Earticle

현재의 네트워크 프로토콜은 대부분의 계층에서 Broadcast를 기반으로 설계/구현되어 불필요한 데이터가 overhear 되는 등 에너지 측면에서 비효율적이다. 예를 들어 이더넷 프로토콜의 경우, 전송충돌 감지를 위해 송신자를 제외 한 모든 노드들은 항상 NIC를 Active 상태로 유지해야 하며, overhearing을 통해 자신에게 전송되는 프레임을 인 지해야 한다. 이러한 대기 상태의 유휴 전력 소모를 최소화하기 위해서는 송신자와 수신자만의 Active 상태로 유지 되어야 하며, 패킷 송수신이 발생 시 그 외 노드들은 Idle 상태가 유지되도록 하는 Broadcast 기반이 아닌 Active/Idle 상태 전환을 통한 Unicast 기반의 MAC 프로토콜 설계가 필요하다. 본 논문에서는 이러한 에너지 비 효율성을 관련 연구들의 조사와 실제 네트워크 모니터닝 및 분석들 통해 에너지 효율적인 유선 네트워크 프로토콜 의 필요성을 지적하고 계층 별 네트워크 프로토콜의 설계 방향을 논의한다. 즉, peer-to-peer connection 생성하 는 기존의 네트워크 프로토콜과는 달리 서비스 그룹 별 connection 관리를 통해 동일 context 패킷의 중복 전송을 최소화 하는 에너지 효율적인 네트워크 프로토콜(MAC, 라우팅, 트랜스포트)을 설계가 필요하다.

The current network protocols for wired networks are usually based on message broadcast to detect a peer, which leads to repeatedly overhear the packets not destined to itself. These frequent unnecessary overhearing may cause an huge energy inefficiency in the view of the global Internet. For example, the Ethernet protocol always keeps its NIC alive to sense the bit transmission signal to avoid a collision and should receive even the packets not destined to itself to determine a proper arrival. Thus, to save an energy, a sleep-and-wake mechanism not on broadcast but by on unicast needs to be incorporated. In this paper, we point out the energy inefficiency over the wired network through a related work survey and an analysis in packet monitoring. Based on the observation, we also discuss some energy efficient design policies for MAC, routing, and transport protocols over energy efficient wired networks.

The performance of traditional routing protocols for mesh networks can decrease significantly in disaster recovery situations due to dynamic changes to the network environment. A number of multi-path routing protocols have been proposed to address such issues. MMQR is a multi-path routing protocol for OFDM?TDMA mesh networks which use multiple paths that can be replaced immediately by one another in case of link failures. In this paper we extend the MMQR such that the alternative paths are reordered adaptively as the communication environment changes based on the heuristic model of attractor selection mechanism by which biological entities are known to adapt to dynamically changing environment. Simulation results show that the multi-path routing protocol with attractor selection mechanism outperforms existing multi-path routing protocols in terms of packet delivery ratio, throughput and QoS.

무선센서 네트워크에서 안전한 데이터 수집은 중요한 보안이슈 중에 하나이다. 일반적으로 안전한 데이터 수집이란 데이터 자체의 보안과 안전한 전송 경로 확보를 의미한다. 본 논문은 이와 같은 관점에서 무선센서 네트워 크에서 안전한 데이터 수집 프로토콜을 제안한다. 제안하는 프로토콜은 계층형 센서네트워크를 고려한 계층형 키 보 안 기법과 안전을 보장할 수 있는 전송경로 설정을 핵심적으로 제시한다. 프로토콜은 네트워크 부하를 최소화 할 수 있도록 최적화 되었으며 네트워크 공격으로 인해 발생하는 문제점을 효과적으로 차단한다. 성능평가 결과 제안하는 프로토콜은 네트워크 퍼포먼스를 고려한 데이터 수집에 효율적이다. 데이터 수집 시 안전을 확보하기 위한 보안 분 석 역시 검증해 보았다.

A secure data gathering in a Wireless Sensor Network(WSN) has given attention to one of security issues. In general, the process of secure data gathering causes difficulties: one process is exchanging the secured data and the other is constructing secured data path. The previous studies have been resolving the difficulties in terms of two problems: security and data gathering in WSNs. However, a WSN requires a protocol that has to guarantee a security of path between sensors and sink, or a cluster head. Thus how to gather data securely is an important issue. In this paper, we propose a secure data gathering protocol over WSNs, which consists of hierarchical key settlement and secure path construction, and aims at tackling two problems. The proposed protocol causes little overhead to sensor nodes for secured key settlement and path construction. This work provides security analysis focused on the key settlement protocol and evaluates network performance for the proposed data gathering protocol through simulation.

무선인체영역네트워크(WBAN)는 다수의 생체 센서로부터 발생되는 상관 트래픽 전송 특성을 지닐 수 있다. 상관 트래픽은 WBAN에서 발생하는 하나의 이벤트에 대하여 연관된 다수의 센서들의 측정 정보를 동시에 관찰자에게 전송해야 하는 트래픽을 의미하며, 이로 인해 짧은 시간 동안 네트워크 혼잡이 증가하는 현상이 발생할 수 있다. 상관 트래픽 처리를 위해 경쟁 기반의 채널 접속 기법을 사용한다면 채널 센싱과 충돌 해소 처리를 위한 상당한 오버헤드가 발생할 수 있다. 상관 트래픽 처리에서는 다수의 센서들이 상관 트래픽을 동시에 전송하기 때문에 개별적 충돌 해소 처리 대신 지능적으로 각 센서노드에 자원을 할당할 수 있는 MAC 프로토콜을 디자인한다면 상대적으로 높은 성능을 획득할 수 있다. 본 논문에서는 최근에 표준화된 IEEE802.15.6 WBAN의 임의 채널 접속 매커니즘을 기반으로 WBAN에서 상관 트래픽을 효과적으로 처리할 수 있는 새로운 MAC 프로토콜을 제안하였다. 제안된 프로토콜에 대해 획득 가능 성능을 수리적으로 유도하고 이로부터 처리률과 지연 성능을 비교, 평가하였다.

Wireless Body Area Network (WBAN) may often feature the correlated traffic issued by several bio sensors. Correlated traffic implies that an emergency reporting event in WBAN requires all related information from various sensors to be delivered to the coordinator simultaneously, which is resulting in increase the network congestion level in a short time duration. If a contention based channel access scheme is applied, a significant amount of overhead incurs during channel sensing and contention resolution processes. A new Medium Access Control (MAC) protocol that can allow accesses to the channel from the correlated nodes without any individual contention resolution process could achieve higher performance. In this paper, by simply upgrading random channel access mechanism specified in the recently proposed IEEE 802.15.6 WBAN standard, we present a new channel access scheme that is capable of handling correlated traffic in WBAN. We derive expressions for achievable performance analysis and thereby present performance evaluation in terms of throughput and delay.

정보기술의 발전에 따라 전쟁의 양상이 무기체계 위주 재래식 전쟁에서 네트워크를 기반으로 한 네트워크중심전(NC W)로 바뀌어 가고 있다. NCW(네트워크중심전)는 컴퓨터의 자료 처리 능력과 네트워크로 연결된 통신 기술의 능력을 활용하여 정보의 공유를 보장함으로써 성공적, 효과적인 작전 수행을 위해서 작전참여 구성원들의 공조활동방식의 상 호교류를 통해서 군사력의 효율성을 향상 한다는 개념으로, 우리 군에서도 정보통신 기술발전과 더불어서 각각의 개체 들과의 상호 연결을 통해서 원활한 전장자원 정보를 공유하여 효과적인 전쟁을 하기 위한 방법들을 연구하고 있다. 본 논문에서는 센서 네트워크를 사전에 클러스터링 해 주고 클러스터 그룹에 CH(Cluster Header) 두어 네트워크를 구성하게 된다. 배치 이전에 BS(Base Station)와 센서 노드 사이에 인증서[9]를 제공하고 클러스터링 후 BS와 센서 노 드간에 인증을 거치게 된다. 여기에 클러스터 헤더 간의 인증 기술을 추가시켜 센서노드의 파괴나 교체에 능동적으로 대응할 있다. 또한 두 번의 인증과정을 거치기 때문에 더 높은 보안성을 제공 할 수 있다.

As the network composed of numerous sensor nodes, sensor network conducts the function of sensing the surrou nding information by sensor and of the sensed information. Our military has also developed ICT(Information and Co mmunication Technology) along with the methods for effective war by sharing smooth information of battlefield res ources through network with each object. In this paper, a sensor network is clustered in advance and a cluster header (CH) is elected for clusters. Before deployment, a certificate is provided between the BS and the sensor nodes, and after clustering, authentication is do ne between the BS and the sensor nodes. Moreover, inter-CH authentication technique is used to allow active respo nse to destruction or replacement of sensor nodes. Also, because authentication is done twice, higher level of securit y can be provided.

CSMA(Carrier Sense Multiple Access)는 여러 노드들이 채널을 공유하여 사용하는 경우, 노드들의 접속을 조절해 주는 기술이다. 여러 노드들이 채널을 공유하므로 발생하는 충돌 가능성을 줄이고 성능을 향상시키기 위해 채널의 사용 여부를 확인한다. 본 논문에서는 CSMA의 다양한 persistent 방법 중 네트워크 효율성과 충돌 확률의 문제점을 보완하는 p-persistent 방법을 기반으로 성능향상 방안을 연구하였다. p-persistent 방법이 네트워크 효율성과 충돌 확률의 문제점을 해소할 수는 있지만, 네트워크에 존재하는 노드 수에 따라 전송 확률 p는 성능에 큰 영향을 준다. 본 논문에서는 네트워크 환경에 따라 노드의 전송 확률을 조절하여 성능을 향상시키는 방법을 제안한다. 충돌 가능성이 적은 경우에는 p를 증가시켜 데이터의 전송을 늘리고, 충돌 가능성이 많은 경우에는 p를 감소시켜 충돌을 줄임으로 성능을 향상시킨다. 본 논문에서는 제안한 동적 CSMA 다중접속 방식과 기존의 p-persistent 방법의 성능을 비교 분석한다.

CSMA(Carrier Sense Multiple Access) is a media access control protocol when nodes use a shared channel. To reduce the probability of collision and increase the performance, the station lust checks the state of the channel. In this paper, we study the performance improvement method based on p-persistent strategy. The p-persistent method reduces the chance of collision and improves the efficiency. However, a probability p and the number of station affect the performance. This paper proposes a dynamic CSMA multiple access based on the network status. If the possibility of collision is low, the station increases the probability p to improve the performance. In the opposite case, the station decreases the probability p. Our simulation results show that the proposed scheme outperforms any methods of CSMA multiple access according to the current persistent strategy.

An implementation of OSEK NM, a network management protocol for automotive embedded systems, has been defined. In this experiment, the NM ID of each ECU of the vehicle is reverse-engineered when the vehicle is parked with a discharged battery, and the power management status and error status of each ECU and node are identified through NM ID OPCODE analysis, Sleep status, and Wake-up status, LIMP HOME status, were analyzed. After analyzing the NM OPCODE to find the faulty ECU, remove the cause of the failure and analyze the sleep mode entry state.In order to prevent the vehicle battery from being discharged, additional research is needed on how to enter the forced sleep mode when a failure not related to vehicle security occurs.

비지상 네트워크는 차세대 통신 기술로, 위성, 고고도 플랫폼 등을 통해 글로벌 연결을 제공한다. 이는 외곽 지역, 먼바다, 영공 등에서 통신을 지원하며, 자율 주행 차량 및 분쟁 혹은 재난 지역 원격 의료 서비스와 같은 최첨단 애 플리케이션을 가능하게 한다. 비지상 네트워크는 높은 데이터 속도, 시스템 용량, 스펙트럼 효율성, 낮은 지연 시간 을 제공하여 넓은 커버리지와 원활한 연결성을 목표로 한다. 하지만, 보안 및 개인정보 보호 문제를 해결하기 위해 새로운 인증 프로토콜이 필요로 한다. 이 논문은 이러한 요구를 충족하는 인증 프로토콜을 제안하며, 이에 정형화 검증 도구인 Scyther를 통하여 보안성 검증을 진행한다.

Non-Terrestrial Network is a next generation communication technology that provides global connectivity via satellites High Altitude Platform Stations etc. NTN can support communications in remote areas, ocean and airspace, and enables cutting-edge application such as self-driving car and remote medical services in war or disaster areas. NTN aims to provide wide coverage and seamless connectivity by providing high data transfer rate, system capacity, spectrum efficiency, and low latency. However, these advancements require new authentication protocols to address security and privacy issues. This paper proposes an authentication protocol that satisfies these requirements, and verifies its security using formal verification tools Scyther.

Ad-hoc 네트워크는 중앙의 특별한 관리 체계 없이 기존의 유선 네트워크 또는 기지국을 사용하지 않는 이동 호스트들만으로 구성된 네트워크를 말한다. 최근 Ad-hoc 멀티홉 통신시스템과 같은 확장된 개념의 Ad-hoc 망으로 범위가 넓어지고 있어 QoS에 대한 요구 수준이 증대되고 있다. Ad-hoc 네트워크는 잦은 망 구성의 변화, 라우터의 수, 제한된 사용 자원 등 기존 유선 네트워크와는 다른 특성들을 갖게 된다. 기존의 유선 네트워크에서 사용하던 라우팅 프로토콜들을 무선 ad-hoc 네트워크에 그대로 적용시킨다면 많은 문제점들이 발생하게 된다. AODV 라우팅 프로토콜은 Ad-hoc 네트워크 이동 노드에서 사용할 수 있도록 제안된 라우팅 프로토콜이다. Ad-hoc 네트워크에서 변화하는 네트워크의 토폴로지에서 항상 최적의 경로를 설정하는 AODV 라우팅 프로토콜은 신뢰성 높은 데이터를 제공해 준다. 본 논문에서는 NDIS(Network Driver Interface Specification) 기반의 AODV 라우팅 프로토콜을 이용하여 영상 전송이 성능 저하 없이 동작할 수 있는 시스템을 구현하고 확인하였다.

Ad-hoc network is a collection of wireless mobile hosts forming a temporary network without the aid of any centralized administration or reliable support services such as wired network and base stations. Recently, Ad-hoc networks are evolving to support multimedia contents according to expansion of ad hoc multi-hop communication system. Wireless ad-hoc network is different from the conventional wired network by frequent changes in network topology, number of routers and resources, there are a number of problems in applying conventional routing protocol to ad-hoc network. The AODV routing protocol is proposed for mobile node in ad-hoc networks. AODV protocol that provides to guarantee QoS for data transmission in ad hoc networks that link break frequently occurs. In this paper, AODV routing protocol based NDIS(Network Driver Interface Specification) is implemented. We design high performance image transmission that can operate with software(AODV) for ad-hoc networks without degradation. and verify operation of AODV routing protocol on the test bed.

무선 IoT 네트워크는 낮은 전력을 사용하여 장거리에서도 통신이 가능하도록 설계되어야 한다. 이를 위한 기존의 라우팅 프로토콜은 상향 링크로의 데이터 전송만을 고려하였다. 그러나 IoT 기기들을 제어해야 하는 경우에는 하향 링크로의 전송 또한 필요하며 제어 메시지 전송은 일반 데이터 전송과 달리 100% 신뢰성을 보장해야 하는데 양방 향 전송으로 인해 트래픽이 많아질 경우 경쟁기반의 MAC 프로토콜로는 안정적인 데이터 전송이 불가능하다. 따라 서 본 논문에서는 중앙 통제하의 스케줄링 기반 라우팅 프로토콜을 사용한 IoT 네트워크 설계 방법을 제안한다. 제 안한 방법은 중앙의 스케줄링 기반으로 경로 설정과 패킷 전송을 제어하여 패킷 충돌을 사전에 방지한다. 또 경로 설정 시 양방향 모두 PER, RSSI, LQI 등의 파라미터를 고려하고, 간섭에 강하고 장거리 통신이 가능한 424MHz 대역을 사용하여 안정적인 링크를 설정한다. 시뮬레이션이 아닌 필드실험을 위하여 PCB 제작된 통신모듈로 실험 을 하였으며, 실험 결과 제안한 방법이 매우 안정적으로 데이터를 전송함을 확인할 수 있었다.

Communication over long distance using low power are the basic requirements for wireless IoT network. Current IoT network routing protocols only handles uplink transmissions. However, to control these IoT devices, downlink data transmissions are required. For the control message transmissions, it should have 100% reliability unlike other data transmission. Moreover, since traffic will be increased by bi-directional transmission, stable data transmission will not be possible with a contention-based MAC layer alone. Therefore, this paper proposes IoT network design using centralized scheduling-based routing protocol. The proposed method sets the path, and sends packets based on the central scheduling to prevent packet collision in advance. Bi-directional reliable links are established by considering parameters such as PER, RSSI and LQI using 424MHz band which is strong against interference and available for long distance communication. Experimental results show that the proposed method transmits data with high reliability.

무선센서네트워크(WSN)는 다양한 환경에서 정보수집을 목적으로 하는 응용분야에 널리 사용된다. WSN을 구성하는 센서노드는 저 전력 배터리를 기반으로 동작하므로 이를 고려한 WSN 수명연장은 중요한 연구목표이다. 본 논문은 효율적인 WSN을 구성하기 위해 노드의 에너지 소비는 적으면서도 클러스터 부하 균등화를 이룰 수 있는 최적화된 클러스터링 프로토콜을 제시한다. 프로토콜의 핵심 아이디어는 센서노드가 저장할 수 있는 정보용량의 한 계치를 이용해서 클러스터 멤버노드와 클러스터 밀집도가 균등분포(load balancing)되도록 하는 것이다. 또한 최적 클 러스터 헤드 확률모델을 도입해서 WSN을 분할하는 클러스터가 최적화 되도록 한다. 이를 통해서 네트워크 부하의 적절한 분산과 에너지 소비 효율을 극대화하는 성능개선을 이끌어 낼 수 있다. 성능평가 결과 제안하는 프로토콜은 대표적인 계층형 프로토콜인 LEACH와 최근에 제안된 클러스터 기반 지역 멀티 홉 라우팅 프로토콜(CBLM)보다 더 수명이 연장되고 안정화 될 수 있었다.

The Wireless sensor network(WSN) consisting of a large number of sensors aims to gather data in a variety of environments. The sensor nodes operate on battery of limited power. so, To extend network life time is major goals of research in the WSN. In this paper, we state the key point of a energy consumption with minimum&load balancing. The proposed protocol guarantee balance of number of cluster member nodes using the node memory threshold and optimization of distribution of cluster head using the optimized clustering method. The results show that the proposed protocol could support the load balancing and high energy efficiency by distributing the clusters with a reasonable number of member nodes. The simulation results show that our schme ensure longer life time in WSN as compare with existing schemes such as LEACH and CBLM.

기존의 전자 거래 프로토콜이 사용하고 있는 암호화 알고리즘은 메모리와 처리 능력이 제한된 모바일 환경에 적합하지 않다. 본 논문에서는 모바일 내장형 시스템에 적합하도록 ID기반의 암호화 알고리즘과 타원 곡선 알고리즘을 사용하여 계산량과 수행 시간을 감소시켰다. 제안 프로토콜에서는 첫 거래에만 서비스 제공자의 인증서를 사용하며, 두 번째 거래부터는 타원 곡선 알고리즘을 적용하여 생성된 세션키로 인증한 후 거래를 하기 때문에 서비스 제공자의 인증서 생성 횟수는 n회에서 1회로 감소되었다. 또한 160비트로 RSA에서의 1024비트와 같은 안전성을 제공하기 때문에 수행 시간이 단축되었다

The existing electronic transaction protocol uses a cryptography algorithm that is not suitable for mobile environment because of limited memory and process ability. In this paper, we propose an efficient transaction protocol for mobile embedded system. The proposed protocol reduces computation and process time by using ID-based cryptography algorithm and ECC (elliptic curve cryptosystem). It uses vendor authentication only in the first transaction, and from the second transaction, it requires transaction after authentication with session key created by applying ECC technique. Therefore, the creation number of authentication for the vendor can be reduced from n to one. And it reduces process time because it provides the same security with 160 bits as with 1024 bits of RSA.