Raazi, Syed Muhammad Khaliq-Ur-Rahman;Lee, Sung-Young
Journal of Computing Science and Engineering
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제4권1호
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pp.23-51
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2010
Wireless Sensor Networks (WSN) have proved to be useful in applications that involve monitoring of real-time data. There is a wide variety of monitoring applications that can employ Wireless Sensor Network. Characteristics of a WSN, such as topology and scale, depend upon the application, for which it is employed. Security requirements in WSN vary according to the application dependent network characteristics and the characteristics of an application itself. Key management is the most important aspect of security as some other security modules depend on it. We discuss application dependent variations in WSN, corresponding changes in the security requirements of WSN and the applicability of existing key management solutions in each scenario.
센서네트워크는 매우 제한된 자원을 갖는 작은 노드들로 구성되어 온도, 진동 등의 지역적 정보를 수집하고 통신망을 통하여 이들 정보를 제공한다. 센서네트워크는 일반적으로 매우 작고 제한적인 자원을 갖는 노드들로 구성되므로 이러한 노드들에 보안 서비스를 추가하는 것은 상당히 어려운 문제이다. 센서네트워크의 안정성을 위해서는 일반 네트워크 노드들에 비하여 보다 더 효율적인 키 관리 기법이 필요하다. 본 논문에서는 원형 좌표계를 이용한 위치 정보를 기반으로 키 관리하는 기법을 제시한다. 원형좌표계의 원점을 중심으로 노드와 노드간의 상대적인 위치 정보를 이용하여 키를 생성하였다. 이러한 방법은 대칭적 위치 구조에 의해 키 생성이 다른 방법에 비하여 간결하면서도 효율적임을 보였다.
무선 센서 네트워크 환경에서 클러스터키 등의 보안키를 적용하기 위한 중요한 고려 사항은 보안키 갱신이 안전하게 이루어져야 하고, 보안키 갱신 시 요구되는 시간과 비용이 적어야 한다는 점이다. 각 센서 노드는 제한된 에너지를 보유하기 때문에 보안키 갱신에 소모되는 에너지가 클 경우 전체 네트워크 수명에 많은 영향을 준다. 따라서 안전하고 에너지 효율적인 보안키 관리 방법이 요구된다. 본 논문에서는 그룹을 기반으로 한 에너지 효율적인 클러스터키 관리 방안을 제안한다. 제안하는 방법에서 대규모 센서 네트워크에서 안전하고 효율적인 키 관리를 위해 5개의 보안키를 사용하고, 섹터, 클러스터 및 그룹 수준의 보안 적합도를 관리하여 보안키 갱신 주기 및 보안에 사용되는 다항식의 차수를 차별화시킨다. 실험을 통해 이전의 보안키 관리 기법보다 네트워크 에너지 효율성이 향상됨을 입증한다.
최근 무선통신기술의 발달은 센서 네트워크 관련연구를 촉진하였으며 다양한 형태의 센서 네트워크 통신방식에 적합한 방법들이 제안되고 있다. 센서 네트워크 연구방향은 제한된 자원에서 에너지효율을 극대화시키기 위한 방법과 그동안 주목받지 못했던 보안관련 연구들로 구분된다. 에너지효율을 높이기 위한 방법으로 노드간 데이터 통합과 통합을 수행하는 클러스터 헤드의 적절한 선택 알고리즘이 제안되었으며, 보안성 강화를 위해 센서에 적용 가능한 암호화 기법과 비밀 키를 관리하기 위한 방법들이 제안되고 있다. 그러나 다양한 형태의 통신방식이 존재하는 센서 네트워크에서 안전하면서도 동시에 에너지 효율성을 고려한 통합적 연구는 아직 초기단계에 있다. 본 논문에서는 자원효율적인 클러스터링 프로토콜과 다양한 통신방식에 적당한 키 관리 알고리즘을 결합하여 향후 민감한 데이터를 처리하는 센서네트워크 시스템에 적용할 수 있는 통합적 프로토콜을 제안한다.
최근 유무선 네트워크는 IP 코어망을 중심으로 가입자망의 형태를 가지는 BcN(Broadband convergence Network)로 진화되고 있으며, 이와 함께 인간 외부환경의 감지를 수행할 유비쿼터스 센서네트워크(USN : Ubiquitous Sensor Network)가 새로이 연구되어 오고 있다. 감지하는 대부분의 데이터의 경우에 악의를 가진 노드에게 노출되거나 위변조 되어서는 안될 정보들이기 때문에 센서네트워트에서 에너지 효율을 고려한 정보보호 기법을 요구한다. 본 논문에서는 임의의 센서노드부터 싱크까지의 에너지 효율적이고 안전한 데이터 전달을 위한 정보보호기법으로, 단순한 해쉬함수의 계산을 중심으로 에너지 소모를 줄이는 키관리기법을 제안하였다. 제안하는 키관리기법의 보안성 분석을 위하여 만족해야 하는 보안성에 대해 정의 증명하였으며, 에너지효율성을 측정하였다. 각 기법은 기존의 관련연구와 비교 분석하여 본 논문에서 제안한 기법이 우수함을 증명하였다.
Internet of Things(IoT) is electronic devices and household appliances use wireless sensor network in environment of high speed wireless network and LTE mobile service. The combination of the development of Internet and wireless network led to development of new forms of service such as electronic devices and household appliances can connect to the Internet through various sensors and online servers such as a Home Network. Even though Internet of Things is useful, there are problems in Internet of Things. In environment of Internet of Things, information leakage could happens by illegal eavesdropping and spoofing. Also illegal devices of wireless communication interference can cause interfere in Internet of things service, physical damage and denial of service by modulation of data and sensor. In this thesis, it will analyze security threats and security vulnerability in environment of mobile services and smart household appliances, then it will suggest plan. To solve security issues, it is important that IT and RFID sensor related companies realize importance of security environment rather than focus on making profit. It is important to develop the standardized security model that applies to the Internet of Things by security-related packages, standard certification system and strong encrypted authentication.
사물인터넷은 정보보안 위협에 노출되는 취약성을 광범위하게 가지고 있다. 그러나 이에 대처할 기본적 보안솔루션인 백신이 없고 데이터 전송에 암호화를 하지 않는다. 안전한 무선 센서 네트워크 환경의 구축을 위하여 노드 간에 전송되는 메시지를 암호화 및 인증이 요구된다. 센서 네트워크의 제약 조건 및 보안 요구사항을 만족시키기 위하여, 센서 환경에 적합한 경량 암호 및 인증기술, 경량 키 관리 기술이 요구된다. 센서 네트워크 보안기술의 필수항목은 프라이버시 보호 기술 부 채널 공격 방지, 기술이다. 안전한 무선 센서 네트워크 환경의 구축을 위하여 노드 간에 전송되는 메시지를 암호화하고 인증하는 것이 중요하다. 네트워크상에 존재하는 노드들을 안전하게 탐지할 수 있도록 lightweight 침입 탐지 메커니즘 기능을 적용해야 한다. 사람이 관여하지 않는 센서 노드는 단말의 진위파악 인증 기술, 체계가 필요하다. 사물인터넷환경에서 네트워크 보안 기술은 단말기와 센서 간 커뮤니케이션 채널의 안전성을 강화하는 기술이 중심이 되어야 한다.
Sensor networks are often deployed in unattended environments, thus leaving these networks vulnerable to false data injection attacks in which an adversary injects forged reports into the network through compromised nodes. Such attacks by compromised sensors can cause not only false alarms but also the depletion of the finite amount of energy in a battery powered network. In order to reduce damage from these attacks, several security solutions have been proposed. Researchers have also proposed some techniques to increase the energy-efficiency of such security solutions. In this paper, we propose a CH(Cluster Header) selection algorithm to choose low power delivery method in sensor networks. The CNP(Contract Net Protocol), which is an approach to solve distribution problems, is applied to choose CHs for event sensing. As a result of employing CNP, the proposed method can prevent dropping of sensing reports with an insufficient number of message authentication codes during the forwarding process, and is efficient in terms of energy saving.
센서 네트워크를 구성하는 센서 노드는 대부분 보안성이 낮으며, 낮은 연산 능력과 적은 저장 용량으로 효율적인 보안 알고리즘을 적용할 수 없다. 따라서 불법적인 노드의 침입을 억 제할 수 없으며, 센서 노드의 전송 알고리즘만 알게되면 전송되는 정보를 쉽게 도청 할 수 있는 문제점을 갖게 된다. 본 논문에서는 센서 네트워크를 클러 터로 구분하고, 클러스터 내에서 센서 노드가 안전하게 정보를 전송할 수 있으며 불법적인 센서 노드의 침입을 억제할 수 있는 극좌표를 이용한 클러스터 기반의 센서 네트워크의 키 관리기법을 제안한다. 제안된 기법에서는 클러스터 내에서 모든 센서 노드는 CH(Cluster Header)가 제공하는 피벗값을 기반으로 인증키를 설정하도록 하고있다. 시뮬레이션 결과 기존의 페어 와이즈(pair-wise) 기법에 비하여 키 관리측면에서 안전한 키 관리와 불법적인 노드의 침입을 억 제할 수 있는 우수함을 증명하였다.
현재 다양한 공격 대응을 위해 효과적이고 효율적인 방법으로 네트워크와 정보시스템의 취약성을 평가하는 일은 매우 중요하게 여겨지고 있다. 그러나 네트워크와 정보시스템의 취약성 및 위험 평가 방법론은 센서 네트워크에 직접 적용하기가 어렵다. 왜냐하면 센서 네트워크는 전통적인 네트워크와 정보시스템과 비교해 다른 특성을 지니고 있기 때문이다. 본 연구 논문은 클러스터 기반 센서 네트워크에서의 취약성 평가 프레임워크를 제안하고 있다. 센서 네트워크에서 취약성을 평가하며 몇 가지 케이스를 통해 클러스터 기반 센서 네트워크의 취약성 평가 프레임워크의 실효성을 증명해 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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