본 논문은 기가비트 이더넷 망에서 AES 알고리즘을 적용한 OFB 방식의 암호화/복호화를 이용한 물리 계층 프레임 보안 기법에 관한 것이다. 기가비트 이더넷 망에서 데이터 송수신시에 프레임을 보안 강도가 강력한 AES 알고리즘을 적용한 OFB 방식의 암호화/복호화를 수행하는 물리 계층에서의 데이터 보안 기법을 제안한다. 일반적으로 기가비트 이더넷망 운영 시에 보안 기능이 없으나 데이터 보안이 필요할 경우에 본 기법을 적용한 장치를 부가적으로 설치하여 보안 기능을 수행할 수가 있다. 기가비트 이더넷 망에서 데이터 전송 시에 이더넷 프레임은 IEEE 802.3 규격에 준하는 데 이 프레임에는 데이터 필드 외에도 수신 노드에서 데이터의 올바른 수신을 보장하기 위한 몇 개의 필드가 포함되어 있다. 암호화 시에는 이러한 영역을 제외한 데이터 영역만 암호화하여 실시간으로 전송하여 주어야 한다. 본 논문에서는 평문으로 구성된 IEEE802.3 프레임의 데이터 영역만 송신노드에서 암호화하여 전송한 프레임을 수신 노드에서 수신한 후 데이터 영역만 복호화하여 전송된 평문이 복구됨을 확인하여 암호화/복호화가 가능함을 보여준다. 일반적으로 보안 기능이 없이 운용하는 이더넷 망에서 데이터에 대한 보안이 요구될 시에 본 기법을 적용한 장치를 부가적으로 설치함으로서 시스템의 신뢰성을 높일 수 있다.
최근의 홈 네트워크 산업에서는 다양한 형태의 멀티미디어 스트리밍 서비스에 대한 관심이 높아지고 고객들의 요구도 증대되고 있다. 이에 본 연구진은 가정 내 멀티미디어 스트리밍 서비스에 특화된 룸브릿지 (Room Bridge) 레지덴셜 게이트웨이 하드웨어 플랫폼과 이를 기반으로 한 이더넷의 MPEG4 스트림과 IEEE1394의 DV 스트림 간의 실시간 트랜스코딩 스트리밍 서비스, 다중 스트리밍 서비스를 운용하기 위한 연결 및 자원관리 통합 미들웨어를 고안하였다. 본 논문에서는 이 솔루션의 하드웨어 및 소프트웨어의 구현 상황을 소개하고자 한다.
일반적인 이더넷 브리지망에서의 링크장애복구는 Spanning Tree Protocol(STP) 또는 Rapid STP에 의존하여 왔다. 그러나, 이러한 STP는 기본적인 복구지연시간 때문에 항공기제어와 같은 실시간 서비스에 필요한 신속한 장애 복구기능을 제공하지 못한다. 본 논문에서는 BcN의 백본 장비간의 내고장성을 제공하는 ITU-T의 Automatic Protection Switching(APS)기술과 최근 A380에 항공기용 데이터버스로 기본 장착되고 있는 ARINC 664의 Avionic Full Duplex Switched Ethernet(AFDX)의 성능을 비교한 후, AFDX기술의 성능 향상을 위하여 기존 AFDX망을 메쉬 형태로 모든 스위치들을 연결하고, 링크 장애 발생 시 장애가 발생한 링크를 우회하여 데이터를 전송하여 고장 감내 기능을 향상시킬 수 있는 링크 우회 기법을 제안하였다. 제안된 방법의 성능을 비교 검증하기 위하여 NS-2를 사용하여 기존의 이더넷과 AFDX, APS 및 제안된 기법을 모의실험하였다. 이러한 AFDX기술은 항공기뿐만 아니라 일반적인 BcN 백본망이나 산업자동화 통신망에서도 적용될 수 있는 특징이 있을 것이다.
프로토콜 분석이란 이더넷(Ethernet)의 특성인 동보 기능(broadcasting)을 이용하여 LAN에 흘러 다니는 모든 패킷들을 실시간으로 수집하여 OSI 7 Layer별로 분석하는 것을 의미한다. 아직까지는 프로토콜 분석기가 일반 PC에서 사용이 가능한 형태로 개발되어 있는 실정이며 무선 LAN을 대상으로, 특히 PDA 상에서 사용 가능한 프로토콜 분석기는 찾아보기 어렵다. 무선 LAN은 중계기 역할을 하는 Access Point가 곳곳에 지역적으로 분산되어 설치되어야 한다. 본 논문에서는 이러한 무선 LAN 특성상 이동이 용이한 PDA 상에서 무선망의 운영 상태를 파악하고 검사할 수 있는 프로토콜 분석기를 설계하고 구현한다.
본 연구는 RFID 리더에서 머신 팩터(Machine Factor)와 맨 팩터(Man Factor)를 네트웍상으로 실시간 전송하여 정확한 원가 계산이 가능하도록 한 실시간 생산 원가 계산 기능을 갖는 생산관리시스템에 관한 것이다. 이를 위하여 본 연구는 생산 설비 제어장치에 마이크로프로세서를 도입하였고, 생산 설비의 일측에 RFID 리더를 추가로 설치하였다. 제어부와, 작업의 시작과 종료 시 카드를 통과시키는 카드리더와, 산출된 머신 팩터와 맨 팩터를 PLC 통신포트, 직렬통신포트, 이더넷 통신포트 등을 거쳐 네트웍상의 서버로 전송할 수 있도록 하였다. 이에 따라, 본 연구는 생산원가나 정확한 생산효율을 실시간으로 산출할 수 있으므로 효과적인 생산관리가 가능하게 되어, 원가절감과 생산성 향상에 크게 기여할 수 있게 되었다.
최근 홈 네트워크/정보가전 기술의 비약적인 발전과 고품질 멀티미디어 콘텐츠의 보급으로 인해 네트워크 기반의 멀티미디어 전송 시스템에 대한 요구가 증가하고 있다. 이러한 요구로 인해 고품질 오디오, 비디오 데이터를 이더넷 (Ethernet) 망을 이용하여 실시간 전송할 수 있는 Audio Video Bridging(AVB) 기술이 IEEE에서 표준화 되었다. AVB 기술은 네트워크를 통해 오디오 및 비디오 데이터뿐만 아니라, 각 장치들의 제어/관리를 위한 데이터도 동시에 전송할 수 있는 기술이다. 기술 개발 초기에는 네트워크 및 오디오 전문 업체를 중심으로 오디오 전송에 특화된 AoE(Audio over Ethernet) 기술 개발이 주를 이루고 있었으나, AVB 표준화가 완료된 2011년 이후부터 AVB가 적용된 제품이 개발되고 있다. 이에 본 고에서는 네트워크를 통해 멀티미디어 데이터를 전송할 때 필요한 핵심 요소기술과 개발 동향에 대해 살펴보고, IEEE 표준인 AVB 기술에 대해 알아본다.
공장자동화와 공정의 분산제어 등과 같이 대 형 의 복잡한 시스템들을 실시간으로 운용 및 관리하는데 있어서 선결해야 하는 가장 중요한 과제중의 하나는 막대한 양의 제어 및 계측 관련 데이터들을 적시에 수집하여 가공한 후 이를 적시 적소에 분배해 줄 수 있는 데이터 처리 기술을 구축하는 것이다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로 최근에와서 대형의 복잡한 시스템을 여러개의 분산된 부 시스템으로 모듈화하고, 각각의 부 시스템들의 제어기능을 수행하는 컴퓨터들을 네트워크로 연결하는 컴퓨터 통신망의 사용이 확산되고 있다. 이더넷 통신 방식을 이용하여 다채널의 신호를 다중화하여 전송할 수 있는 다중화 기술을 응용 개발한다. 반도체, LCD 장비 내의 많은 I/O 접점을 갖는 선로들을 다중화 하여 여러 장치들을 실시간 제어 가능한 이더넷 통신을 이용한 다접점의 I/O 모듈을 개발한다.
1990년대 개발되어 현재의 모습을 갖춘 교통신호제어기는 최근 도로 이용자의 교통안전 향상 및 자율협력주행 등을 목적으로 설치되는 다양한 장치들에 대한 전원공급 문제와 다양한 통신방식, 계층화된 블랙박스 구조 등으로 인해 유연성과 확장성에 한계를 가지고 있다. 이에 본 논문에서는 이더넷전원장치(PoE : Power over Ethernet) 기술을 통해 직류(DC) 전원 사용과 전원공급 문제를 해결하고, 메시지 브로커(Message Broker) 기술을 통해 중앙화된 데이터 기반 제어를 함으로써 빠르게 변화하는 미래 교통환경에 대응이 가능한 교통안전시설 통합관제시스템을 설계하였다. 또한 시계열 데이터를 기반으로 동작하는 교통안전시설 장치를 위한 데이터 기반 실시간 제어 방안을 구현하고 검증하였다.
최근 자동화 시스템에 있어 중요한 요소인 비전과 모션 컨트롤러를 통합한 솔루션이 많이 개발되고 있다. 다만 이러한 솔루션은 비전 처리와 모션 컨트롤을 네트워크로 통합하거나 하나의 모듈에 투 칩 솔루션으로 구성된 경우가 많다. 본 연구에서는 최근에 개발된 확장형 프로세싱 플랫폼인 Zynq-7000을 이용한 비전 및 모션 제어기를 통합한 원 칩 솔루션을 구현하였다. 또한 모션 컨트롤은 제어의 실시간이 보장되면서 대량의 데이터를 처리할 수 있는 개방형 표준 이더넷 호환성을 가지고 있는 산업용 이더넷 프로토콜인 EtherCAT을 적용하였다.
본 논문에서는 아두이노와 이더넷 쉴드 및 스마트폰 어플리케이션을 활용하여 화재 감지와 안전한 대피 경로를 제시하는 자동화 시스템을 제안한다. 실시간으로 구역별 각 정보를 얻을 수 있고, WS2812S를 활용한 가장 안전하고 단거리의 대피로를 제시할 것이다. 구현 시스템은 아두이노 메가를 이용하였고, 이더넷 쉴드를 통해 연결된 센서들이 정보를 지속적으로 읽고 공통 네트워크로 연결된 컴퓨터나 모바일에 정보를 통신한다. 그리고 대피 경로 상의 환풍기를 효율적으로 컨트롤하여 안전성을 증가시키고 화재 위험지역과 대피 안전지역을 구분하여 실제 상황 발생 시에도 원활한 대응에 도움을 줄 것이다. 또한 아두이노를 이용한 화재대피시스템은 사고 발생 초기에 현장과 떨어진 지역에서 작업하여 사고 발생에 대해 정보를 정확히 알 수 없는 부분을 해결하고자 대피 안내 방송을 하여 인명피해를 최소한 하고자 제안하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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