Determination Method of Security Threshold using Fuzzy Logic for Statistical Filtering based Sensor Networks

통계적 여과 기법기반의 센서 네트워크를 위한 퍼지로직을 사용한 보안 경계 값 결정 기법

When sensor networks are deployed in open environments, all the sensor nodes are vulnerable to physical threat. An attacker can physically capture a sensor node and obtain the security information including the keys used for data authentication. An attacker can easily inject false reports into the sensor network through the compromised node. False report can lead to not only false alarms but also the depletion of limited energy resource in battery powered sensor networks. To overcome this threat, Fan Ye et al. proposed that statistical on-route filtering scheme(SEF) can do verify the false report during the forwarding process. In this scheme, the choice of a security threshold value is important since it trades off detection power and energy, where security threshold value is the number of message authentication code for verification of false report. In this paper, we propose a fuzzy rule-based system for security threshold determination that can conserve energy, while it provides sufficient detection power in the SEF based sensor networks. The fuzzy logic determines a security threshold by considering the probability of a node having non-compromised keys, the number of compromised partitions, and the remaining energy of nodes. The fuzzy based threshold value can conserve energy, while it provides sufficient detection power.

개방된 환경에 배치된 센서 네트워크의 모든 센서 노드들은 물리적 위협에 취약하다. 공격자는 노드를 물리적으로 포획하여 데이터 인증에 사용하는 인증키와 같은 보안 정보들을 획득할 수 있다. 공격자는 포획된 노드, 즉 훼손된 노드들 통해 허위 보고서를 센서 네트워크에 쉽게 삽입시킬 수 있다. 이렇게 삽입된 허위 보고서는 사용자로 하여금 허위 경보를 유발시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전지로 동작하는 센서 네트워크의 제한된 에너지를 고갈시킨다. Fan Ye 등은 이런 위협에 대한 대안으로 전송과정에서 허위 보고서를 검증할 수 있는 통계적 여과 기법을 제안하였는데, 이 기법에서는 허위 보고서에 대한 보안성과 소비 에너지양이 서로 대치되는 관계에 있기 때문에, 허위 보고서 검증을 위한 메시지 인증 코드의 수를 나타내는 보안 경계 값의 결정은 매우 중요하다. 본 논문에서는 충분한 보안성을 제공하면서 에너지를 보존할 수 있는 보안 경계 값 결정을 위한 퍼지 규칙 시스템을 제안한다. 퍼지 로직은 노드가 훼손되지 않은 인증키를 가지고 있을 확률, 훼손된 구획의 수, 노드의 잔여 에너지를 고려하여 보안 경계 값을 결정한다. 퍼지 기반 보안 경계 값은 충분한 보안성을 제공하면서 에너지를 보존할 수 있는 보안 경계 값을 결정 할 수 있다.