본 논문에서는 애드혹 라우팅 네트워크를 다양한 사용자 모바일 기기에서 사용하기 위한 설계 방법을 소개하고, 이를 모바일 기기에 직접 구현하여 실제 환경에서 어떻게 작동하는지 성능을 관찰하고 검증하였다. 상용 사용자 모바일 기기에서의 애드혹 라우팅 네트워크의 사용성을 고려해 커널을 수정하지 않고 사용자 계층에서 구현하는 디자인을 선택하였다. 또한 이동성이 높은 환경에서 적절히 사용하기 위해 기존 애드혹 라우팅 네트워크들을 분석하였으며 그 결과 사용자 계층에서 AODV (ad-hoc on-demand distance vector) 프로토콜과 TCP를 구현하였다. 모바일 기기들이 일렬로 놓여 있는 환경과 중앙 노드가 주변 노드 여러 대와 통신하는 환경에서 실험을 진행하였고, 그 결과 일렬로 놓인 환경에서 최대 12 홉, 중앙 노드와 주변 노드가 통신하는 환경에서 최대 5 개의 노드와 통신하는 것을 확인하였다.
이 논문에서는 ad-hoc 네트워크의 제한된 문제점들을 살펴보고 ad-hoc 네트워크에 보다 효율적으로 적용할 수 있는 2-tier 계층적 네트워크를 적용하는 새로운 동적 라우팅 방법을 제안한다. 효율적으로 네트워크를 관리하기 위하여 proactive와 reactive 라우팅 방법의 장점을 결합할 수 있는데, 이러한 방법을 NSDR(New Secure Dynamic Routing)이라고 정의한다. 이 논문에서는 또한 이러한 네트워크상에서의 신뢰할 수 있는 인증방법과 키 관리 방법을 제안한다. Ad-hoc 네트워크와 차세대 모바일 네트워크와 결합하여 신뢰성을 향상시키는 인증 방법이나 키 관리를 위한 부차적인 연구를 수행하고 있다.
모바일 Ad-hoc 네트워크는 재해지역이나 빠른 구성을 필요로 할 때 중앙 집중 구조 형태가 없는 통신을 제공하여 준다. 반면에 악의적인 공격과 사전 보안 측정 부족으로 인한 개방형 Ad-hoc 네트워크 구조에 때문에 다른 계층에서 문제에 직면할 수 있다. DOS공격은 전파 전송 채널에서 방해를 하는 공격중 하나이며 전파방해 공격으로 알려져 있다. 이러한 종류의 공격은 공격자가 패킷을 방해하는 신호를 보내고 패킷 이 전송되는 동안 많은 에러와 심각한 문제를 발생시킨다. 그 결과 이러한 종류의 공격을 방지하기 위한 방법이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 네트워크 시뮬레이터인 OPNET을 활용하여 DoS 공격과 각 노드 상에서 전파방해 공격 시뮬레이션을 수행하였고, 모바일 Ad-hoc 네트워크에서 전파방해에 의 한 채널 접근을 방해하는 공격에 대해서 분석하였다. 우리는 효과적인 이상적 분석 탐지 시스템 사용하여 방해전파 노드의 악의적인 행동을 탐지하고 모바일 Ad-hoc네트워크에서 전파방해 중에 부정적인 채널의 접속한 결과를 분석하였다.
리더선출(leader election)은 분산컴퓨팅 환경에서 원자적 실행완료(atomic commit) 및 복제 데이터(replicated data)관리 등을 지원하는데 반드시 요구되는 문제이다. 그룹 내의 프로세서들 중에서 선출된 리더는 프로세서들 간에 다양한 목표를 수행하기 위한 조정자(coordinator) 역할을 수행하게 된다. 지금까지 기존의 정적(static) 통신환경에서 그룹 내 네트워크 장애 및 프로세서 장애 등을 고려하여 통신시스템의 신뢰성을 확보하기 위한 다양한 결함허용(fault-tolerant) 프로토콜이 제안되었다. 그러나 이러한 기존의 시스템과는 달리 모바일 ad hoc 시스템은 환경적 특성상 다양한 형태의 장애가 발생할 수 있는 소지가 훨씬 많아지게 된다. 따라서 이러한 환경에서 선출문제를 해결하기 위해서는 프로세서 장애 또는 네트워크 장애가 빈번히 발생할 수 있음을 충분히 고려하여 리더선출문제를 제시하여야 할 것이다. 본 논문에서는 모바일 ad hoc 분산컴퓨팅 시스템에서 그룹 멤버십 탐지(Group Membership Detection) 알고리즘을 기반으로 한 리더선출 프로토콜을 제안하고 이를 시제논리(temporal logic)로 검증하고자 한다.
Ad Hoc 무선 네트워크는 중앙 집중화된 관리나 고정된 기반망없이 모바일 노드들로 구성된 네트워크이나. 또한 모바일 노드들이 이동함으로서 잣은 위상 변화가 나타나는 동적인 네트워크이다. 이러한 무선 Ad Hoc 네트워크에서 신뢰성있는 QoS는 중요한 문제이다. 따라서 본 연구에서는 동적인 네트워크 환경에서 QoS를 제공하기 위해 ABR 라우팅 프로토콜하에서 기존의 QoS 모델인 DiffServ를 적용한 매카니즘을 제안한다.
모바일 Ad-hoc 네트워크는 인프라에 관계없이 동작하고 제3의 신뢰기관 없이 운용되어야 한다. 또한 네트워크 크기, 노드 이동성, 기기의 배터리 용량 및 메모리 크기 등에 의하여 구현상 제약을 받는다. 그럼에도 불구하고 유선 네트워크처럼 인증, 기밀성, 무결성, 부인방지, 접근통제, 그리고 가용성 등 보안문제에 대한 고려가 필요하다. 특히, 이러한 보안문제들 중에서 인증은 네트워크 특성에 상당한 영향을 받기 때문에 본 논문에서는 인증에 초점을 맞추었다. 본 논문은 Hamming Distance의 개념을 도입하여 모바일 Ad-hoc 네트워크에서 공개키 인증서 생성 갱신 폐지 등 공개키 인증서 관리를 위한 프로토콜 및 공개키 인증서 검증을 위한 경로구축 알고리즘을 제안하고 그 성능을 평가한다. 본 논문에서 제안하는 경로구축 알고리즘은 각 노드의 공개키 인증서 저장소 크기를 $log_2N$보다 작아도 공개키 인증서 경로구축이 가능하도록 하였다.
최근 모바일 단말의 사용과 그에 관련된 제품의 개발이 급증하고 있는 관계로 이와 관련된 많은 Peer-to-Peer (P2P) 연구들이 진행 중이다. 특히, Mobile Ad-Hoc 네트워킹 환경에서의 P2P 방식에 대한 연구 또한 활발히 진행되고 있다. 하지만, Flooding 방식의 메시지 전송은, 파일 탐색 시 Query 메시지 가 기하급수 적으로 증가할 수 있다. 이러한 메시지 전송은 센서 네트워크에서는 전력의 급격한 소모를 가져와 네트워크의 유지를 할 수 없게 하는 등의 오버헤드를 발생시킨다. 본 논문에서는 이러한 P2P 파일 검색에서의 메시지 전송수를 줄이기 위해 Mobile Ad-Hoc Network 환경에서 Peer를 Parent Peer(PPR)와 Child Peer(CPR)로 구분화하여 그룹화를 시키고 그룹을 Peer로 둔 P2P 네트워크를 구성하였다. 또한, 그룹 안에서 발생하는 CPR들의 가입과 탈퇴를 관리하여 오버헤드 발생을 줄이는 방법을 제안한다.
이동성이 활발한 모바일 애드 혹 네트워크에서는 노드들이 특정 지역들에 집중 분포되어 불균일한 네트워크가 형성될 가능성이 높다. 불균일하게 분포된 네트워크의 경우 밀집한 클러스터 사이에 존재하는 노드에 부하가 집중되는 현상이 발생하여 네트워크의 성능이 저하될 수 있다. 본 논문에서는 트래픽이 집중되는 모바일 노드들이 트래픽 부하에 따라 능동적으로 대처함으로써 손실되는 패킷을 줄이고 종단 간 전송 지연 시간을 향상 시키는 라우팅 알고리즘을 제안한다.
이동 애드 혹 네트워크는 기반 망의 도움 없이 모바일 노드의 자유로운 참여와 이탈에 의해 임시적인 네트워크를 구성하기 용이하다. 이러한 모바일 노드는 한정된 에너지에 의존한다. 그래서 무선 애드 혹 네트워크에서 에너지와 관련된 문제들이 중요한 연구과제로 다루어진다. 모바일 노드의 에너지 소비를 줄이기 위해 IEEE 802.11 PSM를 적용한 다중 홉 애드 혹 네트워크 모델에 대해서 최근 많은 연구가 이루어졌다. IEEE 802.11 PSM은 단일 홉 애드 혹을 가정하고 제안되었다. IEEE 802.11 PSM을 다중 홉 애드 혹 네트워크에 적용을 하게 될 경우 경로설정 메시지를 받지 못한 모바일 노드에 의해 우회하는 경로가 발생하게 된다. 우회하는 경로는 전송지연뿐만 아니라 모바일 노드의 에너지 소비를 증가시키게 된다. 본 논문에서는 경로 설정 메시지를 전송받지 못한 모바일 노드에 의해 발생하는 우회하는 경로를 최적의 경로로 재설정하는 알고리즘을 제안하였다. 모바일 노드는 자신의 송수신 범위에 있는 노드들의 데이터를 엿들을 수 있다. 무선 매체는 동일한 대역을 사용하는 모든 모바일 노드에 의해 공유되어진다. 이러한 매체의 특성을 이용하여 모든 모바일 노드들은 우회경로를 감시하고 우회경로가 발생하였을 경우 자신의 라우팅 테이블의 정보를 수정하거나 이웃한 모바일 노드에게 라우팅 업데이트 요청 메시지를 보내어 최적의 경로로 재설정하게 된다. 우회경로를 최적의 경로로 재설정함으로써 전송지연과 불필요한 에너지 소비를 줄일 수 있었다. 시뮬레이션을 통해 제안 알고리즘을 수행하기위한 오버헤드는 무시할 수 있을 정도로 작다는 것을 알 수 있었다.
본 논문에서는 모바일 ad-hoc 무선 센서 네트워크에서 안정된 경로의 설정 및 설정된 경로의 lifetime 을 효과적으로 지원하기 위한 엔트로피 기반의 라우팅 프로토콜을 제안한다. 제안된 라우팅 프로토콜의 기본 아이디어 및 특징은 다음과 같다. 첫째, 모바일 노드들의 이동성 정보를 이용한 엔트로피 기반의 안정된 경로 설정. 둘째, 기존의 센서 네트워크는 주로 고정된 노드 환경에서 많은 연구가 되어 왔지만, 본 연구에서는 노드들의 이동성을 고려한 환경에서 연구가 이루어진다. 제안된 라우팅 프로토콜의 성능평가는 OPNET(Optimized Network Engineering Tool)을 사용한 시뮬레이션과 분석을 통하여 이루어졌다. 성능평가를 통하여 제안한 라우팅 프로토콜은 모바일 ad-hoc 무선 센서 네트워크 하에서 안정된 경로의 설정 및 경로의 lifetime을 효과적으로 증가 시킬 수 있음을 알 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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