Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC (대한전자공학회논문지TC)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

Effective Parent-Child Key Establishment Algorithm used ZigBee Sensor Network

ZigBee 센서네트워크에서 효율적인 Parent - Child 키 연결 알고리즘

  • Seo, Dae-Youl (Dept. of Electronics and Communications Engineering, Kwangwon Univ.) ;
  • Kim, Jin-Chul (Korea Electric Power Data Network) ;
  • Kim, Kyoung-Mok (Dept. of Electronics and Communications Engineering, Kwangwon Univ.) ;
  • Oh, Young-Hwan (Dept. of Electronics and Communications Engineering, Kwangwon Univ.)
  • Published : 2006.10.25
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Abstract

Coordinator is defining so that function as most trust center that is point in security in ZigBee Alliance. Because must do height connection with coordinator in device signing to PAN newly, coordinator has shortcoming that subordinate is revealed to danger directly to Centered and cattish device. When do height connection some device, do not become problem, but if network is huge, coordinator's subordinate shall increase as traffic quantity which happen in coordinator increases. Also, in ZigBee security to link network kina of transmission and mutually certification in ZigBee Alliance standard include, but I do not provide method to deliver master key in each node safely. Because process that transmit master key passes through channel that do not secure, master key has shortcoming that is revealed directly. In this paper, I suggested Parent-Child key establishment algorithm to solve these problem. Proposed algorithm consists of two structures. Master key establishment algorithm and device that sign to PAN newly that can use one-way Hash chain and transmit master key safety are consisted of Parent-Child network key establishment algorithm that do child node and parent node key establishment as can do key establishment efficiently. Method that device proposes in case method that propose in case have master key establishment time was shown better performance $200{\sim}1300ms$ than existing method, and device does not have master key than existing method height connect time about $400{\sim}500ms$ better performance see.

ZigBee 보안에서 네트워크 키나 링크키의 전달 및 상호 인증은 ZigBee Alliance 규격에 포함되어 있으나, 마스터키를 안전하게 각 노드에 전달하기 위한 방법을 제공하지는 않는다. 마스터키를 전송하는 과정이 안전하지 않은 채널을 통해서 전달하기 때문에 마스터키가 직접적으로 노출되는 단점을 가지고 있다. 또한 ZigBee Alliance에서는 보안에서 가장 핵심인 trust center 역할을 코디네이터가 하도록 정의하고 있다. 새롭게 PAN에 조인하는 디바이스마다 코디네이터와 키 연결을 해야 하기 때문에 코디네이터는 부하가 집중되고, 악의 있는 디바이스에게 직접적으로 위험에 노출되는 단점이 있다. 몇 개의 디바이스만 키 연결을 할 때는 문제가 되지 않지만 네트워크가 거대해지면 코디네이터에서 발생하는 트래픽 양이 증가하면서 코디네이터의 부하가 증가하게 된다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해서 Parent-Child 키 연결 알고리즘을 제안하였다. 제안한 알고리즘은 두 가지 구조로 되어있다 일방향 해쉬 체인을 사용해서 안전하게 마스터키를 전송할 수 있는 마스터키 전송알고리즘과, 새롭게 PAN에 조인하는 디바이스가 효율적으로 키 연결을 할 수 있게 child 노드와 parent 노드끼리 키 연결을 하는 Parent-Child 네트워크 키 전송 알고리즘으로 구성되어 있다. 디바이스가 마스터키를 가지고 있는 경우에는 제안한 방식이 기존 방식보다 키 연결 시간이 $200{\sim}1300ms$ 정도 더 좋은 성능을 보였고, 디바이스가 마스터키를 가지고 있지 않은 경우에는 제안한 방식이 기존 방식보다 키 연결 시간이 $400{\sim}500ms$정도 더 좋은 성능을 보였다.

Keywords

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