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Contents
Abbreviation 9
Abstract 11
Chapter 1. Intoduction 13
1.1. Background 13
1.2. Objectives 14
1.3. Organization 15
Chapter 2. Related work 16
2.1. Security protocols for sensor networks(SPINS) 16
2.1.1. System assumption 16
2.1.2. SPINS security building blocks 18
2.2. N-party group Diffie-Hellman key agreement 23
2.2.1. Security outline 24
2.2.2. Proof of Diffie-Helman problem 25
2.3. A key management for distributed sensor networks 28
2.3.1. Overview 28
2.3.2 Representative a key management scheme 29
2.4. Tree based group key management protocols 31
2.4.1. Overview 31
2.4.2. The methods of partial key computation 32
2.4.3. Group key computation 32
Chapter 3. Hierarchical sensor network model 35
3.1. Hierarchical architecture 35
3.2. Group communication 36
Chapter 4. Key management 38
4.1. One time symmetric key 38
4.2. Group key management 39
4.2.1. Group key computation 39
4.2.2. Node division scheme 40
4.2.3. Updating a group key 43
Chapter 5. Analysis and performance evaluation 44
5.1. Simulation environment 44
5.2. Simulation results 45
Chapter 6. Conclusion 50
Bibliography 52
국문요약 55
Table 5.1. Parameters for simulation 44
Table 5.2. A number of small group and node (Gn(이미지참조)=50) 47
Figure 2.1. Complete messages of node A and node B 19
Figure 2.2. Strong freshness process 21
Figure 2.3. Tree based architecture of sensor networks 31
Figure 2.4. Intra-cluster key computation 33
Figure 2.5. Inter-cluster key computation 34
Figure 3.1. Hierarchical architecture 35
Figure 3.2. Group communication 37
Figure 4.1. Group key computation 40
Figure 4.2. N-group key computation 42
Figure 5.1. Time taken for different key sizes 45
Figure 5.2. Energy consumption verses the number of partial keys 46
Figure 5.3. Comparison of node division scheme with dynamic key protocol 48
Figure 5.4. Comparsion of node division scheme wih SPIN 49
초록보기 더보기
무선 센서네트워크는 응용범위가 광범위하기 때문에 유비쿼터스 무선망의 핵심으로 활발한 연구가 진행되고 있으며, 현재 해양 모니터링, 빌딩 안전상태 체크, 지진 감시 그리고, 많은 군 장비 등 다양한 곳에 활용되고 있다. 무선 센서 네트워크는 주위의 데이터를 수집하고 분배하기 위해 수십 개에서 수천 개 이상의 크기가 작고 가격이 저렴한 센서들로 구성되는 대규모 네트워크이다. 이러한 무선 센서네트워크는 평문을 목적지에 전달하기 전에 키로 암호화 되어 진다. 따라서, 키 관리는 안전한 통신을 위한 필수 요소라고 할 수 있다.
본 논문에서 우리는 계층적 구조를 가진 센서네트워크에서 키 관리 기법을 제안했다. 이 기법은 계산과 통신이 쉬운 그룹 키 관리기법으로서 군이나 경찰 또는 상하계급구조를 가진 정부기관 등에 효율적이다.
일반적으로, 한 그룹의 센서노드들은 수십에서 수백 개에 이른다. 예를 들면, 육군의 1개 소대는 약 30명 정도로 구성되어 있으며, 해군의 경우 수백 명이 군함 한척에서 근무를 하고 있다. 기존의 계층적 구조를 가진 센서네트워크에 관한 연구들의 그룹 키 생성과정을 살펴보면, 각 노드들의 partial key를 이용하여 그룹 키를 생성하는 방식이다. 그러나, 위의 예와 같은 노드수가 많은 그룹의 그룹 키를 생성할 경우 수십에서 수백 개의 partial key를 모두 조합한다는 것은 시간적인 측면이냐 에너지 소모 측면에서 상당히 비효율적이다. 따라서, 본 논문에서 제안하는 Node division기법은 한 그룹의 partial key를 P개로 제한한다. P값은 하나의 그룹이 가질 수 있는 최대의 노드 수를 말한다. P에 따라서 한 그룹을 여러 개의 작은 그룹으로 나누고 노드들을 분배하는 것이다. P값은 그룹 키를 계산하는데 소요되는 에너지와 시간을 고려해 결정된다. 이렇게 결정된 P에 의하여 중간 노드들은 가장 효율적으로 그룹들을 재구성하고, 센서 노드들에게 한정된 에너지를 가장 적절히 배분하여 사용할 수 있게 된다.
본 논문에서 우리는 각 계층 노드별 요구사항과 그룹통신방법, 그리고 효율적이고 안전한 통신을 위한 그룹 키 생성방법에 대해 언급했다. 이 기법은 각 센서노드의 제한된 밴드폭과 에너지를 고려함과 동시에 다량의 노드 추가 또는 소멸에 따른 그룹 키 업데이트 시에도 효율적인 그룹 재구성 및 그룹 키 생성을 보장한다.
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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