에너지분야 사물인터넷기술인 e-IoT 통신 및 서비스의 표준화 분야는 최신 기술로 새로운 시장이 창출되는 분야의 주도권을 확보하고 시장을 선점하기 위해 표준모델을 정의하고 실용모델을 실증하는 기술이다. 특히 4차 산업혁명의 기초 기술인 IoT 기술에 대한 프레임워크 개발, 표준화를 통한 상호연동성 확보, 표준 플랫폼의 운영 등을 위해 세부적인 기술규격들을 정의하고 있다. 본 논문에서는 e-IoT 표준 프로토콜 경량화 및 시험인증절차에 관한 방식을 제안한다. 제안된 방식은 향후 e-IoT 제품의 저전력 이슈에 대한 문제를 해결할 수 있는 제품 구현방안을 제공한다.
급속한 정보화 및 인터넷의 발달로 인해 네트워크를 통한 정보의 교류가 활발해지고 온라인 뱅킹 등 전자상거래와 관련된 산업의 규모가 커지면서 정확한 개인 인증에 대한 요구가 그 어느 때 보다도 커지고 있다. 이러한 환경에서 가장 일반적인 인증수단으로 사용되고 있는 PM(Personal Identification Number) 또는 패스워드 방식은 유출 및 망각의 위험이 상존하므로, 이런 문제를 해결할 수 있는 생체 인증에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 생체 인증 시스템의 보안 수준을 좀더 향상시키기 위해서 생체 정보의 저장뿐만 아니라 인증까지도 사용자가 휴대 할 수 있는 보안 토큰(스마트카드, USB 토큰) 내부에서 수행하는 연구가 진행되고 있다. 그러나, 보안 토큰의 제한된 하드웨어 자원(메모리. CPU)때문에 기존의 생체 인증 알고리즘으로는 동작이 불가능하다. 본 논문에서는 206MHz StrongARM CPU, 16MBytes Flash Memory 및 1MBytes RAM의 하드웨어 자원을 가지는 지문 인증 보안 토큰 시스템 구현에 대하여 기술하고, 이러한 보안 토큰 시스템에서 수행이 경량화시킨 지문 인증 알고리즘의 성능을 분석하였다. 실험결과, 본 논문에서 제안한 지문 인증 알고리즘은 6.8KBytes의 메모리를 사용하여 1.7%의 EER(Equal Error Rate)을 제공할 수 있음을 확인하였다.
IT융합 트렌드에 의해, 많은 산업 분야에서는 필요한 IoT 기술을 개발하고 있다. 특히 대용량 베터리와 모바일 통신 기술발전으로, IoT는 스마트 팜이나 스마트 환경, 에너지 등을 포함한 다양한 분야로 확대될 수 있었다. 이러한 서비스들은 서비스 유지 시간 확보를 위해 목표한 기능에만 집중하며, 상대적으로 전력 소모가 많은 보안 기술 도입에 소극적이다. IoT 서비스의 IoT 단말의 취약한 보안 환경은 안정적인 서비스 제공에는 부적절하다. 안전한 IoT 서비스 제공을 위해서는, 베터리 전력 소모를 고려한 보안 기술이 요구된다. 본 연구에서는 IoT 서비스에 대한 다양한 보안 요구사항 중, 전력 소모를 최소화하는 IoT 단말 인증 기술을 제안한다. 제안하는 기술은 Diffie-Hellman 알고리즘 기반의 단말 인증 기능으로, 전송 구간에서 인증 정보가 유출되더라도 해당 단말을 위장할 수 없는 장점이 있다. 또 제안하는 인증 기술 실효성을 검증하기 위해 ID/PW 기반 인증 기술과 베터리 전력 소모율을 비교 검증한 결과, 본 연구에서 제안하는 인증 기술이 상대적으로 적은 전력을 소모하는 것으로 확인되었다. 본 연구에서 제안하는 단말 인증 기술이나 이를 준용한 인증 기술을 IoT 단말에 적용한다면, 더 안전한 IoT 보안 환경을 확보할 수 있을 것으로 예상된다.
블록암호 알고리듬 ARIA, AES를 기반으로 GCM (Galois/Counter Mode) 인증암호를 지원하는 암호 프로세서를 경량화 구현하였다. 설계된 암호 프로세서는 블록암호를 위한 128 비트, 256 비트의 두 가지 키 길이와 5가지의 기밀성 운영모드 (ECB, CBC, OFB, CFB, CTR)도 지원한다. 알고리듬 특성을 기반으로 ARIA와 AES를 단일 하드웨어로 통합하여 구현하였으며, CTR 암호연산과 GHASH 연산의 효율적인 동시 처리를 위해 $128{\times}12$ 비트의 부분 병렬 GF (Galois field) 곱셈기를 적용하여 전체적인 성능 최적화를 이루었다. ARIA/AES-GCM 인증암호 프로세서를 FPGA로 구현하여 하드웨어 동작을 확인하였으며, 180 nm CMOS 셀 라이브러리로 합성한 결과 60,800 GE로 구현되었다. 최대 동작 주파수 95 MHz에서 키 길이에 따라 AES 블록암호는 1,105 Mbps와 810 Mbps, ARIA 블록암호는 935 Mbps와 715 Mbps, 그리고 GCM 인증암호는 138~184 Mbps의 성능을 갖는 것으로 평가되었다.
RFID(Radio-Frequency IDentification) 시스템은 개인 정보의 노출 및 위치 추적과 같은 보안상 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 해쉬함수와 같은 암호학적 접근방법들은 안전성을 증명하고 있지만 태그의 연산능력과 저장 공간의 한계로 인해 현실적으로 적용하기 어렵다. 최근의 경량 인증기법들은 단순 연산자만을 사용하여 높은 효율성을 보장하지만 안전성에 관한 주장이 충분하지 못하다. 본 논문에서는 안전한 RFID 인증을 위해서 대칭키 방식의 AES(Advanced Encryption Standard)를 이용하며 대칭키 방식에서의 고정된 키를 사용하던 문제를 단계적인 키 변환을 통해 해결한다. 프로토콜에서 태그와 서버의 동일한 대칭키는 태그, 리더, 백-엔드-서버에서 각각 생성된 난수를 이용하여 차례로 변환되며 태그와 리더의 출력 값을 항상 변경한다. 이와 같이 단계적으로 변환된 키를 이용할 경우 태그 정보의 노출 문제를 해결하며 도청, 재전송, 위치추적 및 스푸핑과 같은 공격에도 안전한 상호 인증이 이루어진다.
스마트 팩토리는 최신 정보통신기술과 제조공정이 결합된 생산시설로, 급속한 발전과 글로벌 제조업의 변화를 반영하고 있다. 로보틱스 및 자동화, 사물인터넷의 통합, 인공지능 융합기술을 활용하여 다양한 제조환경의 생산 효율성을 극대하고 있다. 하지만 스마트 팩토리 환경에서 다양한 공격기법으로 인해 보안위협 및 취약점이 발생하고 있다. 스마트 팩토리 환경에서 보안위협이 발생하면 금전적인 손해, 기업이미지하락, 인명피해가 발생하여 이에 따른 보안대응이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 스마트 팩토리 환경에서 안전한 통신을 수행하기 위한 보안 인증 메커니즘을 제안하였다. 제안한 인증 메커니즘에 대한 구성요소에서는 스마트 디바이스, 내부 운영관리 시스템, 인증 시스템, 클라우드 스토리지 서버가 있다. 스마트 기기 등록과정, 인증 절차. 이상징후 및 갱신절차를 세부적으로 설계히였다. 그리고 제안한 인증 메커니즘의 안전성을 분석하였고, 기존 인증 메커니즘과의 성능분석을 통해 대략 8%의 효율성을 확인하였다. 그리고 제안한 기술을 적용하기 위한 경량화 프로토콜 및 보안정잭에 대한 연구방향을 제시하여 보안성 향상에 도움을 주고자 한다.
전 세계적으로 도심항공교통이 미래 혁신산업으로 주목받고 있으며 국내/외 유수의 산업체들은 신개념의 전기동력 수직이착륙 항공기 설계 및 제작에 구조적 강건성과 경량화를 위해 복합재료의 적용을 고려하고 있다. 본 논문에서는 신개념의 전기동력 수직이착륙 항공기에 복합재료를 적용하기 위하여 항공선진국의 복합재료 인증체계 및 국내 실정에 적합한 항공용 복합재료 인증 절차 및 방법, 재료 입증을 수행할 조직구성 등 항공안전기본계획에 의해 제도화된 복합재료 인증체계에 대해 분석하였다. 국내에서 수립된 항공용 복합재료 인증체계에 의해 신개념의 전기동력 수직이착륙 항공기 제작사는 사전 소재인증을 통해 국산 항공기에 복합재료를 적용하는 것이 용이해졌을 뿐만 아니라 형식증명 기간 내에 소재 입증에 대한 부담이 감소할 것이다. 또한, 재료 품질 및 성능이 입증된 국산 복합재료의 제작사는 국산 항공기 적용을 위한 진입이 수월할 것이며 항공기에 적용한 경험이 있는 재료 제작사는 해외 수출에도 긍정적인 영향을 미칠 것이다. 이를 통해 신개념의 전기동력 수직이착륙 항공기 산업발전을 도모하고 국내에서 제작된 기체의 국제적 신인도 제고를 기대할 수 있을 것이다.
무인기는 조종사가 탑승하지 않고 주파수를 통해 컨트롤 센터에서 원격으로 명령을 하달 받거나 미리 입력된 임무를 수행하며, 지금까지는 주로 군용으로 이용되었지만 ICT 기술 발전으로 인해 이제는 민간분야에서도 다양하게 이용되고 있다. Teal Group의 2014년 World UAV Forecast는 향후 10년간 무인기 시장은 매년 10%씩 성장하여 2023년에는 125억 달러에 이른다고 전망하였다. 그러나 무인기는 원격으로 조종되기 때문에 만약 악의적인 사용자가 원격으로 조종되는 무인기에 접근한다면 프라이버시를 크게 침해 하거나 재정적 손실이나 인명피해를 입힐 수 있는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결 위해서는 반드시 무인기와 조종매체가 상호인증을 통해 보안채널을 구축해야 하지만, 기존 보안기법은 많은 컴퓨팅 자원과 파워를 요구하며, 통신 거리, 인프라, 데이터 흐름 등이 무인기 네트워크와 다르기 때문에 무인기 환경에 적용하기에는 적합하지 않다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 현재 기술 표준화가 활발히 진행 중인 지상 Control and Non-Payload Communication (CNPC) 환경에서 적은 컴퓨팅 자원을 요구하는 PUF를 기반으로 경량화된 무인기 인증 기법을 제시한다.
단거리 함대공 미사일인 RAM은 경량화 및 상황 대처 능력이 탁월하고 신속한 선박 자체의 방어용 미사일로서 미국과 독일의 NATO 협력 프로그램에 의해 공동으로 개발하여 양산되고 있으며, 미국과 독일 외에 한국해군도 도입하여 신형함정에 장착함으로써 선박 자가 방어 능력을 갖추고 있다. 이에, 독일에서 개발한 나선형의 레일 타입 복합재 발사관에서 요구하고 있는 RAM 발사관의 공정 개발과 인증시험을 국내에서 성공함으로써 나선형 유도탄 발사관에 대한 구조 성능 분석을 수행함은 물론 환경 특성평가 시험에 대하여 종합적인 연구를 통하여 향후 복합재 발사관의 개발에 많은 도움과 적용이 있을 것으로 판단된다.
최근 ICT(Information Communications Technologies)의 발전과 센서 제조 공정의 발전을 통해 저용량, 경량 디바이스를 이용한 스마트 홈 시장이 성장하고 있다. 특히 스마트 홈 IoT의 환경은 모든 사물을 인터넷으로 연결하고 상호 통신을 통해 다양하고 많은 양의 정보를 수집하여 일상생활을 편리하게 해주는 IoT(Internet of Things)가 계속 증가하고 있다. 하지만, 이러한 증가량과 함께, 스마트 홈 환경에서 대한 기술표준화가 이루어지지 않았으며 원활한 서비스 제공 뿐만 아니라 보안 문제가 발생하고 있다. 특히, 이기종 네트워크, 디바이스를 사용하는 스마트 홈 IoT의 경우 다양한 인증 방법이 존재하며, 이에 따른 취약점이 발생하게 된다. 보안 취약점을 이용한 공격으로 개인정보 유출이나 경제적 손실 등 피해를 발생시키고 있으며, 추후 인명피해까지 발생할 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 스마트홈 환경의 IoT 보안 방안에 대해 알아보고, 관련 보안사고의 사례 및 인증 기술을 살펴봄으로써 미래 스마트 홈 IoT 보안 기술의 발전과 적합한 보안 대책과 보안 취약점에 대한 보안 체계를 마련하는 것에 도움이 될 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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