5세대(5G) 네트워크는 다양한 분야에서 널리 적용되고 있으며, 이러한 네트워크에는 다수의 장치가 밀집하여 연결된다. 장치 수가 증가함에 따라 보안 및 인증에 대한 우려가 이 기술에서 더욱 중요해진다. 또한 다수 장치의 동시 접속은 심각한 신호 처리 혼잡을 초래하며, 5G-AKA 프로토콜에는 특정 취약점이 존재한다. 2020년 Cao 등은 Chebyshev 혼돈 맵을 활용하는 LSAA로 지칭되는 새로운 기법을 제안하였고, 이는 상술한 문제를 유의미하게 완화하면서 보안 요구사항을 충족하였다. 그러나 그들의 기법은 추적 불가능성과 같은 중요한 보안 측면을 간과하였다. 본 연구에서는 5G 네트워크에서 사용자 장비(UE)와 대규모 기계형 통신(massive machine-type communication) 장치를 모두 위한 경량 및 보안 액세스 인증 기법을 바탕으로 한, Chebyshev 다항식 기반의 효율적이고 안전한 액세스 인증(CESA) 기법을 제안한다. CESA는 기존 프로토콜에 비해 향상된 보안 특성, 효율성, 경량성을 달성한다. CESA는 확장된 Chebyshev 혼돈 맵을 사용하는 경량 인증 방법을 포함하며, 일반적인 UE 및 대규모 기계형 통신 장치에 대해 다양한 공격에 대한 저항성을 보장한다. CESA는 상호 인증, 신원 익명성, 안전한 세션 키 합의, 완전 순방향 비밀성(perfect forward secrecy)/공개키 기반 기법을 포함하는 견고한 보안 기능을 제공하며, 이는 높은 효율성과 낮은 계산 비용으로 모두 달성된다. 우리는 ProVerif 및 Scyther라는 형식적 보안 분석 도구를 사용하여 CESA에 대한 엄밀한 평가를 수행하였다. 본 시스템은 평균 75.98%의 감소를 통해 대역폭 소비, 신호 및 전송 비용, 계산 비용, 저장 비용을 절감한다.

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