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An Efficient Group Key Distribution Mechanism for the Secure Multicast Communication in Mobile Ad Hoc Networks

이동 애드혹 네트워크에서 안전한 멀티캐스트 통신을 위한 효율적인 그룹 키 분배 방식

  • 임유진 (수원대학교 정보미디어학과) ;
  • 안상현 (서울시립대학교 컴퓨터과학부)
  • Published : 2006.06.01
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Abstract

Secure delivery of multicast data can be achieved with the use of a group key for data encryption in mobile ad hoc network (MANET) applications based on the group communication. However, for the support of dynamic group membership, the group key has to be updated for each member joining/leaving and, consequently, a mechanism distributing an updated group key to members is required. The two major categories of the group key distribution mechanisms proposed for wired networks are the naive and the tree-based approaches. The naive approach is based on unicast, so it is not appropriate for large group communication environment. On the other hand, the tree-based approach is scalable in terms of the group size, but requires the reliable multicast mechanism for the group key distribution. In the sense that the reliable multicast mechanism requires a large amount of computing resources from mobile nodes, the tree-based approach is not desirable for the small-sized MANET environment. Therefore, in this paper, we propose a new key distribution protocol, called the proxy-based key management protocol (PROMPT), which is based on the naive approach in the small-sized MANET environment. PROMPT reduces the message overhead of the naive through the first-hop grouping from a source node and the last-hop grouping from proxy nodes using the characteristics of a wireless channel.

그룹 통신을 기반으로 하는 이동 애드혹 네트워크(mobile ad hoc network (MANET)) 응용들에서는 안전한 멀티캐스트 데이터의 전송을 위하여 그룹 키를 이용한 데이터의 암호화를 주로 사용한다. 그러나 동적인 그룹 멤버쉽으로 인하여 각 그룹 멤버가 가입 또는 탈퇴할 때마다 그룹 키를 갱신하기 위한 키 분배 방식이 요구된다. 유선 망에서 사용되는 그룹 키 분배 방식은 크게 naive 방식과 트리 기반 방식으로 나눌 수 있다. Naive 방식은 유니캐스트를 기반으로 동작하므로 대규모 그룹 통신에는 적합하지 않다. 반면 트리 기반 방식은 그룹 크기에 대한 확장성을 가지나 그룹 키 분배를 위한 신뢰성 있는 멀티캐스트 기법을 필요로 한다. 신뢰성 있는 멀티캐스트 기법은 이동 노드로부터 많은 자원을 요구하기 때문에, 트 리 기반 방식은 소규모 MANET 환경에는 적합하지 않다고 할 수 있다. 본 논문에서는 소규모 그룹 환경에서 naive 방식을 기반으로 하는 새로운 그룹 키 분배 프로토콜인 PROMPT(PROxy-based key Management ProTocol)를 제안하였다. PROMPT는 무선 채널의 특성을 이용한 소스 노드로부터의 first-hop grouping과 프락시(proxy) 노드로부터의 last-hop grouping을 통하여 일반 naive 방식의 메시지 오버헤드를 줄였다.

Keywords

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