An Energy-Efficient Clustering Design Apply Security Method in Ubiquitous Sensor Networks

USN에서 보안을 적용한 에너지 효율적 클러스터링 설계

The ubiquitous sensor network consists of micro sensors with wireless communication capabilities. Compared to wired communication, wireless communication is more subject to eavesdropping as well as data variation and manipulation. Accordingly, there must be efforts to secure the information delivered over the sensor network. Providing security to the sensor network, however, requires additional energy consumption, which is an important issue since energy transformation is difficult to implement in a sensor network. This paper proposes a routing mechanism based on the energy-efficient cluster that features security functions capable of safely processing the data acquired from the sensor network. The proposed algorithm reduces energy consumption by fixing the clusters formed at the initial stage and using the pre-distribution scheme so that the cluster and node keys generated and exchanged at the initial stage are not re-generated or re-exchanged. Simulation experiments confirmed that the proposed approach reduces energy consumption compared to implementing security measures to the conventional cluster-based routing mechanism.

유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network)는 무선통신 기능을 가진 소형 센서들로 구성된 네트워크이다. 무선통신은 유선통신에 비해 데이터의 도청과 위조, 변조가 용이하다. 그러므로 센서 네트워크를 통해 전달되는 정보들의 신뢰성을 위한 보안 연구가 수행되어야 한다. 하지만 센서네트워크에 보안을 적용하기 위해서는 추가되는 에너지소모가 발생한다. 에너지 교체가 어려운 센서네트워크에서 추가적인 에너지소모는 중요한 문제이다. 본 논문은 센서네트워크에서 획득한 데이터를 안전하게 처리할 수 있는 에너지 효율적 클러스터 기반 라우팅을 제안한다. 제안방식은 초기에 형성된 클러스터는 고정시키고 클러스터 헤드노드만 교체하는 방식으로 최초에 생성 및 교환된 클러스터 키와 노드간 키가 다시 생성 및 교환되지 않게 하는 사전배포방식을 사용할 수 있다. 제안된 방법이 기존의 클러스터 기반 라우팅에 보안을 적용한 것보다 에너지 소모가 29.2% 적게 소모됨을 모의실험을 통하여 확인하였다.