전 세계적으로 매년 약 5천만 톤의 전기 및 전자 폐기물이 발생하고 있는 상황에서 사물인터넷 디바이스가 2025년 약 750억 개에 달할 것으로 예상하고 있다. 그러나 사물인터넷 디바이스의 폐기 처리에 필요한 식별 기법에 대한 연구는 미미하다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 사물인터넷 디바이스의 재활용 가능률과 재생 가능률, 각 부품의 재활용률 및 재생률 등의 EoLT(End-of-Life Treatment) 정보를 포함한 식별자를 제안하며, 객체 식별자, 모바일 RFID 및 QR 코드로 구현한다. 구현된 객체 식별자와 모바일 RFID는 통신 네트워크를 통해 원격 서버와 연동하여 사용될 수 있고, 구현된 QR 코드는 스마트폰 앱을 통해 간단히 사용될 수 있다.
사물인터넷(IoT: Internet of Things)은 지능화된 사물들이 연결되는 네트워크를 통해 사람과 사물 (물리 또는 가상), 사물과 사물간에 상호 소통하고 상황인식 기반의 지식이 결합되어 지능적인 서비스를 제공하는 글로벌 인프라이며, 2017년 2,900억 달러 시장이 예측되는 스마트 폰 이후 유망기술이며 모바일, 클라우드, 빅데이터 기술 등과 융합하여 초연결사회의 핵심이 될 전망이다. IoT의 성공적인 실현을 위해서는 데이터 분석 및 추론, 개방형 시맨틱 플랫폼, 고신뢰 네트워크, 센서-스마트 단말 인터렉션 및 협업, 에너지 하베스팅, 스마트센서 등의 핵심기술 개발과 글로벌 표준화, 정보보호, 사생활 침해 우려 등의 장애 극복을 위해 IoT 생태계 참여자 모두의 협력이 필요하다.
1988년 한국이동통신서비스 주식회사에서 휴대폰 서비스를 개시하고, 1994년 한국통신에서 인터넷 상용서비스를 실시할 때 만해도 2007년 현재 우리의 삶이 휴대폰과 인터넷이라는 정보통신 환경에 이렇게 깊이 의존할 것을 예측한 사람은 거의 없었다. 이제 인터넷과 휴대폰은 우리 생활에서 없어서는 안 될 삶의 일부가 되었고, 사회를 구동시키는 중요한 요인이 되었다. 현재 우리는 누구나, 언제, 어디서나, 어떤 기기를 사용하더라도 원하는 정보에 접근할 수 있는 유비쿼터스 시대를 향해 나아가고 있다. 유비쿼터스는 단순히 정보통신 컴퓨팅 환경이라는 기술적 의미를 뛰어넘어, 사회를 변혁시키는 유비쿼터스 혁명이라는 시대적 패러 다임의 변화를 의미하게 되었다. 유비쿼터스의 특징으로는 센싱, 네트워킹, 지능화를 들 수 있다. 센싱은 센서를 이용하여 사람, 사물(기기)에 대해서 모니터링하는 것이며, 네트워킹은 네트워크 통신기술을 이용하여 사람, 사물(기기)간 모니터링된 정보, 서비스될 정보를 서로 연계하는 것이며, 지능화는 기기, 사물이 단순히 정보와 지식을 전달하는 것에서 자동화 단계로까지 발전하는 것을 의미한다. 유비쿼터스 기술이 뒷받침되는 유비쿼터스 사회는 개방, 공유 참여가 가능한 열린 사회이며, 사물, 기기가 지능화되는 지능형 사회이며, 기기, 산업, 조직, 시스템간 융복합이 이루어지는 융복합 사회이며, 개인의 기호와 요구에 부웅하게 되는 개인중심 사회이며, 지식과 문화, 예술, 아이디어가 가치를 창출하는 콘텐츠 사회라는 특징을 보일 것이다.
4 차 산업혁명의 시대를 맞아 사물인터넷 및 5G 를 활용한 수많은 사물들이 인터넷을 기반으로 연결되고 있다. 또한 이러한 사물들을 관제 및 유지 보수하기 위해서 장비들에 보안 관제 시스템을 구축하고 모니터링을 하기 위한 많은 비용과 관리의 어려움을 겪고 있다. 만약, 장비들이 스스로 능동적인 방어를 하게 된다면 유지관리의 가장 큰 문제가 해결될 것이다. 이러한 능동적인 보안을 통해 보호대상 시스템의 다양한 특징들을 시간의 변화에 따라 역동적으로 변경하는 MTD(Moving Target Defense)기법들이 개발되고 있다. 본 논문에서는 네트워크 기반의 NMTD(Network-based MTD)를 이용하여 호스트 서버에 IP 와 PORT 로 접속하는 SSH 에 적용하여 능동적으로 보호하고, OTP 를 활용하여 사용자 식별을 통해 SSH 에 대한 내부자 접속에 대한 보안을 강화하는 시스템을 설계 및 구현하였다.
지난 몇 년 동안 5G와 같은 새로운 저 지연 통신 프로토콜을 기반으로 IoT 엣지가 등장하기 시작했다. 그러나, IoT 엣지는 막대한 이점에도 불구하고, 새로운 보완 위협을 초래하여 이를 해결하기 위한 새로운 보안 솔루션이 필요하다. 본 논문에서는 IoT 시스템을 보완하는 클라우드 환경기반의 IoT 엣지 아키텍처 모델을 제안한다. 제안 모델은 IoT 엣지 장치에서 추출한 네트워크 트래픽 데이터를 기계 학습에 작용하여 사전에 보안 위협을 예방한다. 또한, 제안 모델은 로컬 노드에서 보안 데이터 일부를 할당함으로써 액세스 네트워크(엣지)에서의 부하 및 보안을 보장한다. 제안 모델은 IoT 엣지 환경 중 로컬 노드에 데이터 처리 및 관리의 일부 기능을 할당함으로써 액세스 네트워크(엣지)의 부하를 더욱 줄이는 동시에 취약 부분을 안전하게 보호한다. 제안 모델은 다양한 IoT 기능을 네임 서비스로 가상화하고, 필요에 따라 하드웨어 기능과 충분한 계산 리소스를 로컬 노드에 배포한다.
저전력광대역 (LPWA: Low Power Wide Area) 네트워크는 기존의 무선통신 기술들에 비해 저전력으로 장거리 통신을 가능하게 하여 사물인터넷의 여러 응용분야에서 적용될 수 있는 기술 중 하나로 고려되고 있다. 본 논문에서는 저전력광대역 네트워크의 대표적인 기술 중 하나인 LoRa (Long Range)에 대해 알아본다. 먼저 저전력광대역 네트워크의 일반적인 특징 및 관련 기술에 대해 소개한다. 그리고 LoRa의 기술개요, 특징 및 장단점을 소개한다. 마지막으로 LoRa의 성능분석 및 성능을 향상시키기 위해 필요한 기술들을 물리계층과 매체 접근제어 계층에 중점을 두고 논의한다.
근래 제한된 자원과 이기종 통신 장치를 가진 사물들이 인터넷을 통해 서로 연결되어 정보를 주고받는 사물인터넷 기술이 각광받고 있다. 본 논문에서는 블루투스 4.2 기술인 Bluetooth Low Energy(BLE) 상에서 IPv6를 사용하여 센서 등을 실시간으로 모니터링할 수 있는 시스템을 제안한다. 본 시스템은 발행-구독 방식의 사물인터넷 프로토콜인 Message Queuing Telemetry Transport(MQTT)를 이용하여 별도의 데이터 변환이나 프록시가 필요 없이 데이터를 전송할 수 있다. 본 시스템과 연동된 웹 클라이언트에서는 BLE 장치가 감지한 센서 데이터는 MQTT 브로커로 중개된 후에 HTTP 및 웹소켓 프로토콜을 통해 웹 클라이언트로 전달되므로 센서 데이터를 실시간으로 모니터링할 수 있다. 본 논문에서는 테스트 플랫폼을 구현하여 네트워크 성능을 검증하고 본 시스템의 유효성을 확인하였다. 따라서 본 시스템을 적용하면 개발 비용을 줄이고 이기종 장치들로 사물인터넷 망을 쉽게 구성할 수 있다.
사물인터넷 기술은 신규 기술이 아닌 기존 산업 환경에 있는 기술을 응용하여 융합하는 분야다. 사물인터넷기술은 스마트 홈, 헬스케어, 건설, 자동차 등 타 산업과 융화된 다양한 응용서비스가 출시되고 있으며, 사물인터넷 기반기술을 이용하는 사용자로 부터 업무 효율성 및 사용자 편의성도 확보할 수 있다. 그러나 사물인터넷 기반기술 환경에서 발생하는 보안위협은 기존 무선 네트워크 환경에서 발행하는 취약점을 계승하고 있으며, ICT융합환경과 접목되어 신규 및 변종 공격이 발생하여 이에 따른 피해가 발생하고 있다. 그러므로 사물인터넷 기술 기반의 환경에서는 사용자와 디바이스, 디바이스와 디바이스 통신 환경에서 안전하게 메시지를 전송할 수 있는 연구가 필요하다. 본 논문에서는 사물인터넷 기반기술 환경에서 디바이스 관리를 위한 안전한 통신 프로토콜을 설계하도록 한다. 제안한 통신 프로토콜에 대해 사물인터넷 기술기반 환경에서 발생하는 공격기법에 대한 안전성 분석을 수행하였다. 그리고 기존 PKI-기반 인증서 발급시스템과 제안한 통신 프로토콜의 성능평가를 통해 통신절차에서 약 23%의 높은 효율성을 확인하였다. 또한 인증서 발급량에 따른 인증서 관리기법 대비 기존 발급시스템 대비 약 65%의 감소된 수치를 확인하였다.
사물인터넷 기반의 응용서비스의 활용이 높아지고 네트워크 사용량이 급격히 증가함에 따라 네트워크 처리량을 개선하기 위하여 네트워크 코딩을 적용하는 연구가 활발하다. 네트워크 코딩에서 노드들은 주변 노드로부터 수신한 패킷을 여러 개 조합한 인코딩 패킷으로 변환하여 전송하고 목적지에서 디코딩할 수 있도록 한다. 이런 방식은 노드간 신뢰를 기반으로 하지만 노드의 참여가 자유로운 사물인터넷 환경에서는 악의적인 노드가 구성에 참여할 경우 패킷을 조작할 수 있게 된다. 목적지에서 수신된 패킷은 하나의 소스에서 전송한 것이 아니라 여러 노드에서 생성한 여러 패킷이 조합된 것이므로 인코딩된 패킷의 진위를 식별하는 것이 어렵게 된다. 본 논문에서는 목적지에서 수신한 패킷이 전송 중에 공격을 받아 "유효하게 식별되는" 위장된 패킷의 존재를 탐지하는 방법과 디코딩 결과 중에 유효한 메시지를 식별하는 방법을 제안한다. 이 방법은 목적지가 위장패킷의 존재에도 불구하고 높은 확률로 재전송없이 수신된 패킷만으로 유효한 메시지를 구할 수 있으므로 네트워크 코딩의 성능이 향상됨을 보여준다.
최근 로컬 IoT 네트워크 구축과 관련하여 RPL 프로토콜을 활용하는 다양한 비-인프라 기반 IoT 네트워킹 기법들이 연구 중이다. 특히, RPL 프로토콜은 자율네트워킹과 로컬 네트워크에 존재하는 노드 간 애드혹 경로를 제공하지 못하는 문제를 가지고 있다. 본 논문에서는 비-인프라 기반 IoT 네트워크 구축을 지원하는 자율네트워킹 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 저전력 손실 네트워크로 구성된 네트워크 환경에 적용 가능한 자율네트워킹 기법이다. 실험을 통해서 제안한 자율네트워킹 기법의 우수한 성능을 보였다. 특히, 단대단 데이터 발생률과 단대단 지연 측면에서 제안하는 기법의 성능이 우수함을 증명하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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