자율주행을 현실화하기 위해 각국에서는 관련통신표준을 기반으로 시스템을 구성하고 있으며, 그 중 무선랜 표준을 제정하는 IEEE에서는 IEEE 802.11p와 WAVE 계열표준을 제정하여 차량통신용 무선통신을 지원하고 있다. 최근 저전력 동작이 부각됨에 따라 보조수신기를 활용하는 표준인 IEEE 802.11ba이 진행 중이며, 그 사용 예시에는 V2P 동작을 포함하고 있다. 이때, V2X 통신에 사용되는 무선 랜 표준인 IEEE 802.11p가 IEEE 802.11ba와 같이 사용 될 경우, 기존 IEEE 802.11ba에서의 추가적인 wake-up frame의 전송으로 인해 채널용량이 지나치게 낮아져 지연시간 요구사항을 맞추지 못할 수 있다. 본 논문에서는 차량용 무선랜 표준인 IEEE 802.11p 및 WAVE가 최근 개발되고 있는 저전력 표준인 IEEE 802.11ba 표준과 결합될 때의 시스템 구성방법을 제시하고 성능분석과 고찰을 통해 미래 자율주행 통신에서 IEEE 802.11ba를 이용한 저전력 V2P 동작을 효과적으로 사용하기 위한 고려사항 및 개선 방안을 제시하고자 한다.
현재 IEEE 802.11표준은 AP와 STA사이의 인증 및 보안 메커니즘이 취약하다고 많이 알려져 있다. 따라서, IEEE는 RSN(Robust Security Network)을 802.11에 대한 보안 아키텍처를 제안했다. RSN은 접근제어와, 인증, 그리고 키 관리 기반으로 IEEE 802.1X 표준을 사용한다. 본 논문에서는 IEEE 802.1X 또는, 802.11이 결합된 몇 가지 모델에 대한 취약점을 제시하고, 세션가로채기 또는 MiM(Man-in the-Middle)공격에 대응 할 수 있는 STA와 AP간의 접근제어, 인증 메커니즘을 설계하였다.
IEEE 802.11e를 포함한 IEEE 802.11x의 모든 매체접속제어 부계층은 형태는 다르지만 공통적으로 CP(Contention Period)와 CFP(Contention Free Period) 서비스 기능을 정의하고 있다. 본 논문에서는 현재 여러IEEE 802.11x PCF나 IEEE 802.11e HCCA 상에서 서비스되고 있는 기존 라운드로빈 방식의 폴링 기법을 수정하여 트래픽의 부하가 큰 채널을 선택하여 가중치를 주어 서비스할 수 있는 New-CF 방식을 제안하였다. NS-2로 기존 기법과의 비교를 수행한 시뮬레이션 결과 전체적인 통과율이 상승한 것을 검증하였다.
인증(Authentication)과 암호화 키(Key) 운용 방법론은 통신 서비스 고려시 소홀할 수 없는 중요한 문제이다. 현재 가장 널리 보급되어 사용중인 IEEE 802.11 기술에서도 이와 같은 보안 지원에 문제가 있음이 명백히 드러나고 있다. 포트 컨트롤을 통하여 접속 지점에서부터 통신을 제어하는 IEEE 802.1X는 이를 위한 적절한 보안 해결책이 되고 있고, IEEE 802.11 WGi는 802.1X를 기초로 하는 RSN(Robust Security Network)울 위한 표준화가 진행중이다. 그러나 IEEE 802.1X 프레임워크에서 상호 인증과, 키 분배 및 갱신 정책은 채택하는 인증 프로토콜에 강하게 의존하는 약점을 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 UMTS 보안 아키텍처의 인증 토큰(Authentication Token)을 추가하여 IEEE 802.1X 프레임워크에 상호 인증 및 키 갱신 구조를 포함하도록 하였다.
현재의 무선랜 표준인 IEEE802.11b가 많은 보안 취약성을 가지고 있는 것은 잘 알려진 사실이다. 특히 IEEEE802.11b에서의 인증은 사용자 인증이 아닌 디바이스 인증에 머물고 있으며, 제공되는 인증 메커니즘들 역시 여러 가지 면에서 취약하다. 한편, IEEE802.1x는 IEEEB02.11b 인증의 취약한 부분을 보완하고 강력한 사용자 인증을 제공할 수 있는 메커니즘으로 개발되었으나 이 역시 AP에 대한 인증을 수행하지 않는 등, 취약한 부분이 있다. 또한 WEP을 통해 제공되는 기밀성 및 무결성 역시 키 스트림 재사용 공격, W 재사용 공격 등에 취약하다. 이에 따라 본 논문에서는 무선랜 환경에 적합한 안전한 사용자 인증 메커니즘 및 기밀성을 제공하는 무선랜 보안 시스템을 제안한다 제안하는 시스템은 IEEE802.1x를 기반으로 하고 TLS를 통해 무선랜의 구성요소인 클라이언트, AP, 인증서버에 대한 사용자 인증을 모두 수행한다. 그리고 동적인 키 분배를 통해 암호통신의 안전성을 향상시킨다.
무선랜을 ITS에 적용하기 위해서는 무선 구간 보안성 향상과 이동성 지원을 위한 빠른 접속이 요구된다. 그러나 IEEE 802.11i 보안 표준을 적용하는 경우 보안 강화를 위한 IEEE 802.1X 사용자 인증 및 4-Way handshake 과정을 수행함으로써 접속 지연이 발생하여 ITS에 그대로 적용하기에는 무리가 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 Key Table을 이용한 Password 인증 및 데이터 암호화 메커니즘을 제안하고, 성능 분석을 통해 검증하였다.
본 논문에서는 최신 커넥티드 카 기술에 적용되는 IEEE 802.11p 표준에 기반한 현세대 및 차세대 V2X (vehicle to anything) 시스템에 대해 분석하고 차세대 V2X 시스템에 적용될 수 있는 채널 접근 기술을 제시한다. 제안하는 기법은 차세대 무선랜 표준의 직교 주파수분할 다중 사용자전송 환경에서의 다중 사용자 전송기법을 차용하여 IEEE 802.11p 기반차세대 표준에 적용하는 방법을 제시하고 있다. 본 논문에서는 기존 IEEE 802.11p 표준 기반 시스템과 제안하는 시스템 간의 그 전송 거리 및 지리적 네트워크 면적 성능을 측정함으로써 제안하는 기법에 의해 해당 요소들이 어느 정도 개선될 수 있는지를 보이며, 이를 통해 얻어낸 본 연구의 실험 결과는 제안하는 기법들이기존 V2X 표준 및 시스템의 성능을 개선시키는 데에 매우 적합함을 보인다. 또한, 본 논문은 제안하는 기법을 포함한 차세대 V2X 채널 접근 기법에 대한 분석 방법과 실험 결과를 함께 제공한다.
최근 IEEE 802.11n 표준의 상용화와 함께 무선랜 환경에서 실시간 멀티미디어 서비스를 이용하려는 수요가 증가하고 있다. 그러나 IEEE 802.11i 보안표준에서 정의한 IEEE 802.1x 인증과정은 끊김 없는 실시간 멀티미디어 서비스를 제공하기에는 핸드오프 지연시간이 너무 길다. 본 논문은 고속의 핸드오프를 지원하기 위해 CAPWAP(Control And Provisioning Wireless Access Point) 아키텍처를 이용한 티켓 기반의 핸드오프 메커니즘을 소개한다.
무선랜은 매체의 특성상 유선보다 메시지의 도청 및 변조가 쉬우므로, 안전한 무선랜의 사용을 위해 IEEE 802.11i, IEEE 802.1x/1aa 등의 표준이 마련되었다. 이들 프로토콜은 RADIUS, EAP-TLS 등과 함께 무선채널의 메시지 인증 및 기밀성을 보장하며 사용자 인증 및 접근제어를 담당한다. 이 논문에서는 무선랜의 상용서비스를 위한 accounting 세션을 IEEE 802.1x의 인증 세션을 이용해 구현하는 방법을 제안하고, 이를 이용해 accounting을 수행하는 state machine을 설계한다. 또한, 무선랜에서 AP와 스테이션간의 무선 보안 채널을 생성하기 위한 키교환 메커니즘을 제시한다. 이 키 교환 메커니즘은 IEEE 802.1aa와 연동이 되도록 설계하였다.
IEEE 802.11 규격에 따른 무선랜은 사설망에서 사용됨은 물론, 공중망 사업자들에 의한 핫스팟 서비스까지 제공되면서 널리 사용되고 있어, 이에 대한 보안의 중요성이 더욱 커져가고 있다. IEEE 802.1x는 랜 접속 서비스를 받고자 하는 시스템이 인증을 거쳐 망을 사용할 수 있도록 하며, IEEE 802.11 키교환 규격은 무선랜에서 암호화를 위하여 사용되는 WEP 키를 교환할 수 있게 한다. 이를 이용하여 타인이 무단으로 망을 사용하거나 도청하는 것을 막는다. 이러한 시스템의 개발을 위하여 기존의 리눅스 용 access point 디바이스 드라이버에 802.1x 가상 포트를 추가하고, 키 교환을 통한 동적 WEP 적용 기술을 설계, 개발하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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