계층적 센서 네트워크에서 안전한 통신을 위한 키 갱신 프로토콜

Abstract

유비쿼터스(Ubiquitous)란 사용자가 주위에 존재하는 컴퓨터를 인식하지 않는 상황에서 자유롭게 네트워크에 접속할 수 있는 환경을 의미한다. 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 전달되는데, 이 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 구조에 적합한 키 관리 메커니즘을 제안한다. 계층 구조를 가진 센서 네트워크에서 센서 노드는 자신의 부모 노드에게 데이터를 전달한다. 따라서 기존의 모든 센서 노드에게 데이터를 보내는 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.;Ubiquitous means a circumstance in which a user is able to connect to networks freely not recognizing nearby computers. Sensor network is a network for realizing the ubiquitous computing circumstances, which aggregates data by means of observation or detection deployed at the inaccessible places with the capacities of sensing and communication. To realize this circumstance, data which sensor nodes gathered from sensor networks are delivered to users, in which it is required to encrypt the data for the guarantee of secure communications. Therefore, it is needed to design key management scheme for encoding appropriate to the sensor nodes which feature micromini, continual data transfer, limited capacity of computation and storage, and battery usage. We propose a key management scheme which is appropriate to sensor networks organizing hierarchical architecture. We assume that sensor nodes have different security levels by their levels in hierarchy. Our key management scheme provides different key establishment protocols according to the security levels of the sensor nodes. We reduce the number of sensor nodes which share the same key for encryption so that we reduce the damage by key exposure. Also, we propose key update protocols which take different terms for each level to update established keys efficiently for secure data encoding.