OSF
Orbital State Function — 시간동기 상호인증 프로토콜
SHA-256 / HMAC-SHA-256 위에 구축된 시간동기 상호인증 프로토콜 — 아래는 이 프로토콜을 점검하기 위한 자체(self-assessment) 체크리스트이며, 공인 인증 체계가 아닙니다.
IACR ePrint 프리프린트 (peer review 전) · 2026-04
1.OSF의 위치 — 그리고 이 체크리스트의 한계
NIST FIPS 140-3와 Common Criteria는 여전히 공식 기준이며, OSF는 이를 대체하지 않고 대체할 수도 없습니다. 한국 공공·방산 암호 인증은 승인된 알고리즘 목록만 인정하므로, OSF는 검증대상 암호알고리즘(SHA-256, HMAC-SHA-256, ECDH)만 사용하며 자체 개발 암호 알고리즘을 포함하지 않습니다.
OSF는 장기 비밀 키 K로부터 벽시계 시각의 함수인 연속-시간 출력 s_K(t)를 만들어 쓰는 시간동기 상호인증 프로토콜입니다. 새로운 암호 프리미티브가 아닙니다 — 계층으로 보면 프리미티브(SHA-256/AES/ECDH) → 구성(HMAC) → 프로토콜(OSF)이며, TOTP·Kerberos·SCRAM·WebAuthn과 같은 층입니다. 아래 7개 차원은 시간 동기성·상태 진화처럼 프로토콜 고유 항목을 내부적으로 점검하기 위한 자체 체크리스트일 뿐, 공인 평가를 대신하지 않습니다.
- • 키 길이 (128/256-bit)
- • 역산 복잡도 (2^n 연산)
- • 암호문 안전성 (IND-CPA/CCA)
- • 키 관리 수명주기
- • 키 min-entropy H∞(K)
- • 출력 min-entropy H∞(s_K(t))
- • 위조 advantage 상한 (ROM/QROM, 조건부)
- • 시간 동기성·전방 비밀성·양자 내성
2.OSF 7대 자체 점검 차원
OSF 기반 시스템을 7가지 차원으로 점검합니다. 각 차원은 0~5등급(Level)으로 기록됩니다. 이 등급은 공급자가 스스로 매기는 내부 지표이며, 제3자 인증이나 공인 등급이 아닙니다.
키 비밀성 (Key Secrecy)
OSF 비밀 키 K = (â, ω, p_0)는 외부에서 관찰/추론할 수 없는가?
7개 비밀 부동소수점 파라미터(자전축 3, 각속도 1, 좌표 3)가 CSPRNG로 생성되고 네트워크로 전송되지 않는지, 통신 데이터에서의 역추적이 계산적으로 어려운지 점검합니다. 장기 비밀 K는 실제로 존재하므로 보관 위치가 곧 공격 표면입니다.
출력 엔트로피 (Output Min-Entropy)
함수 출력 s_K(t)의 예측 불가능성이 충분히 큰가?
벽시계 시각이 공개되어도 키가 없는 공격자가 다음 출력을 예측하기 어려운지 — 출력 min-entropy H∞(s_K(t))를 점검합니다. 이 값은 인증 위조 저항이며, 블록암호 키 강도와 직접 비교할 수 있는 수치가 아닙니다.
위조 advantage 상한 (Forgery Advantage)
랜덤 오라클 모델 하 인증 위조 확률에 상한이 주어지는가?
공격자가 q_H개 해시 질의 후 위조 토큰을 생성할 advantage에 형식적 상한이 있는지 점검합니다 (Thm 1). 상한은 s_K(t)의 최소 엔트로피 가정에 의존하는 조건부 값이며, 근거 논문은 아직 심사를 받지 않았습니다.
상호 인증 견고성 (Mutual Authentication Soundness)
양쪽이 상대방의 OSF 지식을 독립적으로 증명하고 검증하는가?
인증 시 한쪽만의 키 침해로는 양방향 위조가 성립하지 않는지, 시간이 암시적 challenge 역할을 함으로써 명시적 round-trip이 절약되는지 점검합니다 (Thm 3).
세션 키 전방 비밀성 (Session-Key Forward Secrecy)
장기 OSF 키 침해 후에도 과거 세션 키가 안전한가?
데이터 페이로드를 보호하는 세션 키가 ephemeral Diffie-Hellman으로 유도되어, 장기 키가 추후 침해되어도 과거 세션이 복호화되지 않는지 평가합니다 (Thm 4).
양자 내성 (Quantum Resilience)
양자 컴퓨터 공격에 견디는가?
Shor/Grover 알고리즘에 대한 저항성. 인증 코어는 해시 기반이라 Shor와 무관하지만, 세션 기밀성이 ECDH에 의존하면 수집 후 해독(HNDL)에 취약합니다 (Thm 5).
탈중앙화 (Decentralization)
중앙 기관 없이 동작하는가?
P2P 직접 인증, 분산 원장, 합의 알고리즘 불필요 여부를 점검합니다. 결정론적 OSF 검증이 중앙 권한을 어디까지 대체하는지 확인합니다.
3.Planet Security — 자체 평가 (vendor self-assessment)
아래는 공급자가 자기 제품을 스스로 채점한 결과입니다. 독립적 제3자 검증을 거치지 않았으며, 근거 논문 역시 peer review 전 프리프린트입니다. 외부 검증 결과에 따라 등급은 내려갈 수 있습니다. 각 항목의 가정(최소 엔트로피·HSM 격리·ROM)이 성립하지 않으면 해당 등급도 성립하지 않습니다.
4.공인 평가 체계와의 관계 (대체 아님)
| 항목 | NIST FIPS | Common Criteria | OSF |
|---|---|---|---|
| 지위 | 공인 인증 (법적 효력) | 공인 인증 | 자체 점검 체크리스트 (공인 아님) |
| 평가 대상 | 암호화 모듈 | 정보 시스템 | OSF 인증 프로토콜 (승인 알고리즘만 사용) |
| 핵심 질문 | 풀기 얼마나 어려운가? | 보호 프로파일 충족? | 위조 advantage가 negligible한가? |
| 시간 개념 | 없음 (정적) | 없음 | 핵심 (벽시계 = 암시적 challenge) |
| 양자 대응 | PQC 표준 추가 | 해당 없음 | 인증 코어는 Shor 무관 · ECDH 채널은 양자 취약 (ML-KEM 병행 필요) |
| 증명 모델 | IND-CPA/CCA | 해당 없음 | ROM/QROM 논증 (프리프린트, 미심사) |
| 적용 대상 | RSA/AES/ECDH 등 | 방화벽/OS 등 | 시간-동기식 상호 인증 |
| 탈중앙화 | 해당 없음 | 해당 없음 | P2P 직접 인증 + 행성 상태 원장 |
NIST FIPS·Common Criteria는 공인 인증이고, OSF 열은 자체 점검 항목입니다 — 같은 등급의 체계가 아닙니다. FIDO2/Ed25519/HMAC와의 같은-카테고리 비교는 /paper 페이지의 비교 표 참조.
5.OSF 위협 모델
OSF 인증 프로토콜은 다음 공격자 능력을 가정합니다:
- • 모든 네트워크 트래픽 가로채기 (MITM)
- • 과거 트래픽 전부 저장 (HNDL)
- • 양자 컴퓨터 사용 (Shor, Grover)
- • 서버 소프트웨어 해킹 시도
- • 시간 동기화 교란 시도
- • OSF 키 복원 (H∞ ≥ 265-bit 가정, 2⁻²⁶⁵ per guess)
- • 위조 토큰 생성 (Adv ≤ q_H·2⁻¹⁵⁹, Thm 1 — 조건부 상한)
- • HSM에 격리된 키의 추출 (HSM 배포를 전제)
- • Transcript에서 OSF 키 정보 도출 (ROM 가정, Thm 2)
- • 과거 세션 키 복원 — 고전 공격자 기준 (DDH 하 Forward Secrecy, Thm 4)
- • 인증 코어의 다항시간 해독 (Shor 무관, Thm 5)
6.OSF 형식적 정의
상세 논증은 프리프린트 §5–§7 참조 (peer review 전). 아래는 핵심 정의의 요약입니다.
• K = (â, ω, p_0) — secret key (rotation axis, angular speed, initial position)
• s_K(t) = q(â, ω(t-t_0)π/180) · p_0 · q⁻¹(...) // quaternion rotation
• H∞(K) ≥ 265 bits (CSPRNG sampling)
H∞(s_K(t)) ≥ λ bits
With 3D shell sampling of p_0: λ ≥ 159 — authentication forgery resistance under the stated min-entropy assumption; not a cipher key strength, so it is not comparable to AES key sizes.
Adv^AuthForge(A) ≤ q_H · 2⁻λ + q_T² / 2^|n|
|t - t_0| ≤ Δ (Δ ≈ 10ms clock tolerance)
// implicit challenge — no explicit nonce round trip
Adv^AuthForge_Q(A) ≤ O(q_H² / 2^λ)
// Shor-invariant (auth core only): no factoring/DLP dependency
// Grover: ~79-bit — below NIST Category 1 (AES-128 = 128-bit)
// Session confidentiality still relies on ECDH P-256 → quantum-vulnerable; pair with ML-KEM
7.OSF 자체 평가 등급 체계 (내부 기준 · 공인 인증 아님)
8.자체 평가 절차 (공인 인증 절차가 아님)
OSF — SHA-256/HMAC 기반 시간동기 상호인증 프로토콜
ECDSA/Ed25519 서명은 Shor 알고리즘에 의해 양자 시대에 무력화됩니다.
OSF 인증 코어는 정수분해/DLP에 의존하지 않아 Shor와 무관하지만,
Grover 하에서는 약 79비트 — NIST Category 1(128비트) 미만입니다. Multi-OSF(m=2)의 158비트는 커밋 함수를 SHA-512로 인스턴스화할 때 성립합니다 (로드맵).
세션 기밀성에 쓰이는 ECDH P-256은 양자에 취약하므로 ML-KEM 병행이 필요합니다.
차별점은 암호 강도가 아니라 프로토콜 설계에 있습니다 — 상호 인증 · 키 무전송 · 서버 영구 저장소에 인증 파라미터 미저장(디스크 유출 내성; 실행 중 메모리 접근은 제외, HSM 격리 권장) · 연속시간 + 환경적응 Δ · 서버리스 P2P · 위조 저항 159비트(조건부 상한).
OSF 논문 전문
IACR ePrint 프리프린트 (peer review 전) · 2026-04
Junghoon Lee, "Time-Synchronized Mutual Authentication via Orbital State Functions", IACR ePrint, 2026
인용 (DOI)
본 프리프린트는 두 학술 저장소에 영구 보존되어 있습니다.