이터 유형별로는 텍스트가 이미지보다 일관되게 빠르고 경량이었고, 데이터베이스별로는 SQLite가 MySQL보다 전반적으로 우수했다. 이러한 경향은 알고리즘 구조, 데이터 처리 과정의 복잡성, DBMS의 동작 방식 차이에 기 인한다. 본 연구의 성능 비교 결과는 데이터베이스 보안 기능 구현 시 효율적인 암호화 방식 선택을 위한 근거를 제공하며, 제 안한 하이브리드 방식은 보안성과 성능의 균형을 위한 실질적 참고 자료가 될 수 있다.

A database is a core IT asset for storing and managing critical information, and encryption is one of the representative technologies for its protection. This study implements AES, RSA, and a hybrid cryptosystem combining the two methods and compares and analyzes their encryption and decryption performance across different databases (MySQL and SQLite) and data types (text and image). In particular, the performance differences according to data characteristics and sizes were experimentally evaluated using text datasets (FIFA, Top5) and image datasets (GTSRB, Chest_xray). Experimental results show that AES consistently achieved the shortest processing time and lowest memory usage under all conditions, the hybrid approach demonstrated intermediate performance, and RSA exhibited the lowest performance. Text processing was consistently faster and lighter than image processing, whereas SQLite outperformed MySQL. These trends can be attributed to differences in the algorithm structure, complexity of data processing, and operational mechanisms of the DBMSs. The performance comparison results of this study provide a basis for selecting efficient encryption methods when implementing database security features, and the proposed hybrid approach can serve as a practical reference for balancing the security and performance.

Despite the fact that health care providers such as Google Health and Microsoft Corp.'s Health Vault comply with the U.S Health Insurance Portability and Accountability Act (HIPAA), the privacy of patients is still at risk. There needs to be a strategy for securing the privacy of patients when exchanging health records between various entities over the Internet. Several encryption schemes and access control mechanisms have been suggested to protect the disclosure of a patient’s health record especially from unauthorized entities. However, by implementing these approaches, data owners are not capable of controlling and protecting the disclosure of the individual sensitive attributes of their health records. This raises the need to adopt a secure mechanism to protect personal information against unauthorized disclosure. We propose a new column-level access control mechanism that is based on subkeys, which would allow a data owner to further control the access to his data at the column-level. We also propose a new mechanism to reduce the number of keys held by each user in the system. Therefore, the number keys maintained by the data owner is also reduced. The experimental results show that our proposals can ensure system’s availability, thus applicable in the real world. Keywo

Despite the fact that health care providers such as Google Health and Microsoft Corp.'s Health Vault comply with the U.S Health Insurance Portability and Accountability Act (HIPAA), the privacy of patients is still at risk. There needs to be a strategy for securing the privacy of patients when exchanging health records between various entities over the Internet. Several encryption schemes and access control mechanisms have been suggested to protect the disclosure of a patient’s health record especially from unauthorized entities. However, by implementing these approaches, data owners are not capable of controlling and protecting the disclosure of the individual sensitive attributes of their health records. This raises the need to adopt a secure mechanism to protect personal information against unauthorized disclosure. We propose a new column-level access control mechanism that is based on subkeys, which would allow a data owner to further control the access to his data at the column-level. We also propose a new mechanism to reduce the number of keys held by each user in the system. Therefore, the number keys maintained by the data owner is also reduced. The experimental results show that our proposals can ensure system’s availability. So they are applicable in the real world.

Computing-as-a-service is gaining ground. Clients may use the service without purchasing the system supporting the service. Database-as-a-Service (DBaaS) is an important area of computing-as-a-service. DBaaS allows clients to use an expensive database management system without purchasing it. In a DBaaS environment, database Tables are stored on servers belonging to a service provider, and hence, they must be encrypted in order to ensure data confidentiality. However, the encryption introduces performance degradation in the execution of queries over encrypted data. The execution of range queries, in particular, undergoes severe performance degradation. Several encryption schemes to alleviate this problem have been proposed. However, most of these schemes leak other information in addition to order information. In this study, a new database encryption scheme for DBaaS is proposed. The proposed scheme enables the execution of range queries without severe performance degradation and without leakage of information other than order information.

데이터베이스 암호화시스템은 데이터를 암호화하여 저장함으로 내부 관리자나 외부 해커로부터 데이터 유출 시 내용을 보호할 수 있는 중요한 수단중의 하나이다. 그러나 암호화시스템은 질의처리 시 자주 발생하는 암복호화로 성능상의 문제가 발생할 수 있어 이를 고려하여 개발되어야 한다. 본 논문에서는 데이터베이스 암호화시스템 아키텍처와 데이터 암호화 처리기를 구축하고, 암호화 데이터 처리를 위한 SQL 질의어 확장에 관한 구현 사례를 제공한다. 성능 향상을 위해 암호키는 데이터베이스별 단일키로 제한하고 암호화 알고리즘으로는 한국표준 암호화 알고리즘들 중 성능이 빠른 ARIA를 채택하였다. 데이터베이스에 대한 성능 평가 관련 연구는 현재까지 매우 미흡한 실정이다. 본 논문에서 구축한 데이터베이스 암호화시스템을 바탕으로 다양한 동시 사용자수와 서버 환경에 대해 암호문과 평문의 처리 성능을 측정한 결과를 제시한다.

Database encryption is one of the important mechanisms for prohibiting internal malicious users and outside hackers from utilizing data. Frequent occurrences of encryption and decryption cause degradation of database performance so that many factors should be considered in implementing encryption system. In this paper, we propose an architecture of database encryption system and data encryption module. In addition we suggest extended SQL in order to manage data encryption and decryption. In implementing database encryption system, we adopt ARIA encryption algorithm which is proved to be the most fast one among Korea standardized encryption algorithm. We use an single key for each database in encrypting data rather than using several keys in order to improve performance. Research over performance evaluation of database encryption system is rare up to now. Based on our implemented system, we provide performance evaluation results over various H/W platforms and compare performance differences between plain text and encrypted data.

현대 사회가 정보화 시대로 변화하면서 다양해진 데이터와 민감한 데이터를 생산, 유통, 소비 하고 있다. 이렇듯 데이터의 활용 방안이 다양해짐에 따라 처리하는 데이터의 양이 많아지게 되었으며 데이터의 안전한 관리 중요성 또한 커지게 되었다. 현재 사용되고 있는 데이터베이스 보안 시스템중 하나인 내부정보 유출 방지기술은 데이터베이스의 내부 데이터 유출을 미연에 방지하는 부분에 중점이 맞추어진 기술이다. 따라서 데이터가 유출되는 현상에 대해서 적절한 대응을 하지 못하고 있다. 이러한 취약점을 보완하기 위하여 데이터 유출을 방지하고, 효율적으로 관리할 수 있는 모니터링 시스템이 필요하다. 본 논문에서는 데이터베이스의 안전한 관리를 위하여 내부 정보 유출 탐지에 효율적인 데이터 베이스 내부자료 모니터링 시스템을 제안한다.

현대 사회가 정보화 시대로 변화하면서 다양해진 데이터와 민감한 데이터를 생산, 유통, 소비 하고 있다. 이렇듯 데이터의 활용 방안이 다양해짐에 따라 처리하는 데이터의 양이 많아지게 되었으며 데이터의 안전한 관리 중요성 또한 커지게 되었다. 현재 사용되고 있는 데이터베이스 보안 시스템중 하나인 내부정보 유출 방지기술은 데이터베이스의 내부 데이터 유출을 미연에 방지하는 부분에 중점이 맞추어진 기술이다. 따라서 데이터가 유출되는 현상에 대해서 적절한 대응을 하지 못하고 있다. 이러한 취약점을 보완하기 위하여 데이터 유출을 방지하고, 효율적으로 관리할 수 있는 모니터링 시스템이 필요하다. 본 논문에서는 데이터베이스의 안전한 관리를 위하여 내부 정보 유출 탐지에 효율적인 데이터 베이스 내부자료 모니터링 시스템을 제안한다.

최근 클라우드 컴퓨팅이 빠르게 발전함에 따라, 공간 데이터베이스 아웃소싱에 대한 관심이 급증하고 있다. 따라서 데이터베이스 아웃소싱에서 위치 데이터 보호를 위한 암호화 기법이 연구되고 있다. 그러나 기존 공간 좌표 변환 기법은 위치 데이터의 분포를 고려하지 않고 암호화를 수행하기 때문에, 공격자가 암호화 변환 데이터로부터 원본 데이터 분포를 유추하는 것이 가능하다. 아울러, 트리 기반 인덱스를 통해 질의 처리를 수행하기 때문에, 데이터의 양이 많아질수록 질의 처리 성능이 저하되는 문제점이 존재한다. 이를 위해, 본 논문에서는 데이터베이스 아웃소싱에서 위치 데이터 보호를 위한 비트맵 기반 데이터 암호화 기법 및 질의처리 알고리즘을 제안한다. 제안하는 기법은 공격자의 원본 데이터 유추 방지를 위해 데이터 분포 기반 앵커 선정 및 영역 분할/병합 정책을 통해 앵커를 선정한다. 아울러, 최적의 질의 처리 성능을 보장하기 위해, 해시 인덱스를 통한 질의 처리를 수행한다. 한편, 성능평가를 통해 제안하는 기법이 공격자로의 원본 데이터베이스 노출 확률을 감소시키면서, 빠른 질의 처리를 수행함을 검증한다.

With the development of cloud computing, the interest on spatial database outsourcing has been sharply increasing. Therefore, researches for protecting location data privacy in outsourced databases have been actively performed. However, the existing schemes are weak to access original data because they do not consider data distribution. In addition, since they perform the nearest neighbor query processing by using a tree-based index, query processing time can be increased depending on tree depth. To solve these problems, we propose a grid index-based bitmap encryption scheme and a query processing algorithm for database outsourcing. We propose an anchor selection algorithm using split and merge policies based on data distribution to protect privacy of users from attacker. Furthermore, we reduce the communication cost for query processing by performing searching based on the hash index. Finally, we show through performance analysis that the proposed scheme provides better query processing performance and guarantees the privacy of users, compared with the existing schemes.

최근 데이터베이스 아웃소싱(Outsourcing) 환경에서 데이터 보호를 위한 암호화 기법 및 질의 결과 검증 기법에 대한 관심이 고조되고 있다. 그러나 기존 아웃소싱 데이터 암호화 기법들은 원본 데이터베이스 도메인 정보를 알고 있는 공격자에 의한 순서 매칭 공격 및 카운팅 공격에 취약한 문제점을 지닌다. 기존 질의 결과 무결성 검증 기법은 질의 결과 검증 데이터 전송 오버헤드 문제를 지닌다. 따라서, 본 논문에서는 데이터 보호를 위한 그룹 순서 보존 암호화 인덱스 및 이를 기반으로 한 질의 결과 무결성 검증 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 순서 보존 암호화 인덱스를 통해 데이터를 암호화 하고, 복호화 없이 질의를 수행한다. 또한, 힐버트 커브를 통해 그룹 정보를 은닉함으로써, 질의 수행 과정에서 데이터 그룹 정보가 유출되는 것을 방지한다. 마지막으로, 주기함수 기반 그룹 분할 및 그룹 기반 인증을 통해 질의 결과 무결성 검증을 위한 데이터 크기를 감소시킨다. 성능평가를 통해, 제안하는 기법이 기존 버킷 기반 인증 기법에 비해 질의 처리 시간 측면에서 평균 1.6배, 검증 데이터 오버헤드 측면에서 최대 20배의 성능을 개선함을 보인다.

Recently, research on database encryption for data protection and query result authentication methods has been performed more actively in the database outsourcing environment. Existing database encryption schemes are vulnerable to order matching and counting attack of intruders who have background knowledge of the original database domain. Existing query result integrity auditing methods suffer from the transmission overhead of verification object. To resolve these problems, we propose a group-order preserving encryption index and a query result authentication method based on the encryption index. Our group-order preserving encryption index groups the original data for data encryption and support query processing without data decryption. We generate group ids by using the Hilbert-curve so that we can protect the group information while processing a query. Finally, our periodic function based data grouping and query result authentication scheme can reduce the data size of the query result verification. Through performance evaluation, we show that our method achieves better performance than an existing bucket-based verification scheme, it is 1.6 times faster in terms of query processing time and produces verification data that is 20 times smaller.

데이터베이스를 아웃소싱하는 DAS 모델 환경에서 데이터베이스를 암호화하기 위해 암호화 알고리즘을 적용할 때, 암호화된 데이터의 순서는 평문과 달라, 인덱스를 구축할 수 없기 때문에 암호화된 데이터베이스에 대한 검색 처리상의 효율성 문제가 발생한다. 따라서, 아웃소싱된 데이터베이스 환경에 적합한 효율적인 암호화 메커니즘이 요구된다. 본 논문에서는 평문을 노출시키지 않은 상태에서 범위 검색이 가능한 새로운 고속 메커니즘을 제안하였다. 제안한 메커니즘은 복호화시 평문 데이터당 1 회의 XOR 연산과 버킷당 1 회의 암호화 연산만을 요구하므로 기 제안된 $Hacig{\ddot{u}}m{\ddot{u}}{\c{s}}$의 방식보다 효율적이다.

데이터베이스를 아웃소싱하는 DAS 모델 환경에서 데이터베이스를 암호화하기 위해 암호화 알고리즘을 적용할 때, 암호화된 데이터의 순서는 평문과 달라, 인덱스를 구축할 수 없기 때문에 암호화된 데이터베이스에 대한 검색 처리상의 효율성 문제가 발생한다. 따라서, 아웃소싱된 데이터베이스 환경에 적합한 효율적인 암호화 메커니즘이 요구된다. 본 논문에서는 평문을 노출시키지 않은 상태에서 범위 검색이 가능한 새로운 고속 메커니즘을 제안하였다. 제안한 메커니즘은 복호화시 평문 데이터당 1 회의 XOR 연산과 버킷당 1 회의 암호화 연산만을 요구하므로 기 제안된 $Hacig{\ddot{u}}m{\ddot{u}}{\c{s}}$의 방식보다 효율적이다.

최근 개인정보 및 민감한 데이터에 대한 불법적인 접근 및 유출로 인하여 사회적 문제를 야기하고, 이에 따른 경제적인 파급효과와 함께 개인정보 및 민감한 데이터에 대한 보안에 대한 관심이 더욱 증가하고 있다. 또한 법령상으로도 개인의 주민등록번호, 계좌번호, 패스워드 등 개인정보가 포함된 DB에 대하여 데이터를 암호화하여 저장, 관리하도록 규정하고있다. 본 논문에서 공개 데이터베이스인 MySQL에서 이러한 개인정보 및 민감한 데이터에 대한 암호화를 통하여 데이터를 저장, 관리하는데 있어서 데이터의 속성에 따라 적절한 암호화 기법을 사용함으로써 암호화를 통한 데이터보호와 함께 속도 등의 성능상의 오버헤드와 운영, 관리상의 효율을 높이기 위하여 지원하는 암호화 기법에 대하여 알아보고, 암호화 기법별로 성능을 시험하여 데이터의 속성에 따른 최적의 암호화 방식의 적용에 대한 방안을 제시한다.