무선 센서 네트워크에서는 물리적인 접근과는 무관하게 jamming이나 eavesdropping과 같은 공격이 쉽게 발생하기 때문에 무선 센서 네트워크에서의 보안은 중요한 요구 사항 중에 하나이다. 무선 센서 네트워크에서 보안을 향상시키기 위해 최근 키 관련 기법들이 활발히 연구되고 있지만 현재까지 연구된 기법들은 노드가 공유하고 있는 공유키의 발견을 위하여 시간과 에너지가 많이 소요되므로 무선 네트워크 환경에 적합하지 않다. 특히, 무선센서 네트워크를 구성하고 있는 구성 요소 중 게이트웨이 역할을 담당하는 노드의 안정성은 여러 보안 공격에 취약하다. 따라서, 이 논문에서는 확률적 키에 의존하지 않으면서 게이트웨이 역할을 담당하는 노드의 안전성을 향상시키기 위해 랜덤 키 사전 분배 기술과 이중 해쉬 체인을 조합한 키 사전 분배 기법을 제안한다. 제안 기법은 기존 기법보다 적은 저장 공간과 강한 보안 강도를 유지할 수 있기 때문에 동일 보안 강도를 가지고 있는 기존 기법들보다 효율성이 좋고, 작은 크기의 키 생성 키 셋을 사용하기 때문에 네트워크 확장성에 효율적이며 센서노드의 저장 오버헤드를 크게 줄일 수 있다.
최근 소형화, 저가격, 저전력 기술의 발달에 힘입어 무선 통신이 가능한 스마트 센서 기술이 발전하고 있다. 특히 스마트 센서의 소형화 기술인 MEMS (micro-electro-mechanical system) 및 NEMS(nano-electro mechanical system) 기반의 센서 기술을 바탕으로 무선 센서 네트워크에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그러나 무선 센서 네트워크는 각종 물리적 자원에 대한 제약이 심하기 때문에 네트워크 보안을 유지하기 어렵다. 본 논문에서는 무선 센서 네트워크 환경에서 제한된 자원으로 안전한 키 확립하는 방법과 센싱된 정보의 암호화를 위해 사용할 수 있는 키 관리 메커니즘 및 키 관리 프로토콜, 보안 기술을 위한 제안한다.
본 논문에서는 텔레매틱스를 위한 센서네트워크 기반의 이동체 자동화 시스템을 설계 및 구현하였다. 이를 위하여 자동차내부의 각종 센서로부터 Zigbee 센서 망을 이용하여 무선으로 각종 센싱 데이터를 수집한 후 모니터링 장치에서 이를 분석한다. 그리고 분석된 데이터를 텔레매틱스 단말기와 인터페이스 시켜 차량의 상태 정보를 한눈에 운전자가 한눈에 파악할 수 있도록 하였다. 또한, 센서 네트워크 기반으로 온도센서, 습도센서 그리고 조도센서 등을 모니터링하고 이들 데이터를 기반으로 히터 및 에어콘을 자동 구동시키는 차량 내 온/습도 자동조절기를 구현하였다.
최근 무선 센서 네트워크는 군사 및 민간 운용에서 광범위한 응용이 가능하여 많은 주목을 받고 있다. 무선 센서 네트워크는 수많은 센서노드들과 몇몇의 베이스 스테이션들로 구성되며, 각 노드는 노드들이 라우팅 역할을 하는 다중 홉 네트워크를 통하여 감지 데이터를 베이스 스테이션에게 전달한다. 이러한 노드들은 에너지자원의 충전이나 교환이 불가능하므로, 센서 노드들의 에너지 소모를 최대한 줄여서 전체 네트워크의 생존 시간을 최대화시켜야 한다. 본 논문에서는 센서 네트워크 구성 노드들의 잔여 가동 시간을 최대화하는 방법으로 네트워크 자원을 균형 있게 이용하는 라우팅 기법을 제안한다. 제안된 방법은 각 노들의 데이터 송수신시 거리 당 소모되는 에너지와 잔여 에너지를 고려하며, 보안 수준을 추가적으로 고려함으로써, 전체 네트워크를 균형적으로 이용하면서도 안전한 경로를 선택하는 라우팅 방법이다.
MEMS(Micro Electro-Mechanical Systems) 분야의 급격한 발전은 저비용의 정보 처리 센싱 능력을 갖춘 센서의 발전에 박차를 가했다. 이러한 기술의 흐름은 강력하고 높은 확장성을 가지는 WSNs(Wireless Sensor Networks)을 위하여 더 많은 센서 간 연결을 위한 연구가 진행되고 있는 실정이다. WSNs의 자원부족, Ad-hoc 배치방법, 보다 광대해지는 규모는 센서 간 통신에서 안전성을 보다 중요한 문제로 인식하게 하고 있다. 센서 네트워크의 주요 고려사항은 에너지 효율이기 때문에, 보안 기술은 통신에서의 보안 특징과 그것을 수행하기 위해 계산해야하는 오버헤드 간 균형을 맞춰야한다. 본 논문에서는 새로운 보안 인식 다중경로 위치기반 라우팅 프로토콜을 개발하기 위하여 위치정보와 전송확률을 결합한다. 네트워크 시뮬레이터(ns-2)를 실행한 결과 보다 나은 성능을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
무선센서 네트워크에서 안전한 데이터 수집은 중요한 보안이슈 중에 하나이다. 일반적으로 안전한 데이터 수집이란 데이터 자체의 보안과 안전한 전송 경로 확보를 의미한다. 본 논문은 이와 같은 관점에서 무선센서 네트워크에서 안전한 데이터 수집 프로토콜을 제안한다. 제안하는 프로토콜은 계층형 센서네트워크를 고려한 계층형 키 보안 기법과 안전을 보장할 수 있는 전송경로 설정을 핵심적으로 제시한다. 프로토콜은 네트워크 부하를 최소화 할 수 있도록 최적화 되었으며 네트워크 공격으로 인해 발생하는 문제점을 효과적으로 차단한다. 성능평가 결과 제안하는 프로토콜은 네트워크 퍼포먼스를 고려한 데이터 수집에 효율적이다. 데이터 수집 시 안전을 확보하기 위한 보안 분석 역시 검증해 보았다.
최근 무선 센서 네트워크에 적용되는 응용 서비스들은 점점 증가하며 다양화 되는 추세이고, 이에 센서 데이터에 대한 전송 신뢰성이나 보안 기능 제공이 핵심적인 이슈로 대두되고 있다. 본 논문에서는 IEEE 802.15.4 기반 센서 네트워크 환경에서 전송 신뢰성을 제공하기 위해 링크 특성과 패킷 타입을 고려하는 ALC(Adaptive Link Control)와 Hop-cache와 Hop-ack를 지원하는 EHHR(Enhanced Hop-by-Hop Reliability)이 적용된 IMHRS(IEEE 802.15.4 MAC-based Hybrid hop-by-hop Reliability Scheme) 기법을 제안하였으며, 또한 네트워크와 애플리케이션 특성을 고려하여 보안 슈트를 결정함으로써 에너지 효율성을 고려하는 HAS(Hybrid Adaptive Security) 프레임워크를 통해 보안성을 제공한다. 본 논문에서 제안된 방식들은 시뮬레이션과 실험을 통하여 검증 하였으며, 또한 H/W 프로토타입을 제작하여 실제 응용 서비스에 적용함으로 써 본 방안의 효용성을 입증하였다.
스마트 캠퍼스의 플랫폼으로 사물 인터넷에 대한 아이디어가 점점 대중화되고 있다. 인터넷에 연결하기 위해 통신 네트워크, 센서 노드 및 게이트웨이로 구성된 인프라가 필요하며 각 센서 노드는 환경에서 데이터를 수집할 수 있다. 본 논문은 스마트 캠퍼스 모니터링을 적용하기 위해 인터넷에 구성한 무선 센서 네트워크를 설명한다. 무선 센서 네트워크 모니터링은 저전력 구현 및 통합 시스템을 사용하는 완벽한 솔루션이다. 그러나 제한된 컴퓨팅 범위, 제한된 컴퓨팅 성능, 네트워크 프로토콜의 가용성 부족, 프로그래밍 보안 부족 및 기밀성, 무결성 및 가용성 분야의 보안 오류로 인해 수많은 제약이 있다. WSNM 노드를 위한 새로운 보안 기술과 기능이 개발되었다. 보안 네트워크 연구 개발 및 서비스 거부 (DOS) 및 복잡성 공격 방지를 위한 시스템을 제안하였다. 이러한 시스템이 제대로 구현되면 사전 할당을 통한 에너지 효율성 메커니즘과 안전한 루틴 알고리즘을 통해 핵심 관리 모델의 새로운 키를 제공 할 수 있다.
최근의 기술 발전은 무선 통신의 발달과 새로운 센서 기술은 저비용, 저전력 다기능 센서노드의 개발을 가능케 했으며, 더불어 소형화, 근거리 무선 통신 등을 통하여, 소형의 센서 노드들을 군집화되고 있다. 본 연구에서는 모바일 센서들의 위치를 반복적으로 추적하기 위한 셀 내 위치 측정을 고려한다. 반복적인 위치 추적을 통하여 센서들의 위치를 좀 더 정확하게 추정할 수 있다. 이를 위하여 본 연구에서는 수신신호세기를 이용하여 모바일 노드의 정확성을 실험하고 분석한다.
무선 센서 네트워크 환경에서 센서 필드에 배치된 센서 노드들 사이에 안전한 통신 인프라를 구성하기 위해 보안 키 설립이 필요하다. 현재까지 센서 노드들 사이의 보안 키 설립에 대한 여러 가지 기법들이 제안되어 왔으며 최근에는 배치 전 센서 노드들의 예측위치를 이용한 개선된 기법들이 제안되고있다. 현재까지 제안된 위치기반 기법들은 선택적인 노드포획에 안전하게 설계하기 위해 상대적으로 높은 키 저장량과 키 생성을 위한 많은 연산량을 요구한다. 우리는 위치 기반 기법에서는 단순히 piar-wise키를 저장하는 것이 저장량이나 연산량 면에서 효율적이라는 분석을 제시하고 pair-wise키를 이용하여 공격자의 선택적인 노드 포획에도 강한 효율적인 위치 기반 기법을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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