The idea of Internet of Things (IoT) and the challenges is developed and growing rapidly. The general layered architecture of IoT along with its constituent elements is analyzed and described. Further, the paper provides for a secure construction of the IoT architecture, by tackling security issues at each layer of the architecture. We survey an introduction to industrial IoT systems, the related security and privacy challenges, and an outlook on possible solutions towards security framework for Industrial IoT systems.
IoT는 다양한 디바이스들이 통신을 통해 사용자에게 서비스를 제공하는 환경이다. IoT의 특성으로 인해 데이터들은 이종간의 정보시스템에 분산되어 저장된다. 이러한 상황에서 IoT 엔드 애플리케이션은 데이터가 어디에 있는지 또는 스토리지의 형태가 어떠한지 알 수 없어도 데이터를 액세스할 수 있어야 한다. 이러한 메커니즘을 SD(Service Discovery)라고 한다. 그러나 현재까지의 SD 구조는 물리적 디바이스를 중심으로 탐색하기 때문에 몇 가지 문제점이 발생한다. 첫째, 물리적 위치에 따른 서비스 탐색으로 인해 반환시간이 증대된다. 둘째, 디바이스와 서비스를 따로 관리하는 데이터 구조가 요구된다. 이는 관리자의 서비스 구성복잡도를 증가시킨다. 이로 인해 디바이스 중심의 SD 구조는 실제 IoT에 적용하기에는 적합하지 않은 구조로 되어 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 논문에서는 NSSD(Name-based Service Centric Service Discovery)라는 SD 구조를 제안한다. NSSD는 이름 기반의 중앙집중형 SD를 제공하며 IoT 에지 게이트웨이를 캐싱 서버로 사용해 서비스 탐색속도를 향상시킨다. 기존의 DNS와 DHT 기반 DS 구조와의 시뮬레이션을 통해 NSSD가 평균 반환시간에 있어 약 2배 정도 향상된 성능을 제공함을 입증하였다.
IoT 기반 피트니스 헬스케어 시스템을 이용하면 실내외에서 정확한 운동량을 측정하고 언제 어느 곳에서나 스마트폰으로 필요한 운동정보에 대한 푸시메시지를 받을 수 있고 검색이 가능하여 매우 편리하다. 이 시스템은 운동기구에 있는 센싱장치를 포함한 IoT 모듈, IoT 게이트웨이, 스마트폰, 스마트밴드 및 서버 등이 인터넷으로 연동하게 된다. 본 논문에서는 이와 같은 "IoT 기반 피트니스 헬스케어 시스템"의 소프트웨어를 개발하는데 있어 객체지향 분석 방법인 UML을 이용한 소프트웨어 개발 분석 방법과 플로우차트 및 UI 설계 같은 설계 방법을 보여줌으로써 실무 개발에 적합한 분석/설계 방법을 제시하고자 한다.
IoT 네트워크는 다양한 기기들을 연결하는 구조로서 많은 분야에서 활용되고 있으며 대부분의 연구들은 응용 분야나 플랫폼 설계, 보안 적용 등의 분야에서 수행되었지만 IoT 네트워크의 트래픽 제어에 대한 연구는 많이 진행되지 않았다. 본 논문에서는 IoT 네트워크에서 게이트웨이(싱크 노드)가 처리하는 트래픽을 유형별로 제어할 수 있는 트래픽 쉐이핑 기법을 제안하고 이 모델을 수치해석 방법으로 분석하고 시뮬레이션을 통해 제안 기법의 적합성을 제시하였다. 제안된 트래픽 쉐이핑 기법은 실시간 트래픽을 중심으로 전송하는 게이트웨이와 비실시간 트래픽을 전송하는 게이트웨이로 구분하고 무선 방식이 대부분인 센서 네트워크의 특성을 반영하여 분석하고 전송 처리율을 구하였다. 실험 결과 수치 해석적 분석과 시뮬레이션이 유사한 결과를 보임으로써 제안된 트래픽 제어 기법의 효율성을 확인할 수 있었다.
IoT devices including smart devices are connected with internet, thus they have security threats everytime. Particularly, IoT devices are composed of low performance MCU and small-capacity memory because they are miniaturized, so they are likely to be exposed to various security threats like DoS attacks. In addition, in case of IoT devices installed for a remote place, it's not easy for users to control continuously them and to install immediately security patch for them. For most of IoT devices connected directly with internet under user's intention, devices exposed to outside by setting IoT gateway, and devices exposed to outside by the DMZ function or Port Forwarding function of router, specific protocol for IoT services was used and the devices show a response when services about related protocol are required from outside. From internet search engine for IoT devices, IP addresses are inspected on the basis of protocol mainly used for IoT devices and then IP addresses showing a response are maintained as database, so that users can utilize related information. Specially, IoT devices using HTTP and HTTPS protocol, which are used at usual web server, are easily searched at usual search engines like Google as well as search engine for the sole IoT devices. Ill-intentioned attackers get the IP addresses of vulnerable devices from search engine and try to attack the devices. The purpose of this study is to find the problems arisen when HTTP, HTTPS, CoAP, SOAP, and RestFUL protocols used for IoT devices are detected by search engine and are maintained as database, and to seek the solution for the problems. In particular, when the user ID and password of IoT devices set by manufacturing factory are still same or the already known vulnerabilities of IoT devices are not patched, the dangerousness of the IoT devices and its related solution were found in this study.
본 논문에서는 IIoT(Industrial IoT) 환경의 분산 게이트웨이 시스템(Distributed-gateway System)에서 하위의 수 천 개 이상의 센서로부터 데이터를 전송받는 각 게이트웨이의 작업부하(Workload)를 감소시키고 데이터 처리 속도를 향상시키기 위하여 신경망(Neural network) 알고리즘을 이용한 센서 데이터 할당 기법을 소개한다. 각 센서의 중요도에 따른 Weight와 측정 간격에 따른 Bias를 설정하고 학습과정을 통해 Output weight를 산출하여 데이터를 효율적으로 게이트웨이에 할당시킴으로써 신뢰성과 정확성, 신속성을 확보한다.
본 논문에서는 IIoT(Industrial IoT) 환경의 분산 게이트웨이 시스템(Distributed-Gateway System)에서 사용되는 수 천 개 이상의 센서에서 데이터 전송을 받는 각 게이트웨이의 데이터 처리 속도를 향상시키고 작업 오류를 줄이기 위하여 SVM(Support Vector Machine) 알고리즘을 사용한 센서 데이터 할당 기법을 제안한다. 각 센서의 반복 측정 간격과 중요도에 따라 작업부하(Workload)를 구하고, 이를 순차 반복 비교를 통해 Sub-task 값을 구한다. 이렇게 구해진 Sub-task값을 기준으로 각 게이트웨이에 할당시킴으로써 신뢰성과 정확성, 신속성을 확보한다.
본 연구는 수직형 스마트팜, 즉 식물공장 관리의 디지털화를 위한 시스템의 구현을 위한 프레임워크 설계를 제안한다. 본 연구에서 제안한 디지털 트윈 시스템의 세부 프레임워크 모듈은 1) 스마트 식물공장 트윈 클라이언트 2) 스마트 식물공장 트윈 게이트웨이 및 3) 스마트 식물공장 트윈서버로 구현하였다. 특히 스마트 식물공장 트윈 게이트웨이는 디지털 트윈의 구현을 위한 표준 개방형 하드웨어 플랫폼으로 주로 사용되는 Eclipse Ditto를 사용하여 구현하였다. 또한, 각 요소는 초기화 및 데이터 전송과 같은 메시지 시퀀스를 정의하여 클라이언트, IoT 게이트웨이, 서버와 각기 통신이 가능한 인터페이스를 설계하였다. 본 연구에서 제안된 프레임워크의 검증을 위하여 식물공장에서 별도로 설치한 라즈베리파이를 통해 환경 및 제어데이터를 수집하여 이를 가상환경에 가시화하는 형태의 프로토타입 디지털 트윈 시스템을 개발하였다.
Currently, electricity consumption and feedback mechanisms are being widely researched in Internet of Things (IoT) areas to realise power consumption monitoring and management through the remote control of appliances. This paper aims to develop a smart electricity utilisation IoT platform with a deep belief network for electricity utilisation feature modelling. In the end node of electricity utilisation, a smart monitoring and control module is developed for automatically operating air conditioners with a gateway, which connects and controls the appliances through an embedded ZigBee solution. To collect electricity consumption data, a programmable smart IoT gateway is developed to connect an IoT cloud server of smart electricity utilisation via the Internet and report the operational parameters and working states. The cloud platform manages the behaviour planning functions of the energy-saving strategies based on the power consumption features analysed by a deep belief network algorithm, which enables the automatic classification of the electricity utilisation situation. Besides increasing the user's comfort and improving the user's experience, the established feature models provide reliable information and effective control suggestions for power reduction by refining the air conditioner operation habits of each house. In addition, several data visualisation technologies are utilised to present the power consumption datasets intuitively.
Recently, many changes have been made to people's life patterns as the technological advances in the ICT industry. The fusion of smart phones and various IT technologies has brought people convenience and welfare. A typical example of such fusion is the smart home. However, the existing smart home systems are difficult to be changed or extended. So we design a new smart home system with extensibility that can easily adopt legacy appliances and be scaled up. Among a variety of smart home features, this paper deals with IoT Devices that are responsible for controlling power or transmitting and receiving sensing values, IoT Gateway that connects users and consumer electronics via Internet, and Smart Home Manager that monitors and controls these components in the proposed smart home system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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