Global Navigation Satellite System (GNSS)은 다수의 인공위성으로부터 전송된 신호를 이용하여 위치 정보를 제공하는 시스템이다. GNSS는 위성에서 전송된 신호를 변조하거나 저장 후 재전송하는 공격 에 취약하다. 이러한 공격을 방지하기 위해서는 신호를 검증할 수 있는 인증 프로토콜이 필요하다. 인증 프로토콜은 GNSS에 따라 다양한 구조를 가지므로, 본 논문은 GNSS 중 보편적으로 사용되는 GPS, Galileo와 BeiDou의 인증 프로토콜을 분석하였다. 본 논문에서 사용한 비교 기준은 항법 메시지의 구조와 인증 프로토콜의 진행 과정이다. 항법 메시지 구조에서 전송률을 비교했을 때, BeiDou의 항법 메시지 중 하나가 가장 높음을 확인할 수 있다. 또한, 본 논문에서는 GPS, Galileo와 BeiDou의 인증 프로토콜에서 ECDSA 또는 TESLA가 공통적으로 사용되고 암호 알고리즘들이 항법 메시지와 함 께 다양한 형태로 활용되고 있음을 확인할 수 있었다.

Comparative Analysis of Authentication Protocols of GPS, Galileo and BeiDou

Da-Yeon Jeon, Turabek Gaybullaev, Mun-Kyu Lee*

Global Navigation Satellite System (GNSS) uses the navigation information transmitted from satellites to decide locations. However, there may be some attacks such as transmitting modified signals by an adversary and retransmitting signals with delay. To prevent these attacks, authentication protocols are required for signal verification. Authentication protocols have various structures depending on GNSS. In this paper, we analyze the authentication protocols of GPS, Galileo and BeiDou that are commonly used GNSS. The comparison criteria considered in this paper are the structure of the navigation messages and the process of the authentication protocols. We verified that one of the BeiDou’s navigation messages is the highest in the aspect of transmission rate. In addition, we verified that ECDSA or TESLA is being used commonly in the existing authentication protocols and cryptographic algorithms are used for navigation messages.

Keywords: GNSS, authentication, ECDSA, TESLA

Speaker 전다연 인하대학교