본 논문에서는 와이미디어(WiMedia) 통신네트워크용 분산협력적 매체접근제어 프로토콜(D-MAC)의 멀티미디어 서비스 QoS를 개선하기 기법을 제안하였다. D-MAC방식은 고속 WPAN시스템에 적용하기 위한 것으로 기존에 제안된 중앙집중적 방식인 IEEE 802.15.3 프로토콜과 달리 모든 디바이스 장치들이 자원을 분산적 예약이 가능하게 하는 방식이다. 본 논문에서는 기존의 WiMedia 프로토콜에서는 채널의 링크 상태 변화를 적절하게 대처하지 못하여 발생하는 멀티미디어 QoS 감소문제를 해결하는 분산협력방식 DMAC 프로토콜 기법을 제안하여 성능을 분석하였다.
IEEE 802.15.4 표준기술[1]은 센서 네트워크에서 저전력을 위한 기술로 LR-WPANs(Low Rate-Wireless Personal Area Networks)의 물리 계층과 MAC계층을 규정한다. 이 표준은 무선 센서, 가상 선(Virtual Wire)과 같은 제한된 출력과 성능으로 간단한 단거리 무선 통신을 필요로 하는 폭넓은 응용에 활용되고 있지만 보안 측면의 연구는 현재 미비한 상태로 다양한 공격에 대한 취약점을 내포하고 있다. 본 논문에서는 802.15.4 MAC계층의 슬립거부(Denial of Sleep) 공격에 대한 취약성을 분석하고 이를 탐지하는 메커니즘을 제안한다. 분석 결과, 슈퍼프레임 구간 변경, CW(Contention Window)값 변경, 채널스캔 및 PAN 연합과정 등에서 슬립거부 공격의 가능성을 분석할 수 있었고, 이 과정 중 일부에서는 표준에서 정의한 인증과 암호화 기능이 적용되어도 공격 가능함을 알 수 있었다. 또한 본 논문에서는 분석된 취약점 중에 채널스캔 및 PAN 연합과정에서 Beacon/Association Request 메시지 위조를 통한 슬립거부 공격의 탐지 메커니즘을 제안한다. 제안된 메커니즘은 메시지 요청 간격, 요청 노드 ID, 신호 세기 등을 모니터링하여 공격을 식별하여 탐지한다. QualNet 시뮬레이션 툴을 사용하여 공격의 영향 및 제안된 탐지 메커니즘의 탐지 가능성과 성능의 우수성을 입증할 수 있었다.
IEEE 802.11은 보안상의 문제점이 많다는 것이 알려지게 되어, 강한 보안성을 제공하는 IEEE 802.11i 표준이 제안, 채택되었다 하지만, 이는 WLAN을 단순히 웹 서핑을 하는데 사용하는 대부분의 사용자들에게 너무 많은 오버헤드를 요구한다. 한편, 통신을 하기 위해서는 노드 인증(node authentication)뿐만이 아니라 패킷 인증(Packet authentication)도 필요하다. IEEE 802.11i에서는 이를 위해 TKIP(Temporal Key Integrity Protocol)과 CCMP(CTR with CBC-MAC Protocol)가 사용되지만, 오버헤드가 크다. 이 논문에서는 단순한 웹 서핑을 위한 오버헤드가 적은 패킷 인증 방법인 Light-weight Packet Authentication (LIPA)을 제안한다. 또한, LIPA의 성능을 TKIP, CCMP와 비교해보고, 특히 패킷 전송 시에 LIPA가 효율적이라는 것을 알아본다.
최근 유비쿼터스 시대가 도래함에 따라 사회적으로 근거리 무선 통신의 인프라가 확충되고, 이에 따른 다양한 서비스가 제시되고 있다. 특히, WPAN 기술을 통해 개인 중심의 서비스 지원 측면에서 ZigBee를 통한 멀티미디어 컨텐츠 서비스 기술의 개발은 매우 중요하다 할 수 있다. 하지만, IEEE 802.15.4 Standard인 ZigBee는 낮은 데이터 전송률에 의해 멀티미디어 컨텐츠 서비스에 많은 제약이 따른다. 본 논문에서는 IEEE 802.15.4 Standard에서 전송률 한계를 보이는 ZigBee를 개선하기 위해 MAC Layer의 리모델링을 통해 전송률을 1Mbps로 상향 조절하여 설계한다. 또한, 유비쿼터스 환경에서 멀티미디어 컨텐츠 서비스를 위해 Zigbee기반 브르도캐스팅 멀티미디어 컨텐츠 서비스 시스템을 설계 및 구현한다.
무선 네트워크의 전송 방식은 유선 네트워크와 다르며, 따라서 유선 네트워크를 기반으로 설계된 인터넷 프로토콜(TCP/IP)은 무선네트워크 환경에서 불안정 하게 작동한다. 본 논문에서는 기존의 유선 인터넷에 맞춰진 전송 프로토콜인 UDP와 TCP를 802.15.4 MAC기반의 ZigBee Protocol 환경에서 사용되는 특성과 AODV 및 확장 프로토콜인 AOMDV를 통해 인터넷에 결합된 네트워크 인터페이스를 가진 노드들의 특성과 관리의 중요함을 확인한다
IEEE 802.15.4 표준을 기반으로 하는 무선 액세스 기술은 진화된 컴퓨팅 시스템을 구축하는 데 있어 광범위하게 사용될 수 있을 것이다. 이러한 기술의 활용은 보안성과 공정성이 보장되어야 하지만, 무선 환경에서 악의적인 디바이스는 불공정한 방법을 사용하여 채널 대역폭을 차지할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 공격에 대응할 수 있도록 코디네이터의 결정에 의해 정상적인 디바이스가 채널에 우선적으로 액세스 할 수 있는 메커니즘을 제안하고, 이를 위해 기존의 IEEE 802.15.4 표준을 활용할 수 있는 방안을 제시한다. 시뮬레이션 결과는 본 논문에서 제안하는 메커니즘이 MAC 레이어에서의 공격을 효과적으로 방지할 수 있음을 보여준다.
무선 스마트 유틸리티 네트워크 통신시스템에서는 비동기 저전력 MAC이 IEEE 802.15.4e에 의해 표준화되어 사용되고 있다. RIT(Receiver Initiated Transmission)라고 불리는 비동기 방식 MAC은 체크인터벌(RIT period)에 따라 지연시간과 전력소모가 크게 영향을 받는 특성이 있다. 체크인터벌 마다 수면에서 깨어나 자신이 수신할 데이터가 있는지 확인함으로써, 수신단 전력 소모는 획기적으로 줄일 수 있지만 송신단에서는 과도한 웨이크업 시퀀스(wakeup sequence)로 전력소모가 발생하는 단점을 가진다. 체크 인터벌을 짧게하여 과도한 웨이크업 시퀀스를 줄이면 너무 빈번한 웨이크업으로 수신단 전력 소모가 많아지게 된다. RIT 비동기식 MAC 기법에서 트래픽 부하와 체크인터벌의 운용에 따른 전력소모 성능을 분석하여 Wi-SUN 구축시 적용코자 한다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제8권2호
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pp.406-423
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2014
The recent advances in wireless communication systems and semiconductor technologies are paving the way for new applications over wireless sensor networks. Health-monitoring application (HMA) is one such emerging technology that is focused on sensing and reporting human vital signs through the communication network comprising sensor devices in the vicinity of the human body. The sensed vital signs can be divided into two categories based on the importance and the frequency of occurrence: occasional emergency signs and regular normal signs. The occasional emergency signs are critical, so they have to be delivered by the specified deadlines, whereas the regular normal signs are non-critical and are only required to be delivered with best effort. Handling the occasional emergency sign is one of the most important attributes in HMA because a human life may depend on correct handling of the situation. That is why the underlying network protocol suite for HMA should ensure that the emergency signs will be reported in a timely manner. However, HMA based on IEEE 802.15.4 might not be able to do so owing to the lack of an appropriate emergency-handling mechanism. Hence, in this paper, we propose a new emergency-handling mechanism to reduce the emergency reporting delay in IEEE 802.15.4 through the modified superframe structure. A fraction of an inactive period is modified into three new periods called the emergency reporting period, emergency beacon period, and emergency transmission period, which are used opportunistically only for immediate emergency reporting and reliable data transmission. Extensive simulation is performed to evaluate the performance of the proposed scheme. The results reveal that the proposed scheme achieves improved latency and higher emergency packets delivery ratio compared with the conventional IEEE 802.15.4 MAC.
Wireless sensor network을 위 한 MAC(Medium Access Control) layer를 low-rate WPAN을 목적으로 한 IEEE 802.15.4 사양에 따라 구현하고 검증하였다. 센서 네트워크의 노드는 배터리로 동작하므로 에너지 소모가 가장 큰 걸림돌이 된다. power saving을 위한 몇 가지 방법을 포함한 IEEE 802.15.4 MAC protocol을 구현함으로써 wireless sensor network에 적용 가능함을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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