• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제10권4호
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• pp.239-248
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• 2005

대규모 무선 센서 네트워크는 네트워크의 신뢰성과 에너지 효율을 동시에 고려해야 한다. 네트워크의 신뢰성을 높이기 위해서는 유니 캐스트 기반 데이터 전송 방법보다 브로드캐스트 기반 데이터 전송 방법을 사용해야 한다. 최근 발표된 GRAdient Broadcast (GRAB)는 브로드캐스트 기반 데이터 전송으로 네트워크의 신뢰성을 높일 수 있다. 하지만 한 개의 sink를 사용하기 때문에 네트워크 전체 에너지를 고르게 사용하지 못한다. 결국 네트워크의 동작 시간이 단축되는 단점이 있다. 이에 본 논문에서는 대규모 무선센서 네트워크에 적합한 Selective Multi Sink Gradient Broadcast (SMSGB)를 제안한다. SMSGB 는 여러 개의 sink를 사용하여 네트워크를 구성하고 한 개의 sink만 데이터를 수집한다. 특정한 이벤트가 발생이 되면 다른 sink가 데이터를 수집하게 된다. 이러한 방법을 통해 전체 네트워크의 에너지를 고르게 소모 할 수 있다. 또한 GRAB와 동일한 브로드캐스트 기반 데이터 전송으로 대규모 무선 센서 네트워크에서 신뢰성을 보장할 수 있다. 기존의 GRAB와 SMSGB를 비교한 모의실험을 통해 GRAB와 비슷한 신뢰성을 유지하면서 GRAB보다 SMSGB의 네트워크 동작 시간이 약 18% 이상 연장됨을 보인다.

• 정보처리학회논문지C
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• 제13C권5호
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• pp.541-548
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• 2006

센서 네트워크는 유비쿼터스 컴퓨팅 환경을 실현하기 위한 네트워크로 센싱 및 통신 능력으로 인간이 접근하기 어려운 다양한 곳에 설치되어 감시나 탐지 등을 통하여 데이터를 수집한다. 이러한 환경의 구현을 위하여 센서 네트워크에서 센서 노드가 수집한 데이터는 사용자에게 전달될 때 안전한 통신을 보장하기 위해 데이터의 암호화가 필요하다. 따라서 초소형, 빈번한 데이터 이동, 제한적인 계산 능력 및 저장 능력 그리고 배터리 전력 사용이라는 특성을 갖는 센서 노드에 알맞은 암호화를 위한 키 관리 구조가 요구된다. 본 논문은 계층 구조를 가진 센서 네트워크에 적합한 키 관리 메커니즘을 제안한다 센서 노드는 자신의 부모 노드에게 데이터를 전달하므로 모든 센서 노드에게 데이터를 보내는 기존의 방식보다 데이터 라우팅에 소모되는 에너지를 줄일 수 있다. 그리고 센서 노드는 각 계층에 따라 다른 능력을 가지고 있으며, 능력에 따라 센서 노드에게 다른 키 생성 프로토콜을 적용한다. 본 논문에서는 키 생성을 위한 정보를 공유하는 센서 노드의 수에 제한을 두어 키가 노출되었을 때 피해 범위를 줄인다. 또한 각 센서 노드는 키 갱신을 수행하여 새로운 키를 사용하며 효과적으로 안전한 데이터 암호화를 위하여 각 계층별로 다른 주기에 따른 키 갱신을 수행한다. 따라서 데이터를 보다 안전하게 암호화하며 효율적으로 키 갱신을 수행할 수 있다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.2207-2216
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• 2012

최근 휴대폰과 같은 무선 인터넷 환경과 자원의 제약을 크게 받는 무선 센서 네트워크(wireless sensor network) 등에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 신뢰성과 안전성이 보장된 센서 네트워크 구축을 위해 전반적으로 보안에 관한 연구가 반드시 필요하다. 센서 네트워크 보안을 위한 한 가지 방안으로 암호학적으로 안전한 알고리즘 개발이 필요하며, 따라서 본 논문에서는 휴대폰과 같은 무선 인터넷 환경, 무선 센서 네트워크, DRM(Digital Right Management) 등과 같은 실시간처리가 필요한 분야에 사용할 목적으로 소프트웨어 및 하드웨어 구현이 쉬운 128비트 스트림 암호 AA128을 제안한다. AA128은 278비트 Arithmetic Shift Register(ASR)과 비선형 변환의 두 부분으로 구성된 스트림 암호이며, 비선형 변환은 혼잡함수(Confusion Function), 비선형변환(SF0 ~ SF3)과 표백(Whitening)을 사용하여 구성된다. 제안한 AA128은 AES와 Salsa20보다 수행 속도가 빠르고, 안전성 또한 현대 암호 알고리즘에서 요구하는 조건을 만족하고 있다. 하드웨어 시뮬레이션 결과를 통해 제안한 알고리즘이 실시간 처리가 필요한 어플리케이션의 속도 요구사항을 만족시키는 성능을 가지고 있음을 보였다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제26권4호
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• pp.267-272
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• 2016

무선 센서 네트워크는 제약적인 하드웨어 자원과 무선 통신의 특징으로 인해 외부 침입에 취약하다. 따라서 공격자는 네트워크에 침입하여 싱크홀 공격을 시도할 수 있다. 이러한 싱크홀 공격을 방지하기 위해서 INSENS가 제안되었다. INSENS는 세 개의 대칭키를 사용하여 싱크홀 공격을 방지한다. 하지만 INSENS는 노드의 훼손을 고려하지 않기 때문에 훼손된 노드를 통해 싱크홀 공격이 다시 발생한다. 본 논문에서는 훼손된 노드를 통해 발생하는 싱크홀 공격을 이웃 노드들의 상태 정보를 사용하여 방지하는 기법을 제안한다. 제안 기법은 i) 공격을 안전하게 방지하여 네트워크의 신뢰성을 향상하고, ii) 에너지 소비 절감을 목표로 한다. 실험 결과 제안기법은 보고서의 신뢰성을 평균 71.50% 향상하고 에너지 소비를 평균 19.90% 절감한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제7권9호
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• pp.2213-2231
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• 2013

Compressed sensing is a novel technology used in the field of wireless communication and sensor networks for channel estimation, signal detection, data gathering, network monitoring, and other applications. It plays a significant role in highly secure, real-time, well organized, and cost-effective data communication in smart-grid (SG) systems, which consist of multi-tier network standards that make it challenging to synchronize in power management communication. In this paper, we present a multi-layer communication model for SG systems and propose compressed-sensing based data transmission at every layer of the SG system to improve data transmission performance. Our approach is to utilize the compressed-sensing procedure at every layer in a controlled manner. Simulation results demonstrate that the proposed monitoring devices need less transmission power than conventional systems. Additionally, secure, reliable, and real-time data transmission is possible with the compressed-sensing technique.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제10권2호
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• pp.151-157
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• 2010

MEMS(Micro Electro-Mechanical Systems) 분야의 급격한 발전은 저비용의 정보 처리 센싱 능력을 갖춘 센서의 발전에 박차를 가했다. 이러한 기술의 흐름은 강력하고 높은 확장성을 가지는 WSNs(Wireless Sensor Networks)을 위하여 더 많은 센서 간 연결을 위한 연구가 진행되고 있는 실정이다. WSNs의 자원부족, Ad-hoc 배치방법, 보다 광대해지는 규모는 센서 간 통신에서 안전성을 보다 중요한 문제로 인식하게 하고 있다. 센서 네트워크의 주요 고려사항은 에너지 효율이기 때문에, 보안 기술은 통신에서의 보안 특징과 그것을 수행하기 위해 계산해야하는 오버헤드 간 균형을 맞춰야한다. 본 논문에서는 새로운 보안 인식 다중경로 위치기반 라우팅 프로토콜을 개발하기 위하여 위치정보와 전송확률을 결합한다. 네트워크 시뮬레이터(ns-2)를 실행한 결과 보다 나은 성능을 얻을 수 있음을 알 수 있다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권11호
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• pp.4367-4386
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• 2015

The concept of Internet of Things (IoT) has shed new light on WSN technologies. MAC protocol issues improving the network performance are important in WSNs because of the increase in demand for various applications to secure spectrum resources. Cognitive radio (CR) technology is regarded as a solution to the problems in this future wireless network. In recent years, energy efficiency has become an issue in CR networks. However, few relevant studies have been conducted. In this paper, an energy-efficient non-overlapping channel MAC (ENC-MAC) for CR-enabled sensor networks (CRSNs) is proposed. Applying the dedicated control channel approach, ENC-MAC allows the SUs to utilize channels in a non-overlapping manner, and thus spectrum efficiency is improved. Moreover, the cooperative spectrum sensing that allows an SU to use only two minislots in the sensing phase is addressed to en-hance energy efficiency. In addition, an analytical model for evaluating the performance, such as saturation throughput, average packet delay, and network lifetime, is developed. It is shown in our results that ENC-MAC remarkably outperforms existing MAC protocols.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제17권6호
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• pp.1706-1727
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• 2023

Under Water Sensor Networks (UWSN) has gained attraction among various communities for its potential applications like acoustic monitoring, 3D mapping, tsunami detection, oil spill monitoring, and target tracking. Unlike terrestrial sensor networks, it performs an acoustic mode of communication to carry out collaborative tasks. Typically, surface sink nodes are deployed for aggregating acoustic phenomena collected from the underwater sensors through the multi-hop path. In this context, UWSN is constrained by factors such as lower bandwidth, high propagation delay, and limited battery power. Also, the vulnerabilities to compromise the aquatic environment are in growing numbers. The paper proposes an Energy-Efficient standalone Intrusion Detection System (EEIDS) to entail the acoustic environment against malicious attacks and improve the network lifetime. In EEIDS, attributes such as node ID, residual energy, and depth value are verified for forwarding the data packets in a secured path and stabilizing the nodes' energy levels. Initially, for each node, three agents are modeled to perform the assigned responsibilities. For instance, ID agent verifies the node's authentication of the node, EN agent checks for the residual energy of the node, and D agent substantiates the depth value of each node. Next, the classification of normal and malevolent nodes is performed by determining the score for each node. Furthermore, the proposed system utilizes the sheep-flock heredity algorithm to validate the input attributes using the optimized probability values stored in the training dataset. This assists in finding out the best-fit motes in the UWSN. Significantly, the proposed system detects and isolates the malicious nodes with tampered credentials and nodes with lower residual energy in minimal time. The parameters such as the time taken for malicious node detection, network lifetime, energy consumption, and delivery ratio are investigated using simulation tools. Comparison results show that the proposed EEIDS outperforms the existing acoustic security systems.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제10권2호
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• pp.14-24
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• 2010

무선 센서 네트워크에서는 센서 노드의 제한된 자원으로 동작하기 때문에 클러스터 기반의 라우팅 방법을 통해 네트워크의 수명을 향상시키고 있다. 본 논문에서는 클러스터 기반의 라우팅 기법이 가진 에너지 효율을 최대화하기 위해 방향, 거리, 밀도, 그리고 잔여 에너지량을 사용하고자 한다. 상위 클러스터 헤드의 방향 정보를 이용하여 새로운 클러스터 헤드를 자율적으로 선출할 때 고립 노드의 발생 빈도를 최소화하고, 거리 정보를 이용하여 셋업 단계에서 새로운 클러스터와 이전의 클러스터 모두에 포함되어 정보를 갱신할 필요가 없는 센서 노드들을 슬립 모드로 전환하여 에너지 소모를 줄이며, 단지 새로 가입되는 센서노드만 정보 교환함으로써 불필요한 에너지 소비를 줄이고자 한다. 뿐만 아니라, 클러스터 기반의 라우팅 기법에서 내부나 외부의 공격에 강한 키 관리 기법을 통해 안전하고 에너지 효율적인 통신이 가능하도록하여 전체적인 네트워크 효율을 높이고자 한다. 따라서 전체 네트워크내의 멤버들에게 클러스터 헤드가 될 수 있는 안전하고 균등한 기회를 주고자 하는 클러스터 헤드 선출 기법을 제안한다.

• 정보보호학회논문지
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• 제31권6호
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• pp.1247-1260
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• 2021

최근, 무선 센서 네트워크에서 더욱 효율적인 노드의 에너지 관리를 위해 센서 데이터를 대신 수집해주는 모바일 싱크 노드에 관한 연구가 있었다. 대표적인 모바일 싱크 노드로는 UAV (Unmanned Aerial vehicle)가 사용되며, 학계에서는 최적의 UAV 경로를 계산하는 알고리즘을 제시하는 위주로 IoD (Internet of Drones) 환경의 급격한 발전을 만들어냈다. 동시에, 보안 관점에서 다수의 노드와 세션키를 효율적으로 만들어야 하는 IoD의 특성에 맞춰 상호 인증 및 안전한 키 교환을 목표로 하는 기법들이 몇몇 제시되었다. 하지만, 모바일 싱크 노드 환경에서의 안전한 통신을 제안한 대부분 논문은 종단 간 데이터 프라이버시가 지켜지지 않았다. 따라서 본 논문에서는 모바일 싱크 노드와 센서 노드 간 인증부터 모바일 싱크 노드가 센서 데이터를 기지국까지 안전하게 중계하는 통합적 보안 모델을 처음으로 제안한다. 또한, 제안한 프로토콜의 안전성을 비공식적으로 입증하고 알려진 다양한 공격으로부터 안전함을 보인다. 마지막으로 기존에 제시된 IoD 환경에서 안전한 키 교환을 주제로 한 기법들과 통신 오버헤드를 비교해 본 논문에서 제시한 기법이 우수하다는 것을 보여준다.