자율주행을 현실화하기 위해 각국에서는 관련통신표준을 기반으로 시스템을 구성하고 있으며, 그 중 무선랜 표준을 제정하는 IEEE에서는 IEEE 802.11p와 WAVE 계열표준을 제정하여 차량통신용 무선통신을 지원하고 있다. 최근 저전력 동작이 부각됨에 따라 보조수신기를 활용하는 표준인 IEEE 802.11ba이 진행 중이며, 그 사용 예시에는 V2P 동작을 포함하고 있다. 이때, V2X 통신에 사용되는 무선 랜 표준인 IEEE 802.11p가 IEEE 802.11ba와 같이 사용 될 경우, 기존 IEEE 802.11ba에서의 추가적인 wake-up frame의 전송으로 인해 채널용량이 지나치게 낮아져 지연시간 요구사항을 맞추지 못할 수 있다. 본 논문에서는 차량용 무선랜 표준인 IEEE 802.11p 및 WAVE가 최근 개발되고 있는 저전력 표준인 IEEE 802.11ba 표준과 결합될 때의 시스템 구성방법을 제시하고 성능분석과 고찰을 통해 미래 자율주행 통신에서 IEEE 802.11ba를 이용한 저전력 V2P 동작을 효과적으로 사용하기 위한 고려사항 및 개선 방안을 제시하고자 한다.
현재의 무선랜 표준인 IEEE802.11b가 많은 보안 취약성을 가지고 있는 것은 잘 알려진 사실이다. 특히 IEEEE802.11b에서의 인증은 사용자 인증이 아닌 디바이스 인증에 머물고 있으며, 제공되는 인증 메커니즘들 역시 여러 가지 면에서 취약하다. 한편, IEEE802.1x는 IEEEB02.11b 인증의 취약한 부분을 보완하고 강력한 사용자 인증을 제공할 수 있는 메커니즘으로 개발되었으나 이 역시 AP에 대한 인증을 수행하지 않는 등, 취약한 부분이 있다. 또한 WEP을 통해 제공되는 기밀성 및 무결성 역시 키 스트림 재사용 공격, W 재사용 공격 등에 취약하다. 이에 따라 본 논문에서는 무선랜 환경에 적합한 안전한 사용자 인증 메커니즘 및 기밀성을 제공하는 무선랜 보안 시스템을 제안한다 제안하는 시스템은 IEEE802.1x를 기반으로 하고 TLS를 통해 무선랜의 구성요소인 클라이언트, AP, 인증서버에 대한 사용자 인증을 모두 수행한다. 그리고 동적인 키 분배를 통해 암호통신의 안전성을 향상시킨다.
무선랜은 매체의 특성상 유선보다 메시지의 도청 및 변조가 쉬우므로, 안전한 무선랜의 사용을 위해 IEEE 802.11i, IEEE 802.1x/1aa 등의 표준이 마련되었다. 이들 프로토콜은 RADIUS, EAP-TLS 등과 함께 무선채널의 메시지 인증 및 기밀성을 보장하며 사용자 인증 및 접근제어를 담당한다. 이 논문에서는 무선랜의 상용서비스를 위한 accounting 세션을 IEEE 802.1x의 인증 세션을 이용해 구현하는 방법을 제안하고, 이를 이용해 accounting을 수행하는 state machine을 설계한다. 또한, 무선랜에서 AP와 스테이션간의 무선 보안 채널을 생성하기 위한 키교환 메커니즘을 제시한다. 이 키 교환 메커니즘은 IEEE 802.1aa와 연동이 되도록 설계하였다.
IEEE 802.11 규격에 따른 무선랜은 사설망에서 사용됨은 물론, 공중망 사업자들에 의한 핫스팟 서비스까지 제공되면서 널리 사용되고 있어, 이에 대한 보안의 중요성이 더욱 커져가고 있다. IEEE 802.1x는 랜 접속 서비스를 받고자 하는 시스템이 인증을 거쳐 망을 사용할 수 있도록 하며, IEEE 802.11 키교환 규격은 무선랜에서 암호화를 위하여 사용되는 WEP 키를 교환할 수 있게 한다. 이를 이용하여 타인이 무단으로 망을 사용하거나 도청하는 것을 막는다. 이러한 시스템의 개발을 위하여 기존의 리눅스 용 access point 디바이스 드라이버에 802.1x 가상 포트를 추가하고, 키 교환을 통한 동적 WEP 적용 기술을 설계, 개발하였다.
무선랜에서의 보안문제는 크게 두가지 측면에서 지적할 수 있는데, 첫 번째는 승인된 사용자에게만 접속을 허용하는 접속에 관한 보안이며, 다른 하나는 스니퍼 등을 이용해 무선랜을 통해 전송되는 내용 자체를 몰래 보는 도청 행위를 방어할 수 있는 보안이다. 특히 유선 네트워크와 달리 무선랜에서는 AP(Access Point)만 설치되어 있는 곳이면 누구나 쉽게 AP를 통해 네트워크를 이용할 수 있다. 이에 따라 무선랜에서 보다 중요성이 강조되는 보안문제는 접속에 관한 보안, 즉 사용자 인증이라고 할 수 있다. 그러나 무선랜 표준인 IEEE802.11b에서의 인증은 사용자 인증이 아닌 디바이스 인증에 머물고 있는 실정이며, 이 또한 매우 취약하다. 이에 따라 IEEE802.1x가 강력한 사용자 인증을 제공할 수 있는 메커니즘으로 개발되었다. IEEE802.1x에서는 EAP-TLS, LEAP, PEAP 등의 다양한 사용자 인증 메커니즘의 사용이 가능하다. 이러한 사용자 인증메커니즘은 모두 공개키 암호기술을 이용하고 있어 무선랜 환경에서의 PKI 구축이 요구된다. 본 고에서는 무선랜에서의 사용자 인증 메커니즘에 대해서 알아보고, 유선 네트워크와는 다른 특성을 갖는 무선랜 환경에서 PKI 구축시 고려해야 할 사항들에 대해서 분석하였다.
IEEE 802.11 규격에 따른 무선랜은 사설망에서 사용됨은 물론, 공중망 사업자들에 의한 핫스팟 서비스까지 제공되면서 수요가 더욱 늘어나고 있다. 사용자가 늘어남에 따라, 이에 대한 보안의 중요성 또한 늘어났다. IEEE 802.1X는 랜 접속 서비스를 받고자 하는 시스템이 인증을 거쳐 랜을 사용할 수 있도록 함으로써, 허가 받지 않은 사용자가 무단으로 사용하거나 도청하는 것을 어렵게 한다. 기존의 Linux 용 access point 디바이스드라이버에 802.1X 가상 포트를 추가하고, 이를 제어하는 가상 포트 제어기를 통하여, 사용자 인증 기능이 추가된 access point를 설계, 개발하였다. 개발된 시스템은 embedded Linux 형태의 access point고 사용되어 질 수 있다.
IEEE 802.1x는 802.11b의 사용자 인증 취약성을 보완한 프레임워크로, EAP를 통해 다양한 사용자 인증 메커니즘을 지원한다. 그러나 IEEE 802.1x 역시 인증 프로토콜의 구조적 원인에 의한 서비스 거부 공격과 AP에 대한 인증 및 암호 메커니즘의 부재로 세션 하이재킹 및 중간자 공격 등에 취약하다. 본 논문에서는 IEEE 802.1x 프레임워크의 취약성을 보완하여 강화된 사용자 인증 및 안전한 암호통신 서비스를 제공할 수 있는 무선랜 보안시스템을 제안하고자 한다. 무선랜 보안시스템에서 사용자 인증은 공개키 암호 기술을 이용하여 무선랜 사용자 및 AP, 인증서버간의 상호인증을 수행함으로써 제 3자가 무선랜 사용자, AP 또는 인증서버 등으로 위장하여 통신에 개입하는 것을 방지한다. 또한 동적 키 분배를 통해 사용자와 AP간의 안전한 암호통신을 제공한다.
무선랜 기술은 사설망 내에서의 무선랜 기술을 기반으로 발전해 왔다. 최근 공중망을 기반으로 무선랜 기술이 발전하면서, IEEE 802.11b(1)에서 이루어지던 인증 및 보안 기술로는 안전성을 만족할 수 없게 되었고, 여기에 사용자의 이동성 보장은 필수사항으로 요구되고 있다. 본 논문에서는 지금까지 이루어지던 무선랜 인증 및 보안기술을 사용자의 이동성 보장을 위한 framework으로 발전시키기 위하여 필요한 인증 및 보안기술과, IEEE 802.11b 기반의 무선랜 망에서 필요한 향상된 인증 및 보안기술에 대하여 다양한 관점에서 기술한다. 802.11b 기반으로 이루어지는 보안 및 인증 기술을 보다 향상된 사용자 인증, 데이터 기밀성 향상을 위하여 802.1x(2)기반으로 실현하는 인증기술에 대하여 기술한다. 본 논문의 전개는 이동성을 요구하지 않는 경우의 기본적인 인증 메커니즘인 EAP-MD5(3)기반의 challenge/response 메커니즘과, 이동성을 필요로 하는 경우의 인증을 위한 MIP 인증 메커니즘(4-7)에 대하여 기술한다. 마지막으로 사용자의 증가 및 서비스 영역의 확대로 요구되는 새로운 framework에 대하여 기술한다.
IEEE 802.11 기반의 무선랜 시스템이 초고속 무선 네트워크의 기반구조로 자리 잡아감에 따라 무선단말의 보안성과 이동성에 대한 관심이 날로 증가되고 있다. 그러나 IEEE 802.11i 보안표준을 준수하는 무선단말의 경우 보안성 강화를 위한 IEEE 802.1x 사용자 인증절차를 수행함으로써, 지연이 발생하여 실시간 멀티미디어 서비스에 적합하지 않다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위한 고속 사용자인증 방법을 제안하고 성능분석을 통해 이를 검증하였다. 무선 단말은 핸드오프 시 사용자 인증을 정상적으로 처리해 줄 수 있는 신뢰성 있는 액세스포인트 정보를 제공하고 이를 반으로 선택적인 액세스포인트들에 대한 사전인증을 수행함으로써 고속 사용자인증을 가능하게 한다. 또한, 사전인증을 위해 분배된 액세스포인트 내의 단말의 인증정보를 단말의 핸드오프 상황에 따라 효과적으로 관리함으로써 장시간 단말의 인증정보가 노출되는 문제점을 해결하였다.
DSRC를 활용한 ITS 시스템이 확산됨에 따라, 더 높은 전송 용량 및 전송 신뢰도를 요구하는 ITS 서비스가 개발되고 있다. 이에 따라, 차량 통신 환경에서 높은 전송 용량 및 신뢰성을 지원하는 한편 기존 무선랜 차량 단말들과의 형평성을 보장하기 위해, IEEE에서는 차세대 차량 통신 표준인 IEEE 802.11bd가 제안되었으며, 표준화가 개발 및 진행 중이다. 특히, 높은 전송 용량 지원을 위해, IEEE 802.11bd에서는 20 MHz 대역을 활용한 전송 동작이 지원 및 반영되었다. 본 논문에서는 기존 무선랜 채널 확장 방법을 활용하면서도 차량 통신 환경에서의 기존 단말과의 채널 접근 방법에서의 공정성을 만족하기 위한 채널 접근 방법을 제시한다. 특히, 채널 점유 비율에 따른 주 채널 설정 방법을 통해 기존 단말의 채널 접근 방법과의 공정성을 유지할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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