• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제7권8호
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• pp.2042-2060
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• 2013

In wireless sensor networks (WSNs), energy efficiency is one of the most essential design considerations, since sensor nodes are resource constrained. Group communication can reduce WSNs communication overhead by sending a message to multiple nodes in one packet. In this paper, in order to simultaneously resolve the transmission security and scalability in WSNs group communications, we propose a hierarchical cluster-based secure and scalable group key management scheme, called HRKT, based on logic key tree and route key tree structure. The HRKT scheme divides the group key into cluster head key and cluster key. The cluster head generates a route key tree according to the route topology of the cluster. This hierarchical key structure facilitates local secure communications taking advantage of the fact that the nodes at a contiguous place usually communicate with each other more frequently. In HRKT scheme, the key updates are confined in a cluster, so the cost of the key updates is reduced efficiently, especially in the case of massive membership changes. The security analysis shows that the HRKT scheme meets the requirements of group communication. In addition, performance simulation results also demonstrate its efficiency in terms of low storage and flexibility when membership changes massively.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제9권9호
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• pp.105-113
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• 2009

클러스터 기반의 라우팅 기법에서의 안전한 데이터 통신을 위해서는 기존의 키 관리 방식은 적합하지 않다. 왜냐하면 클러스터 기반에서는 매 라운드 마다 클러스터 헤드가 변경되기 때문에, 안전한 통신을 위해 각 멤버 노드들과 인증이나 공유키 설정 단계를 거쳐야 한다. 또한 기존의 키 관리 메커니즘에서는 대부분 센서 네트워크 안의 모든 노드에 대해 이동성을 부여하지 않았기 때문에, 노드의 이동성을 고려하게 되면 안전한 통신을 위한 커다란 오버 헤드가 발생한다. 따라서 본 논문에서는 이동성과 새로운 노드의 삽입이 빈번한 경우에도 안전하고 효율적인 클러스터 기반에 적합한 키 관리 메커니즘을 제안한다.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.13-18
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• 2011

Security supports are a significant factor in mobile ad hoc networks. Especially in dynamic topologies, considering cluster, key management is essential to provide a secure system. Recently, Li-Liu proposed iD-based multiple key management scheme for cluster-based ad hoc networks. However, we found the security weakness of their scheme. In this paper, we analyze the security of Li-Liu's scheme and show that master secret key and fragment of the master secret key can be revealed to compromised CHs and nodes. Furthermore, we propose a solution to improve the scheme against disclosure of the share key and the master secret key even though system parameters are opened to compromised nodes and modify the Li-Liu's scheme fitted for a scalable networks. The improved IMKM scheme could be usefully applied in dynamic cluster-based MANETs such as the military battlefields, mobile marketplace and VANETs.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권11호
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• pp.5487-5495
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• 2012

무선 센서 네트워크 환경에서 클러스터키 등의 보안키를 적용하기 위한 중요한 고려 사항은 보안키 갱신이 안전하게 이루어져야 하고, 보안키 갱신 시 요구되는 시간과 비용이 적어야 한다는 점이다. 각 센서 노드는 제한된 에너지를 보유하기 때문에 보안키 갱신에 소모되는 에너지가 클 경우 전체 네트워크 수명에 많은 영향을 준다. 따라서 안전하고 에너지 효율적인 보안키 관리 방법이 요구된다. 본 논문에서는 그룹을 기반으로 한 에너지 효율적인 클러스터키 관리 방안을 제안한다. 제안하는 방법에서 대규모 센서 네트워크에서 안전하고 효율적인 키 관리를 위해 5개의 보안키를 사용하고, 섹터, 클러스터 및 그룹 수준의 보안 적합도를 관리하여 보안키 갱신 주기 및 보안에 사용되는 다항식의 차수를 차별화시킨다. 실험을 통해 이전의 보안키 관리 기법보다 네트워크 에너지 효율성이 향상됨을 입증한다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제8권5호
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• pp.549-553
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• 2010

Lim et al. proposed a Hybrid Group Key Management scheme for Hierarchical Self-Organizing Sensor Network in 2008 to provide a secure way to pass down the group key for cluster-based communication. This paper presents two practical attacks on the scheme proposed by Lim et al. by tampering sensor nodes of a cluster to recover necessary secret keys and by exploiting the IDS employed by the scheme. The first attack enables a long-term but slow data fabrication while other attack causes more severe DoS on the access to cluster sensor nodes.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제12권5호
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• pp.870-878
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• 2008

센서 네트워크를 구성하는 센서 노드는 대부분 보안성이 낮으며, 낮은 연산 능력과 적은 저장 용량으로 효율적인 보안 알고리즘을 적용할 수 없다. 따라서 불법적인 노드의 침입을 억 제할 수 없으며, 센서 노드의 전송 알고리즘만 알게되면 전송되는 정보를 쉽게 도청 할 수 있는 문제점을 갖게 된다. 본 논문에서는 센서 네트워크를 클러 터로 구분하고, 클러스터 내에서 센서 노드가 안전하게 정보를 전송할 수 있으며 불법적인 센서 노드의 침입을 억제할 수 있는 극좌표를 이용한 클러스터 기반의 센서 네트워크의 키 관리기법을 제안한다. 제안된 기법에서는 클러스터 내에서 모든 센서 노드는 CH(Cluster Header)가 제공하는 피벗값을 기반으로 인증키를 설정하도록 하고있다. 시뮬레이션 결과 기존의 페어 와이즈(pair-wise) 기법에 비하여 키 관리측면에서 안전한 키 관리와 불법적인 노드의 침입을 억 제할 수 있는 우수함을 증명하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제1권1호
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• pp.1-17
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• 2007

This paper proposes and analyzes a scalable and an efficient cluster based group key management protocol by introducing identity based infrastructure for secure communication in mobile wireless sensor networks. To ensure scalability and dynamic re-configurability, the system employs a cluster based approach by which group members are separated into clusters and the leaders of clusters securely communicate with each other to agree on a group key in response to changes in membership and member movements. Through analysis we have demonstrated that our protocol has a high probability of being resilient for secure communication among mobile nodes. Finally, it is established that the proposed scheme is efficient for secure positioning in wireless sensor networks.

• 디지털산업정보학회논문지
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• 제13권3호
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• pp.43-51
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• 2017

MANET consists of only wireless nodes having limited processing capability. It processes routing and data transmission through cooperation among each other. And it is exposed to many attack threats due to the dynamic topology by movement of nodes and multi-hop communication. Therefore, the reliability of transmitted data between nodes must be improved and security of integrity must be high. In this paper, we propose a method to increase the reliability of transmitted data by providing a secure cryptography protocol. The proposed method used a hierarchical structure to provide smooth cryptographic services. The cluster authentication node issues the cluster authentication key pair and unique key to the nodes. The nodes performs the encryption through two steps of encryption using cluster public key and block encryption using unique key. Because of this, the robustness against data forgery attacks was heightened. The superior performance of the proposed method can be confirmed through comparative experiment with the existing security routing method.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제44권11호
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• pp.67-77
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• 2007

센서 네트워크에서 센서 들의 통신키를 주기적으로 혹은 필요에 의해 갱신하는 것은 매우 중요한 문제이다. 동적인 키관리의 효율성을 기하기 위해, 센서 네트워크는 클러스터 구조를 도입하고 각 CH(Cluster Head)가 클러스터 내의 키를 관리하도록 한다. 그러나, 이러한 클러스터 기반 센서 네트워크에서 CH는 공격의 목표가 되기 쉽고, CH들의 오염은 네트워크 전체에 큰 위협을 가져온다. 본 논문에서, 우리는 CH들의 오염에 강건한 주기적인 키 갱신 방안을 제안하였다. 먼저, 제안방법은 CH가 관리하는 센서들의 수를 줄이고 CH들이 주기적으로 변경되게 함으로써, CH의 오염에 따른 영향을 최소화 한다. 둘째, 제안방법은 임의의 CH와 BS(Base Station)간의 키 설정에 다른 센서노드들을 참가시켜 공격자들을 혼란에 빠뜨린다. 우리는 수치적인 분석을 통해 제안방법이 다른 키 관리 방법들에 비해 안전하고 CH들의 오염에 강건함을 증명하였다.

• 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.