• 한국정보과학회논문지:정보통신
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• 제33권3호
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• pp.193-200
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• 2006

센서 네트워크는 침입탐지, 원격 감시 등 보안이 꼭 필요한 환경에서 사용될 것으로 예상된다. 이와 같은 센서네트워크에서 기밀성과 같은 보안성을 제공하기 위해서 센서 노드들은 공유키를 가지고 있어야 한다. 현재까지 제안된 기본적인 키 분배 기법은 키가 너무 많이 필요하거나, 노출된 센서에 의해서 키가 너무 많이 노출되는 등 보안 측면에서 취약했다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 확률적 키 분배기법이라는 적은 수의 키로 노드 간의 키 공유를 확률적으로 보장하는 새로운 키 분배 기법이 제안되었다. 그러나 이 기법은 노드 간에 키의 공유가 항상 보장되지 않기 때문에 물리적인 이웃 노드라도 통신을 진행하지 못하게 되어 비효율적인 라우팅이 발생하거나, 별도의 라우팅 프로토콜을 필요로 하는 문제가 있다. 본 논문에서는 쿼럼 시스템(quorum system)을 이용하여, 노드에서 필요로 하는 키의 수를 줄이면서도 이웃 노드와 키 공유를 언제나 보장하는 새로운 키 분배 방법을 제안한다. 또한 노드 분포 정보(deployment knowledge)를 아는 상황에서 쿼럼 시스템을 확장하여 센서 노드에서 필요로 하는 키의 수를 줄이고 보안성과 연결성을 지원할 수 있는 방안을 제시한다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2006년도 춘계학술발표대회
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• pp.1113-1116
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• 2006

Security in wireless sensor networks is very pressing especially when sensor nodes are deployed in hostile environments. To obtain security purposes, it is essential to be able to encrypt and authenticate messages sent amongst sensor nodes. Keys for encryption and authentication must be agreed upon by communicating nodes. Due to resource limitations and other unique features, obtaining such key agreement in wireless sensor network is extremely complex. Many key agreement schemes used in general networks, such as trusted server, Diffie-Hellman and public-key based schemes, are not suitable for wireless sensor networks [1], [2], [5], [7], [8]. In that situation, key pre-distribution scheme has been emerged and considered as the most appropriate scheme [2], [5], [7]. Based on that sense, we propose a new resource-optimal key pre-distribution scheme utilizing merits of the two existing key pre-distribution schemes [3], [4]. Our scheme exhibits the fascinating properties: substantial improvement in sensors' resource usage, rigorous guarantee of successfully deriving pairwise keys between any pair of nodes, greatly improved network resiliency against node capture attack. We also present a detailed analysis in terms of security and resource usage of the scheme.

• 정보처리학회논문지C
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• 제15C권1호
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• pp.1-8
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• 2008

무선 센서 네트워크에서는 센서 노드의 제한된 자원이 보안 기법을 디자인 하는데 많은 영향을 미치기 때문에 적은 자원을 요구하는 보안 연구가 주로 이루어지고 있다. 대칭키 암호는 키 선 분배를 필요로 하지만 요구하는 연산 량이 적기 때문에 센서 네트워크를 위한 보안 연구로 주목받고 있다. 키 선 분배는 전체 네트워크의 통신채널 보안을 위해서 노드를 배치하기 전에 키 또는 키의 재료를 각 노드에 할당하는 것이다. 이와 관련하여 다양한 연구가 이루어 졌지만 연결성과 탄력성은 아직 풀어야할 과제로 남아있다. 따라서 이 논문에서는 무선 센서 네트워크의 연결성 향상과 높은 탄력성을 제공하면서도 적은 자원을 요구하는 그리드 기반의 키 선 분배 기법을 보인다. 제안하는 기법은 평면 기반의 그리드를 이용하여 다항식을 할당하고 키를 생성한다. 제안하는 기법과 다른 키 선 분배 기법들의 네트워크 연결성, 자원의 사용량, 보안성의 비교 분석을 통하여 제안하는 기법의 효율성을 분석하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제33권8C호
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• pp.633-641
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• 2008

무선 센서 네트워크에서는 물리적인 접근과는 무관하게 jamming이나 eavesdropping과 같은 공격이 쉽게 발생하기 때문에 무선 센서 네트워크에서의 보안은 중요한 요구 사항 중에 하나이다. 무선 센서 네트워크에서 보안을 향상시키기 위해 최근 키 관련 기법들이 활발히 연구되고 있지만 현재까지 연구된 기법들은 노드가 공유하고 있는 공유키의 발견을 위하여 시간과 에너지가 많이 소요되므로 무선 네트워크 환경에 적합하지 않다. 특히, 무선센서 네트워크를 구성하고 있는 구성 요소 중 게이트웨이 역할을 담당하는 노드의 안정성은 여러 보안 공격에 취약하다. 따라서, 이 논문에서는 확률적 키에 의존하지 않으면서 게이트웨이 역할을 담당하는 노드의 안전성을 향상시키기 위해 랜덤 키 사전 분배 기술과 이중 해쉬 체인을 조합한 키 사전 분배 기법을 제안한다. 제안 기법은 기존 기법보다 적은 저장 공간과 강한 보안 강도를 유지할 수 있기 때문에 동일 보안 강도를 가지고 있는 기존 기법들보다 효율성이 좋고, 작은 크기의 키 생성 키 셋을 사용하기 때문에 네트워크 확장성에 효율적이며 센서노드의 저장 오버헤드를 크게 줄일 수 있다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제3권2호
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• pp.195-208
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• 2009

In this paper, we introduce a grid-based key pre-distribution scheme in wireless sensor networks, which aims to improve the connectivity and resiliency while maintaining a reasonable overhead. We consider simplification of the key establishment logic and enhancement of the connectivity via plat polynomial assignment on a three-dimensional grid for node allocation and keying material assignment. We demonstrate that our scheme results in improvements via a detailed discussion on the connectivity, resource usage, security features and resiliency. A comparison with other relevant works from the literature along with a demonstrated implementation on typical sensor nodes shows the feasibility of the introduced scheme and its applicability for large networks.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제2권5호
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• pp.222-238
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• 2008

In this paper, the random key pre-distribution scheme introduced in ACM CCS'02 by Eschenauer and Gligor is reexamined, and a generalized form of key establishment is introduced. As the communication overhead is one of the most critical constraints of any successful protocol design, we introduce an alternative scheme in which the connectivity is maintained at the same level as in the original work, while the communication overhead is reduced by about 40% of the original overhead, for various carefully chosen parameters. The main modification relies on the use of a two-level key pool design and two round assignment/key establishment phases. Further analysis demonstrates the efficiency of our modification.

• 전자공학회논문지CI
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• 제42권6호
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• pp.29-36
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• 2005

다가올 유비쿼터스 컴퓨팅 환경에서 RFID(Radio Frequency IDentification)는 사물에 대한 인식과 차별화된 정보 제공의 수단으로 사용될 것이다. 하지만 RFID에 대한 보안서비스는 아직까지 미흡한 실정으로 이에 대한 대책 마련이 시급하다. 본 논문에서는 RFID 시스템에 대한 도청과 위조 및 변조 문제와 프라이버시 문제를 해결하기 위한 방안으로 RC5 암호 알고리즘과 Re-Distribution 프로토콜을 사용해 이에 대한 해결책을 제시하고자 한다. 먼저 Pre-Distribution 프로토콜을 사용해 RFID 시스템에서의 2가지 주체인 태그와 리더에서 사용할 비밀키를 생성하여 분배한다. 이를 토대로 가변적이고 적은 자원 사용량을 갖는 RC5 암호 알고리즘을 이용해 RFID 시스템에 요구되는 보안 서비스를 제공할 수 있다. 제안한 안전한 RFID 시스템의 성능평가를 위해 ATmega128 환경에서의 시뮬레이션 결과를 나타내었다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제43권7호
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• pp.1-13
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• 2006

본 논문에서는 계층적인 이동 센서 네트워크에서 하위 센서 노드의 인증이나 센싱된 정보의 암호화를 위해 사용할 수 있는 키를 관리하기 위하여 키 선분배를 기본으로 키 재분배 방법을 제공하는 키 관리 메커니즘을 제안한다. 본 키 관리의 특징은 첫째, 중앙 관리의 약점을 극복하기 위해 키 관리를 sink 노드뿐 아니라 aggregator 노드들에 분산시켰다. 둘째, sink 노드는 회귀모델을 사용해 키를 생성 관리하여 이미 분배된 키에 대해서는 어느 노드에게 어떤 키를 분배했는지 또는 그 키 자체를 저장하지 않고, 노드가 메시지에 첨부하여 전해주는 키 정보를 이용해 사용된 키를 간단히 계산하기 위한 정보만 저장하고 있다. 한편 기존 키 선분배에서는 키 선분배 후 키의 갱신에 대한 메커니즘이 제공되지 않았고, 네트워크 내 센서 노드가 확장되는 경우 이를 지원하도록 키 정보를 확장하기가 용이하지 않다는 단점이 있다. 이에 본 논문의 세 번째 특정으로써 기존 키 선분배 방식에서 제공되었던 센서 포획에 대한 탄력성(resilience), 즉 ${\lambda}$-security 특성을 제공하면서, 넷째 기존 방법의 단점을 보완하기 위해 노드 확장 시 키 풀의 확장이 용이하고, 배치된 노드에 대한 주기적인 키 재분배를 통해 키의 신규성(freshness)을 제공하며, 이동 노드에 대해 새로운 키 분배 방법을 제공하는 특징을 갖고 있다. 다섯째, 본 메커니즘은 키와 노드간의 매핑관계를 고정시키지 않음으로써 노드의 익명성 및 노드 이동 시 불추적성을 제공하고 있다. 마지막으로 본 논문에서는 기존 키 관리와의 특정 비교와 통신 계산 메모리 측면에서의 오버헤드 분석을 통해 제안된 키 관리의 성능을 분석한다.

• 정보보호학회논문지
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• 제30권6호
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• pp.975-980
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• 2020

무선 센서 네트워크 보호를 위해 다양한 키 분배 및 관리 기법들이 제안되었지만 대부분 2차원(2D) 환경만을 고려한 시뮬레이션 및 성능 실험을 수행하였다. 본 논문에서는 실제 환경 3차원(3D) 지형적 특성이 키 사전 분배 기법에 미치는 영향을 알아보기 위해 Full Pairwise (FP) 기법, Random Pairwise (RP) 기법, 두 가지를 결합한 Full and Random Pairwise (FRP) 기법의 성능을 2D 환경과 3D 환경에서 비교분석한다. 실험을 위해 Blender와 Unity 등의 3차원 그래픽 툴과 네트워크 시뮬레이터인 NS-3를 활용한다. 결과적으로, 실제 3차원 지형에 따라 각 기법의 성능에 차이가 있음을 확인하였으며 배치 오류를 고려한 위치 기반 분배 기법인 FRP가 여러 측면에서 가장 효율성이 높음을 확인하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제29권7C호
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• pp.1015-1023
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• 2004

임의의 두 노드사이에 전송되는 데이터를 보호하기 위해서 단 대 단 키 설정은 필수적이다. 그러나 동적으로 위상이 변화하고, 동일한 권한을 갖는 노드로 구성되는 Ad-Hoc네트워크 환경에서 선행 키 분배는 비현실적인 가정이다. 본 논문은 Ad-Hoc네트워크에서 미리 키를 분배하지 않고 두 노드사이에 단 대 단 키를 설정하는 방안을 제안한다. 제안하는 방안은 Diffie-Hellman 키교환 방법을 기반으로 한다. 제안하는 방안은 키를 교환하는 과정에서 임의의 해쉬체인 값들을 이용하여 교환되는 Diffie-Hellman값의 위조를 방지한다. 따라서 제안하는 단 대 단 키 설정 방안은 man-in-the-middle공격에 대해 해쉬함수의 안전성만큼 안전하다. 실험결과는 제안된 방안이 선행 키 분배 방법에 비해 키 설정 과정에서 전송되는 메시지 수를 크게 감소시킴을 보여준다. 또한 실험결과를 통해 제안된 방안이 상대적으로 확장성이 높은 것으로 평가되었다.