최근 공개키 기반의 전자서명 기술이 크게 발전하면서, 바이오 인식과 전자서명의 연계성에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 바이오 정보를 이용하여 전자서명에 필요한 키를 생성하고 이를 통해 사용자에 대한 인증 및 안전한 메시지 전송 방법이 제시되어야 한다. 예를 들어 바이오 인증을 위해 사용자가 입력한 바이오 정보를 템플릿으로 변환하여 기존의 인증 시스템보다 보안성이 강화된 사용자 인증 방식을 구축할 수 있다. 따라서 기존의 전자서명 알고리즘 등과 연계하한 바이오 정보 기반 인증 시스템 및 디지털 키생성 표준이 필요한 시점이다. 이에 본 기고에서는 바이오 정보를 이용한 기존의 전자서명 기술의 필요성에 대해 살펴보았으며 현재 ITU-T SG17 Q.8에서 진행하고 있는 바이오정보 기반 디지털 키생성 프레임워크 관련 표준화 현황에 대해 간략히 제시하고자 한다.

바이오정보 기반 전자서명 및 키생성 기술 현황

최근 ITU-T 회의를 통해 Biometric Authentication 기술 및 Telebiometrics 관련 정보보호 기술에 대한 표준화 작업이 활발히 진행되고 있다. 하지만 바이오 정보를 이용한 전자서명 키 생성 방법은 아직 제시되고 있지 않아 이에 대한 연구가 필요한 시점이다.

전자서명에 사용되는 개인키는 그 특성상 키 소유자만이 알고 있어야 하며, 도용되거나 노출될 경우 해당 전자서명의 안전성은 보장할 수 없다. 따라서 개인키 보호를 위한 방법으로 개인키를 암호화하여 저장하거나, 스마트카드 등에 보관하는 방법이 있다. 하지만 이러한 기존의 방법이 갖는 공통적인 특징은 개인키 값이 제 3자에게 노출될 수 있는 위험성을 가지고 있다. 또한 개인키 소유자가 직접 서명하지 않고 제 3자에게 대리 서명을 위탁할 수 있는 위협요소가 존재한다. 따라서 기존의 정보보호 기법에서 사용하는 개인키 관련 비밀 정보와 함께 개인이 근본적으로 소유하고 있는 바이오 특성을 이용한다면 좀더 안전한 시스템 구축이 가능하다.

관련 기술로는 Mytec Technology에서 개발한 Bioscrypt 기술, A. Jain 등에 의해 개발된 FingerCode 방식 및 RSA/DSA 알고리즘과 접목한 바이오 정보 기반 키생성 및 전자서명 기법 등이 있다. 또한 Fuzzy Vault 기법 등을 통한 바이오 정보 기반 정보보호 기법 등도 제시되고 있다. 최근 중국 주도하에 바이오 정보에 대한 인증서에 대한 표준화 작업(X.tai)를 추진하고 있다. 이는 기존의 공개키 인증서와 유사한 구조 및 목적을 갖는다고 볼 수 있다. X.tai 기반 바이오 인증서와 관련되어 바이오 정보로부터 키를 생성하고 이를 보호할 수 있는 방식에 대한 표준화 작업(X.tdk)이 진행되고 있어 이를 살펴보면 다음과 같다.

 (1) 바이오 정보 기반 키생성 모듈

Ÿ 사용자 바이오정보 : 사용자 바이오정보는 고유하기 때문에 각 사용자의 신분 정보를 대신할 수 있는 특성을 갖으며 전자서명 키를 생성하기 위해서 사용자가 임의로 선택하는 비밀 값과 함께 사용된다. 바이오정보와 사용자 비밀 값을 같이 사용함으로써 전자서명 키를 취소하고 재등록할 수 있는 특성을 갖게 된다.

Ÿ 사용자 비밀 값 : 사용자 비밀 값은 전자서명 키 생성 단계에서 사용자에 의해서 직접 입력된다. 키 생성 시에 사용자 비밀 값을 달리하여 여러 개의 서로 다른 전자서명 키 값을 생성할 수 있다. 이렇게 함으로써 전자서명 키의 취소 및 재등록을 가능하게 한다.

Ÿ 해쉬 함수 : 전자서명 개인 키 생성을 위해서 해쉬 함수를 사용한다. 사용자 비밀 값과 바이오정보를 해쉬 함수의 입력으로 받는다. 사용자 비밀 값을 조정하여 전자서명 개인키로 사용할 수 있는(적용되는 디지털 서명 알고리즘에 따라서 공개키 및 개인키 생성 조건이 서로 상이함) 해쉬 결과 값을 찾아낸다.

Ÿ 키 은닉 함수 : 전자서명 개인키 보호를 위해서 퍼지볼트 기법과 같은 키 은닉 함수가 필요하다. 바이오정보를 이용하여 키를 은닉함으로써 개인키를 이용한 대리 서명 등의 위험요소를 배제할 수 있다.

(2) 바이오 정보 기반 키 생성 방법

<그림 1>과 같이 바이오 정보로부터 디지털 키를 생성하고 이를 안전하게 저장하는 구조를 형성할 수 있다. 개인에 대한 바이오 정보를 입력받아 기존에 저장되어 있는 정보와 비교하고 인증이 성공한다면 바이오 정보로부터 공개키/개인키 쌍을 생성하는 과정을 수행한다. 생성된 개인키에 대해서는 안전한 형태로 보호/저장하고 공개키 정보는 기존의 PKI 방식과 유사하게 공개한다. 좀더 구체적으로 살펴보면 사용자의 바이오 정보를 입력 디바이스를 통해 캡춰하고 이를 템플릿 형태로 변환한다. 입력된 사용자 바이오 이미지로부터 특징점을 추출한 후 특징점 정보와 사용자 비밀 값을 함께 해쉬하여 취소 및 재등록할 수 있는 특성을 갖는 전자서명 개인키 및 공개키 쌍을 생성한다. 생성된 개인키를 보호하기 위해 은닉/보호 과정을 수행한 후 protected 템플릿을 생성한다. 키 생성 모델에서 개인키 보호를 위하여 퍼지 볼트 등의 기법을 적용하여 protected 템플릿에 개인키 정보를 은닉할 수 있다.

<그림 1> 바이오 기반 전자서명 키생성 단계

(2) 바이오 정보 기반 전자서명 생성 모델

아래 <그림 2>와 같이 개인에 대한 인증 과정을 수행하고 만일 정당한 사용자라고 한다면, 기존에 안전하게 저장된 키 값을 추출하고 이를 사용하여 메시지에 대한 전자서명 또는 암복호화 과정을 수행할 수 있다. 바이오 정보로부터 생성된 키를 사용하기 위해서는 우선 안전한 추출 과정이 선행되어야 한다. 정보보호 기법에 바이오 인증 기법을 접목하기 위하여 제안한 모델에서는 보정 함수를 사용한다. 보정 함수는 동일한 사용자의 서로 다른 바이오 이미지로부터 고유한 특징점을 추출할 수 있도록 도와준다. 사용자에 대한 식별/인증 과정을 수행한 후 안전하게 저장되었던 키를 추출하여 메시지에 대한 전자서명 과정을 수행하게 된다.

<그림 2> 바이오 기반 전자서명 키 추출 및 전자서명 단계

응용분야

메시지에 대한 디지털 서명은 원격 통신 시스템에서 메시지에 대한 인증, 무결성 및 부인봉쇄 기능을 제공한다. 따라서 아래 그림과 같이 바이오 정보를 기반으로한 전자서명에 적용 가능하다.

<그림 3> 바이오 정보 기반 전자서명 구조

또한 바이오 정보를 기반으로 디지털 키를 사용하여 메시지에 대한 암복호화 기능을 제공할 수 있다. 바이오 기반 암복호화 방식에서 수신자의 공개키를 CA 인증서로부터 받은 후에 안전한 통신을 위해 보내고자 하는 메시지에 대한 암호화 과정을 수행한다. 복호화 과정에서는 바이오 기반 인증 과정을 수행한 후에 개인키를 추출하고 수신된 메시지에 대해 적용하는 과정은 아래 그림과 같다.

<그림 4> 바이오 정보 기반 메시지 암복호화 구조

결론

현재 ITU-T SG17 Q.8 Telebiometrics 분과에서는 바이오 정보를 이용한 인증 및 안전한 통신 시스템 구축을 위한 방안 등에 대한 표준화가 진행되고 있다. Telebiometrics 기술은 개방형 네트워크 환경에서 바이오 정보를 이용하여 식별/인증을 수행하는 기술로 현재 ITU-T SG17 Q.8에서는 X.tsm-1, X.tsm-2, X.tai, X.tpp-1, X.tpp-2 및 X.tdk 표준화 작업 등이 진행되고 있다. 본 기고는 X.tdk 기술에 대한 것으로 바이오 정보를 이용하여 Telebiometrics 환경에서 바이오 정보를 이용하여 디지털 키를 생성할 수 있는 프레임워크를 제시하고 있다. 바이오 인식 기술과 정보보호 기술을 결합할 경우 다양한 형태의 서비스를 제공할 수 있으며, 좀더 개선된 식별/인증 및 안전한 개방형 네트워크 환경을 구축할 수 있을 것으로 기대되며, 앞으로도 국내 기업/연구소 및 정부기관의 많은 관심과 지원이 필요한 부분이다. 바이오 정보를 기반으로 한 키 생성 및 전자서명 기술은 다양한 응용 분야를 갖게 될 것으로 예상된다. 안전하고 체계적인 전자서명 키생성 기술의 개발 및 표준화 연구를 통해 국내외 바이오 정보보호 기술의 발전과 바이오 인식 기반 정보보호 시장의 활성화를 도모할 수 있을 것으로 예상된다.