오늘날 수많은 사람들이 각자의 직업상이나 개인생활에 랩탑PC, 휴대전화, PDA 및 MP3 같은 여러 가지 휴대장비를 갖고 다니는 것이 일반적인 실정이다. 이들 장비들은 대개 분리하여 따로 사용되는데 이는 어플리케이션이 상호작용하지 않음을 의미하는 것이다. 그러나 이들이 하나의 시스템으로 통합되어 상호작용될 수 있다고 가정해 본다면 : 회의참석자들간에 문서나 발표자료를 공유하고; 명함내용을 랩탑PC의 주소등록 및 이동전화의 번호등록기에 자동기록하며; 통근자가 전차에서 내리면 랩탑PC가 온라인상태를 유지하고; 마찬가지로 수신되는 e-mail이 각자의 PDA로 전송되고; 마지막으로 사무실에 들어서면 자동적으로 사내무선망을 통하여 모든 통신의 경로가 지정되는 것이다. 이러한 예는 자연적으로 생성되는 장비간의 임시(Ad Hoc)무선통신을 ad hoc 망 구성이라고 부르는데 기간망을 거치지 않고 언제 어디서나 자기의 장비와 통신연락을 설정해 주는 것이다. 실제로 이 망 구성은 새로운 것은 아니지만 장치, 사용방법 및 이용자는 다르다. 과거의 임시 망 개념은 흔히 전쟁터와 재난지역의 통신과 관련되었다. 그러나 현재는 블루투스 같은 신기술의 중요성이 구체화됨에 따라 임시 망 구성 시나리오가 변화를 보이고 있다. 본 기사에서는 임시 망의 배경을 설명하고 기술적인 현안들을 제시하면서 임시망이 어떻게 구성되는지 그 개념을 설명하고자 한다.
이동성을 가진 다수의 노드들에 의해 자율적으로 구성되는 이동 임시무선망(Mobile Ad Hoc Network)은 홈 네트워크, 센서 네트워크, 개인망 등 다양한 응용 분야로의 적용이 활발히 이루어지고 있지만 무선망이라는 속성 때문에 보안에 취약한 문제점을 안고 있다. 본 논문에서는 이동 임시 무선망에서 이동 노드들간에 보안성을 강화하기 위해 키들을 관리하는 기법을 제안한다. 임시 무선망에서 키를 분배하는 기법 중 완전 분배형 인증 기법이 널리 적용되고 있으며 임의의 노드를 기준으로 주변에 특정 개수 이하의 노드가 활동 중인 경우에도 키 관리를 원활히 할 수 있는 기법을 제안한다.
이동성을 가진 다수의 노드들에 의해 자율적으로 구성되는 이동 임시무선망(Mobile Ad Hoc Network)은 홈 네트워크, 센서 네트워크, 개인망 등 다양한 응용 분야로의 적용이 활발히 이루어지고 있다. 이동 임시무선망은 네트워크 토폴로지, 전송 대역폭 및 전송 거리상의 제약성, 에너지 사용에 있어서의 제약성, 무선망 고유의 보안성 취약 등의 여러 문제점을 극복하기 위하여 다양한 연구가 진행되고 있는데 특히 무선망이라는 속성 때문에 보안에 취약한 문제점을 안고 있다. 본 논문에서는 이동 임시 무선망에서 이동 노드들간에 보안성을 강화하기 위해 키들을 관리하는 기법을 제안한다. 임시 무선망에서 키를 분배하는 기법 중 완전 분배형 인증기법이 널리 적용되고 있다. 기존의 연구는 임의의 노드를 중심으로 한 개의 홉 거리에 있는 노드들에 대해서만 키 분배를 하는 기법을 채택하였지만 임의의 노드를 기준으로 주변에 특정 개수 이하의 노드가 활동 중인 경우에도 키 관리를 원활히 할 수 있는 기법을 제안하고 기존의 기법보다 우수함을 시뮬레이션을 통해 증명한다.
이동 임시 무선망은 잦은 망 구성의 변화, 라우터의 수, 제한된 사용 자원 등 기존 유선 네트워크와는 다른 특성들을 가지게 된다. 따라서 기존의 유선 네트워크에서 사용하던 라우팅 프로토콜들을 이동 임시 무선망에 그대로 적용시킨다면 많은 문제점들이 발생하게 된다. 본 논문에서 제안하는 라우팅 프로토콜은 이동 임시 무선망의 특성을 고려하여, 네트워크 내의 이동 호스트를 멀티 홉을 갖는 클러스터로 묶고. 클러스터 헤드로 하여금 자신의 멤버 호스트들과 이웃 클러스터들의 헤드 정보를 유지하게 하여, 경로 설정에 대한 요구가 있을 때에 적은 지연 시간과 적은 패킷으로 목적지까지의 최단 경로를 설정할 수 있도록 한다. 또한 경로 설정과 데이터 전송 모두가 클러스터 헤드를 이용한다. 이러한 경우 모든 데이터와 경로설정 시 발생하는 패킷들이 클러스터 헤드로 집중되어 네트워크 부하가 발생하게 되는데 본 제안에서는 네트워크의 부하를 줄이기 위하여 후보 클러스터 헤드를 이용하는 방법을 제시한다.
MANET(Mobile Ad hoc Network)에서는 이동 단말들이 기존에 설치된 구조물이나 운영자의 노력없이 스스로 임시망을 구성하여 통신을 하게 된다. ad hoc 망에서의 라우팅은 이동성이 많은 단말들이 임시로 망을 구성하기 때문에 망 자체가 유기적으로 자주 변하며, 이로 인해 잦은 연결실패로 인한 불안정한 환경이 조성되어 기존의 유선환경보다 좀 더 어려우며 유선망에서 쓰이던 라우팅 프로토콜들은 ad hoc 망에 적합하지 않게 된다. 본 논문에서는 ad hoc 망에 대한 전반적인 이해와 더불어 ad hoc 망에서 사용되는 여러 라우팅 프로토콜에 대해 알아보고, 그 중 hybrid 기법을 사용하는 ZRP(Zone Routing Protocol)의 성능을 분석하였다. ZRP 프로토콜의 경우 효율적인 사용을 위해선 최적의 존 반경을 사용하는 것이 필수적이다. 그렇지 않을 경우 IARP 또는 IERP 트래픽의 급증으로 인하여 패킷의 전송을 위해 필요로 하는 ZRP 트래픽의 오버헤드를 크게 증가시켜 전체적인 망의 성능이 저하됨을 모의실험을 통하여 확인하였다. 또한 ad hoc 망에서의 QoS 라우팅을 위한 in-band 시그널을 이용한 QoS 경로를 찾는 과정을 제시하였으며 QoS를 보장한 경로에 한하여 실시간 멀티미디어 서비스 등을 가능하게 하는 경로를 보장할 수 있었다.
MANET(Mobile Ad hoc Network)은 기지국(Base Station)이나 AP(Access Point)와 같은 고정된 네트워크 인프라의 도움 없이 임시망을 구성하는 무선 단말 노드들의 집합이다. MANET의 단말들은 단말로서의 데이터 전송 역할 뿐만 아니라 라우터, 서버로서의 역할도 동시에 수행 하여야 한다. 또한 노드의 이동 패턴, 링크 품질, 잔존 배터리의 양 등에 따라 네트워크 토폴로지가 변할 수 있으므로, 모바일 노드들 간의 통신을 위한 경로 설정과 유지가 매우 어렵다. 따라서 효과적으로 모바일 노드 간에 경로를 설정하고 유지하기 위한 라우팅 프로토콜에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 논문에서는 대표적인 On-demand 방식인 AODV 프로토콜을 개선하여 목적지 노드에서 경로 복구 절차를 시작함으로써 기존 설정된 경로를 최대한 이용하여 경로복구 과정에서 제어 트래픽 오버헤드 및 데이터 패킷의 손실을 최소화하기 위한 라우팅 프로토콜을 제안한다.
이동 Ad-Hoc 네트워크는 고정된 기반 망의 도움 없이 이동 노드들 간에 자율적으로 구성되는 망으로서, 모바일 노드 자체적으로 연결이 설정된 무선 네트워크이다. 이러한 이동 Ad-Hoc 네트워크는 유선 네크워크에 비해 보안에 매우 취약하여 네트워크 가입자에 대한 인증과 이동 Ad-Hoc 네트워크에 대한 인증이 매우 취약하다. 또한 사용자의 식별이 보호되지 않는다. 본 논문에서 제안하는 인증 프로토콜은 모바일 네트워크 인증서버가 분배한 임시 인증서를 사용하여 사용자의 식별하고 인증한다.
임시망으로서 애드-혹 네트워크는 네트워크가 설치된 환경이나 구조에 의하여 많은 영향을 받는다. 본 논문에서는 센서 네트워크나 IoT(Internet of Things)와 같은 특수한 통신 환경에서 사용될 것으로 예상되는 격자구조 애드-혹 네트워크의 전송성능을 정보침해가 발생되는 측면에서 분석하고 대응 방안으로 모색하여 본다. 본 논문은 NS-2를 기반으로 한 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 수행하였으며, 성능측정은 응용 서비스로 널리 사용되는 VoIP(Voice over Internet Protocol) 서비스를 대상으로 하였다. 성능 파라미터로는 MOS(Mean Opinion Score)와 호연결율을 사용하였다. 성능분석 결과 침해가 발생되는 애드-혹 네트워크에서 MOS의 경우 랜덤구조가 격자구조에 비하여 성능이 다소 높았고, 호연결율의 경우는 격자구조가 랜덤구조에 비하여 우수한 성능을 보였다.
무선 접속 망(Access Network)에서의 IMSI(International Mobile Subscriber Identity) 노출과 같은 신원 프라이버시(Identity Privacy) 문제는 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서 GSM, UMTS, LTE로 발전해 오는 동안 꾸준히 제기되어 왔으나 아직까지 제대로 해결되지 않고 있다. 3GPP에서는 영구적인 아이디를 대신하여 임시 아이디를 발급하여 사용하고, 사용되는 아이디 간의 연계성(Linkability)을 없애고 주기적인 임시 아이디 갱신을 수행하는 것과 같은 보안 정책을 통해 신원 노출에 어느 정도 감내할 수준으로 유지하고 있다. 그러나 영구적인 아이디가 평문으로 전송되는 경우는 계속 발생하고 있고, 영구 아이디의 경우에는 한번 노출되면 아이디 변경이 불가능하기 때문에 이를 보호하기 위한 수단이 반드시 필요하다. 본 논문에서는 ID 기반 암호(Identity-based Encryption)를 사용하여 접속 망에서 IMSI 같은 영구적인 아이디를 보호하는 기법을 제안하였다. 프로토콜 구조를 단순하게 함으로써 다른 영구적인 아이디 보호에도 적용할 수 있게 하였고, 다른 3GPP AKA(Authentication and Key Agreement) 프로토콜들과 호환되도록 설계하여 현재 운영 중인 3GPP 환경에서도 적용 가능하도록 하였다.
Ad-Hoc망은 어떠한 집중화된 관리 혹은 표준 지원 서비스의 도움 없이 임시 네트워크를 형성시킨 무선 이동 호스트들의 집합으로서 고정된 라우터 없이 이동 호스트들이 라우터로 동작하므로 기존의 라우팅 프로토콜 알고리즘들은 효율적일 수 없다. Ad-Hoc망의 프로토콜은 크게 Table-Driven 경로 선정 알고리즘과 On-Demand 경로선정 알고리즘으로 나눌 수 있고 이론적인 면에서는 On-Demand 경로설정 방식의 절차가 더 효율적인 방식으로 제시되고 있다. 본 논문에서는 On-Demand Ad-Hoc망에서 AODV, DSR 라우팅 프로토콜의 노드 당 처리율을 시뮬레이션을 통해 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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