스마트 팩토리의 중요성이 강조됨에 따라, 스마트 팩토리 구축을 위해 산업용 Ethernet 기반 장치의 활용이 증가할 것으로 전망되고 있다. PROFINET은 SIEMENS사에서 개발한 산업용 이더넷 프로토콜이며, 현재 다수의 스마트 팩토리가 PROFINET 기반 제품으로 구축되고 있는 실정이다. 이에 따라 산업용 사물인터넷(Industrial IoT) 기반의 다양한 서비스 개발 및 활용을 위해 PROFINET 기반의 제조 장비에서 각종 센서 데이터 및 정보를 수집하여 엣지 컴퓨터로 데이터를 전송할 수 있는 IIoT 디바이스가 필요하며, IIoT의 주요 메시징 프로토콜인 MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)를 활용한 데이터 수집 IIoT 디바이스 개발 방안을 제시하고자 한다.
대규모 무선 센서 네트워크에서 센서 노드들이 배치된 이후에는 에너지 충전이나 노드의 재배치가 매우 어렵고, 일부 센서 노드들의 에너지가 고갈될 경우 전체 네트워크의 분할로 이어진다. 이러한 제한된 조건하에서 효율적인 에너지 소비를 고려한 데이터 전달은 라우팅 프로토콜 설계의 핵심 요소이다. 본 논문에서는 다수의 소스 노드와 이동성 싱크 노드를 가진 무선 센서 네트워크 환경에서 에너지 효율성을 제공하는 계층적 데이터 전달프로토콜인 HDD (Hierarchical Data Dissemination)를 제안한다. 계층적 데이터 전달 프로토콜은 싱크 노드가 데이터 수집의 중심노드라는 점을 착안하여 싱크 노드 중심의 데이터 전달 경로를 구성하고, 이 경로가 이중계층(Two-Tier)통신을 통해 유지 되도록 한다. 실험을 통해 HDD 라우팅 프로토콜과 기존에 제안된 TIDD (Two-Tier Data Dissemination) 라우팅 프로토콜의 전체 소모된 에너지량, 데이터 전송 시간 및 데이터 전송 성공률을 비교 분석하였다. 그 결과 본 논문에서 제안하는 HDD 라우팅 프로토콜은 TIDD 보다 약 1.5배에서 3배정도의 에너지 절감 효과를 확인할 수 있었다.
Wearable Device를 사용하는 WBAN 환경에서는 다수의 신체 부착형 센서와 이들의 데이터를 수집하는 장치로 구분할 수 있다. 일반적으로 신체에 부착되는 센서는 소형화와 경량화를 목적으로 매우 낮은 에너지 자원을 보유하지만, 사용자 단말기 등을 활용하는 데이터 수집 장치는 재충전이 가능하며 신체 부착형 센서에 비하여 높은 에너지를 가진다. 본 논문은 이러한 환경적 특성을 고려하여 센서의 수명을 늘리고 불가피한 에너지 소모를 수집 장치에 집중시키는 MAC 프로토콜을 제안한다. 또한 제안 프로토콜은 응급 데이터의 보고체계가 사용되는 응용환경을 고려하여, 일반적인 센싱 데이터와 응급 데이터를 구분하고 차별화된 전송 지연시간을 제공한다. 또한 제안하는 MAC 프로토콜의 효율적인 성능검증을 위하여 IEEE 802.15.6과 비교실험을 통하여 제안방식의 이득을 검증하고 이를 분석한다.
본 연구는 산업용 모니터링 장비의 통신 프로토콜 해석에 대한 자료를 수집 분석하여 기존에 프로토콜 해석을 위해 소요되었던 시간을 효과적으로 단축하고자 하였다. 산업용 모니터링에 많이 이용되는 프로토콜인 Modbus와 NMEA0183의 데이터를 분석하여 사용자가 활용할 수 있는 데이터로 변환할 수 있도록 하였다. 프로토콜 컨버터의 메인보드는 AVR128을 이용하였고, RS232C, Ethernet 통신이 가능하도록 구성하였다.
초기 센서 네트워크의 라우팅 프로토콜은 데이터를 수집하는 업링크 위주의 알고리즘이었다. 그러나 최근에는 특정 노드를 제어하기 위해 토폴로지 정보를 관리하고, 이를 바탕으로 하는다운링크 알고리즘이 연구되고 있다. 또한 동시에 다수의 노드에게 질의를 전송하는 멀티캐스트 알고리즘의 필요성이 대두되고 있으나 현재까지 센서 네트워크에 적용할 만한 멀티캐스트 라우팅 프로토콜은 거의 전무한 실정이다. 본 논문에서는 비교적 리소스 제한이 적은 게이트웨이나 싱크에서만 관리하던 라우팅 테이블을 메모리가 작은 일반 센서 노드에서도 관리할 수 있게 충분이 작은 비트맵형 라우팅 테이블의 구성을 제안하고, 이를 이용하여 효율적인유니캐스트 및멀티캐스트 라우팅 프로토콜을 제안한다. 제안된 프로토콜은 멀티캐스트상황에서 불필요한 포워딩을 제거함으로써 네트워크 내의 패킷 발생량을 최소화시켜 주는 매우 효율적인 방식이다. 또한 라우팅 테이블의 유지 및 관리가 수월하여 센서 노드에서의 데이터 처리 부담을 줄였다.
센서 네트워크는 센서 디바이스를 이용한 정보수집과 전달을 위해 필요하며, 이를 위해 여러 가지 라우팅 프로토콜이 제안되었다. 기존의 프로토콜 중 수정된 PEGASIS 라우팅 기법은 데이터 전달이 방향성을 갖는 분야에 적용하면 효과적이다. 그러나 반복되는 중계와 제어를 수행하는 센서 장치들은 자체 고장률이 높은 반면, 이 프로토콜은 장애 극복과 데이터 전달의 안정성에 대한 고려가 되어 있지 않다. 본 논문에서는 데이터 이동이 선형적인 방향성을 갖는 지그비(Zigbee) 기반의 센서 네트워크 구조상에서 안정성 있는 데이터 전달이 가능한 이중 중계 라우팅(double relay routing) 프로토콜을 제안한다. 제안된 프로토콜은 데이터 이동의 방향성을 기반으로, 에너지 소모를 최소화하면서 데이터 전달의 안정성이 확보된다는 측면에서 매우 효과적이다. 그리고 제안된 라우팅 기법을 이용한 가로등 제어시스템에 적용하여 분석을 수행하였다.
본 연구에서는 마이크로 데이터 센터의 환경 모니터링 시스템(EMS)을 설계하고 개발하는 방법을 나타낸다. 설계하는 환경 모니터링 시스템은 IoT 센서 및 싱글보드 컴퓨터를 이용하여 데이터센터 운영환경을 실시간으로 감지하여 데이터를 해석하고 운영환경을 모니터한다. 먼저, EMS 하드웨어 플랫폼 및 IoT 센싱 패키지 설계 방법에 대하여 나타낸다. 또한 서로 다른 프로토콜을 갖는 IoT 센서에 대한 데이터 수집 SW을 설계하고 원격에서 모니터링이 가능한 EMS 모니터링 SW를 개발한다. 데이터 수집 SW는 센서 수집 모듈과 수집 메니저 모듈로 구성된다. EMS 소프트웨어는 마이크로 서비스 아키텍츠(MSA) 개념을 적용하여 설계하며 각각의 서비스는 독립적인 비즈니스 로직을 포함한다.
오늘날 유비쿼터스 센서 네트워크는 다양한 분야에서의 응용이 연구되고 있고 이를 위해 해결해야할 기술적 과제 역시 다양하다. 그 중에서도 효율적인 에너지 활용 능력이 중요시 되고 있는데 본 논문에서는 이러한 USN의 특성을 고려하여 특정 지역에서 에너지의 효율을 고려한 데이터 수집 프로토콜을 제안한다.
안드로이드 운영체제의 서드파티 애플리케이션들은 사용자의 계정 및 개인정보에 대한 접근 권한을 획득하기 위해 OAuth 프로토콜을 이용하여 계정 정보 제공자들로부터 사용자의 크리덴셜 및 사용자의 자원에 접근할 수 있는 권한을 내포하는 접근 토큰을 전달받는다. 이러한 크리덴셜 및 토큰 정보는 안드로이드 운영체제가 제공하는 OAuth 관련 데이터 관리 방식에 의해 기기 내부에 저장되는데, 이 정보가 유출될 경우 공격자는 유출된 크리덴셜 및 토큰 정보를 이용하여 사용자의 계정에 대한 자유로운 로그인 및 데이터 접근이 가능하다. 이러한 특징은 디지털 포렌식 수사관이 증거 데이터를 수집하는 관점에서 피압수자가 사용하는 서비스의 원격지 서버로부터 직접 데이터를 수집하는 것을 가능하게 한다. 원격지에서 수집되는 증거 데이터는 2차적인 영장발부의 토대로 작용함으로써 수집한 디지털 증거의 증거능력을 확보할 수 있기 때문에 피압수자가 안드로이드 기기에서 애플리케이션 삭제 등의 증거 인멸을 시도한 경우 매우 중요한 증거가 될 수 있다. 본 논문에서는 다양한 안드로이드 운영체제 및 기기 환경에서 OAuth 토큰의 관리 현황을 분석하고, 이를 이용하여 다양한 서드파티 애플리케이션의 데이터를 수집하는 방법을 소개한다. 이를 통해 디지털 포렌식 관점에서 피압수자가 사용하는 서비스의 원격지 데이터를 수집함으로써 증거 수집의 영역을 확장할 수 있는 방안을 제안한다.
센서 네트워크는 다수의 센서 노드들을 이용하여 특정위치의 물리적 데이터를 수집함으로써 이를 베이스 스테이션에게 전달해 주는 초소형, 저가, 저전력 무선 통신 기술이다. 센서 네트워크의 센서 노드들은 제한된 전력을 가지기 때문에 센서 노드의 에너지 소모를 줄이며 신뢰성 있게 데이터를 전송하는 프로토콜의 설계가 중요시 되고 있다. 본 논문에서는 이러한 센서 네트워크 환경의 특성을 고려하여 대칭키(Symmetric key)방식을 기반으로 플랫 구조의 센서 네트워크 환경에 적용 가능한 키 합의 프로토콜을 제안한다. 제안하는 프로토콜은 세션키 생성 단계에서 센서의 ID와 랜덤수를 이용하여 세션키를 생성하고 통신하는 노드 중 한 노드가 세션키를 확인한다. 이 노드는 세션키 확인 단계를 통해 데이터 전송 시 세션키 확인에 필요한 정보를 전송하여 상호 세션키 확인이 이루어지게 하며, 세션키 생성 단계와 확인 단계가 정당하게 이루어지면, 이후에 발생하는 세션키는 서브 프로토콜을 이용하여 생성함으로써 효율적으로 통신함을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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