유비쿼터스 컴퓨팅은 사용자에게 장소와 시간에 제약이 없이 자유롭게 네트워크에 접속 할 수 있는 환경을 제공하고 있다. 이러한 환경은 모든 정보의 공유 및 접근이 쉽게 이루어지는 반면, 인가되지 않은 사용자의 불법적인 접근도 쉽게 이루어질 수 있기 때문에 적합한 보안 정책이 필요하다. 특히 유비쿼터스 센서 네트워크의 센서 디바이스들은 제한된 전력을 이용하고 하드웨어적으로 작은 크기를 유지해야 하기 때문에 보안 정책 수립에 많은 제한이 발생하게 된다. 본 논문에서는 유비쿼터스 센서 네트워크에서 센서 노드의 제한적인 환경에서도 사용 가능한 공개키 기반의 보안 정책을 제안한다. 제안한 보안 프로토콜은 센서 노드에서 키 관리 및 보안 정책 적용을 최소한으로 포함시켜 저전력으로 사용 할 수 있는 공개키 기반의 보안 정책을 구현하였다. 성능 평가 결과 제안한 유비쿼터스 센서 네트워크에서 공개키를 사용한 저전력 보안 프로토콜은 센서 노드의 하드웨어 성능이 낮은 환경에서도 상대적으로 저전력으로 보안 정책의 활용이 가능 하였다.
유비쿼터스 컴퓨팅과 센서 네트워크에 대한 보안에 대한 적절한 정의가 필요하고 기존의 보안 개념인 인증, 기밀성, 무결성, 가용성과 유비쿼터스 컴퓨팅과 센서 네트워크 특성을 고려한 보안천이협약, 에너지 효율성 , 메타데이터의 기밀성 메시지와 개체에 대한 무결성, 서비스 거부 공격을 종합적으로 고려한 일반적인 유비쿼터스 컴퓨팅과 센서 네트워크 보안 환경에서 서비스를 보호하기위한 초경량 객체보호 기술에 대하여 검토하기로 한다.
유비쿼터스 컴퓨팅은 사용자에게 장소와 시간에 제약이 없이 자유롭게 네트워크에 접속 할 수 있는 환경을 제공하고 있다. 이러한 환경은 모든 정보의 공유 및 접근이 쉽게 이루어지는 반면, 인가되지 않은 사용자의 불법적인 접근도 쉽게 이루어질 수 있기 때문에 적합한 보안 정책이 필요하다. 특히 유비쿼터스 센서 네트워크의 센서 노드들은 제한된 전력을 이용하고 하드웨어적으로 작은 크기를 유지해야 하기 때문에 보안 정책 수립에 많은 제한이 발생하게 된다. 본 논문에서는 유비쿼터스 센서 네트워크에서 센서의 운영체제와 플랫폼, 라우팅 방식에 종속적이지 않은 더블키를 이용한 경량 보안 프로토콜을 제안한다. 본 논문에서는 더블키 방식을 제안하여 인증과 안전한 키 분배 및 교체가 이루어 질 수 있도록 한다. 보안 관리자가 네트워크 상황에 맞는 보안 레벨 변경 및 키 교체, 관리가 가능하기 때문에 적은 연산 처리만으로 최대의 보안 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다. 성능 평가 결과 제안한 유비쿼터스 센서 네트워크에서 더블키를 이용한 경량 보안 프로토콜은 기존의 보안 정책 보다 상대적으로 저전력으로 보안 정책을 활용 할 수 있었다. 제안한 더블키를 이용한 경량 보안 프로토콜은 스마트 오피스 및 스마트 홈과 같은 실제 환경의 유비쿼터스 센서 네트워크에 적합하다고 할 수 있다.
센서 네트워크는 많은 수의 센서 노드들로 구성된 네트워크로 센서를 통해 주변 정보를 감지하고 감지된 정보를 수집하고 처리한다. 센서 네트워크는 그 적용 분야가 광범위하여, 그에 따른 보안요구사항 또한 다양하다. 교량 감시에 사용되는 센서들의 특징은 교량에 일정한 간격으로 고정되어 위치하여 센서이동이 거의 없는 고정된 센서 네트워크를 형성하게 된다. 따라서, 이러한 특징을 고려한 보안프로토콜의 개발이 필요하다. 본 논문에서는 교량 감시에 사용되는 센서 네트워크와 같이 고정된 센서들로 이루어진 네트워크상에서의 보안 요구사항을 분석하고 이를 만족시킬 수 있는 보안 프로토콜을 제시한다.
본고에서는 센서 네트워크의 분산 검출 분야에서 최근 활발히 연구되고 있는 물리계층 보안기술들을 소개하고자 한다. 복잡한 연산과정을 요구하는 기존 암호학 기반의 보안 시스템은 배터리용량과 연산 능력이 제한된 센서 네트워크에서 많은 유지보수 비용을 유발할 수 밖에 없다. 본고에서 소개할 물리계층 보안기술들은 기존의 통신 모뎀 기술을 보안 강화의 목적으로 재활용하는 기술이다. 따라서, 복잡한 연산이나 추가적인 하드웨어를 필요로 하지 않기 때문에 자원이 제한된 센서 네트워크에 매우 적합하다. 본고에서는 센서네트워크에서 제안된 대표적인 물리계층 보안기술인 확률적 암호화 (stochastic encryption) 기법과 채널 인지 암호화 (channel aware encryption) 기법을 소개한다. 제안된 물리계층 암호화 기술을 두 가지 무선 채널 모형 PAC (parallel access channel)과 MAC (multiple access channel)에서 간략화된 모델로 재해석하여 센서 네트워크를 위한 보안 기술로서 적합성 여부를 평가하도록 하겠다.
최근 유비쿼터스 환경을 실현하는 기술로서 사물 및 환경 정보를 센싱하여 무선으로 통신하여 필요한 정보를 수집 및 분석, 처리하는 센서네트워크 기술에 대한 관심이 고조되고 있다. 특히, 최근 국내에서는 u-City와 u-Port 사업 등, 범국가적으로 유비쿼터스 환경을 실현하고자 하는 사업이 진행되고 있기 때문에, 센서네트워크 기술에 대한 관심이 더욱 크다. 센서네트워크 기술은 기본적으로 상황 정보인지 기능을 갖춘 센서 노드들이 무선 통신 인프라를 구성하여 환경 정보 모니터링이나 산업체 기기 제어 및 모니터링, 홈 자동화, 보안 및 군사용, 자산 및 물류 응용 등, 다양한 응용을 수행할 수 있는 기술이다. 하지만, 센서네트워크 기술은 본질적으로 무선통신 인프라를 기본으로 하고 있으며, 높은 자원 제약성(낮은 컴퓨팅 능력과 제한된 전원 공급 능력, 저가로 구현해야 한다는 제약성)으로 인해, 일반적으로 높은 보안 취약성을 가지는 것으로 알려져 있다. 본 고에서는 현재 국내의 센서네트워크 산업 분야에서 특히 취약한 것으로 알려져 있는 보안 기술관점에서 센서네트워크 동향을 살펴보고, 센서네트워크 보안 기술 개발 현황을 살펴보고자 한다.
u-Korea 건설을 위한 요소 기술 가운데 무선을 기반으로 각 장치간의 정보를 주고 받으며 물리적 공간을 초월하여 사이버 공간을 구축하는 센서 네트워크가 으뜸이라고 하겠다. 이러한 센서 네트워크는 인프라가 없는 무형의 인프라를 구축하고 있으며 가변적이고 즉흥적인 면이 매우 강하다. 그러므로 이러한 네트워크의 구축, 서비스 제공 및 관리는 기존의 전통적인 방식과는 매우 다른 모습을 갖고 있으며, 그리고 센서의 크기가 비교될 만큼 작기 때문에 전통적인 방식의 보안 메커니즘을 그대로 적용하기가 어렵다. 본고에서는 센서 네트워크의 인프라, 보안 요구사항, 보안 메커니즘에 대하여 살펴보며 향후 센서 네트워크의 보안기술 개발 방향을 제시하고자 한다.
본 논문에서는 센서 네트워크에 SPINS 보안 프로토콜을 적용하여 그 성능을 판별하려 하였다. 센서 네트워크의 보안을 유지하기 위해 SPINS에서는 SNEP과 ${\mu}TESLA$로 세분화 되어 데이터 인증, 보안과 키 관리를 각각 담당하게 된다. 본 논문에서는 그 중 SNEP을 nesC를 이용하여 TinyOS기반 센서에 적용하였다.
무선 센서 네트워크란 물리적, 환경적 현상을 감지하기 위해 센서를 사용하는 수백 개에서 수천 개의 센서 노드로 구성된 네트워크를 말한다. 이러한 무선 센서 네트워크에서 라우팅 보안은 중요하다. 센싱된 데이터가 사용자에게 전달되지 않는다면 네트워크는 그 기능을 제대로 수행한다고 할 수 없기 때문이다. 따라서 무선 센서 네트워크에서 데이터가 목적지에 안전하게 도달하도록 하는 라우팅 보안 기법은 필수적이다. 최근의 라우팅 보안은 암호학적 기법, 네트워크 컴퓨터 알고리즘을 이용한 기법 등 다양한 접근 방법으로 연구가 이루어지고 있다. 본 논문에서는 최근의 무선 센서 네트워크 라우팅 보안 기법의 동향을 살펴보고 이들을 비교 분석한다.
센서 모듈을 이용한 물리적인 정보보호 기능을 제공하는 수동 SID 센서 태그를 제안한다. 제안한 보안 센서 태그는 기본적으로 직렬 I/O 인터페이스 모듈, 제어 모듈, 센서모듈로 구성된다. 본 논문에서는, 저항 기반의 센서 신호 데이터를 비교하고 암호화하여 센서 태그의 정보보호 기능을 나타냈다. 제안한 수동형 SID 센서 태그는 상품의 안전, 위조 및 변조 식별, 등을 실시간으로 관리할 수 있다. 또한, 변환기를 이용한 수동형 SID 센서 태그는 광범위한 물리적 정보보호응용에 활용될 것으로 기대한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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