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이동 애드혹 네트워크에서 신뢰성 있는 클러스터 기반 동적 인증 기법
A Reliable Cluster based Dynamic Authentication Mechanism in MANET 원문보기

멀티미디어학회논문지 = Journal of Korea Multimedia Society, v.11 no.5, 2008년, pp.661 - 672  

황윤철 (배재대학교 교양교육지원센터) ,  김진일 (배재대학교 교양교육지원센터 IT분야)

초록
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이동 애드혹 네트워크는 이동 호스트들만으로 이루어진 자율적인 네트워크로 그 활용 범위가 점차 다양한 분야로 확대되어 활발한 연구가 진행되고 있다. 그러나 이동 애드혹 네트워크는 무선 링크의 취약성과 중심이 되는 기반 구조의 부재로 인해 모든 네트워킹을 구성하고 있는 노드들의 협력에 의존하고 있어 일반 네트워크 보다 보안 측면에서 훨씬 심각한 위험에 노출되어 있다. 따라서 본 논문에서는 클러스터 기반으로 구성되는 계층적 이동 애드혹 네트워크 구조를 사용하여 중심이 되는 기반 구조의 부재를 해결하고 각 계층 노드 간 상호인증을 통하여 보안 취약점을 개선하여 신뢰할 수 있는 노드들만이 통신에 참여할 수 있도록 하는 클러스터 기반 동적 인증 기법을 제안한다. 제안된 기법이 이동 애드혹 네트워크의 보안 취약점을 보완하고 신뢰성이나 확장성 측면에 있어서 기존의 기법보다 우수함을 시뮬레이션을 통해 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Mobile Ad-hoc NETwork is a kind of self-controlled network composed only of mobile hosts. Since its range of use is gradually expanding into various sections applicable to practical lives, active researches are being conducted on it. However, as it depends on cooperation of nodes composing the entir...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 클러스터 헤드는 메시지 교환을 위해 공개키를 키 관리자와 다른 클러스터 헤드에게 알린다. 또 자신이 관리하는 클러스터내의 노드들에게도 클러스터 헤드 및 노드 간 신뢰성을 검사하기 위해 공개키를 알린다. 클러스터 관리자에 의해 각 클러스터 헤드에 대한 인증 과정이 수행된다.
  • 현재 이동 애드혹 네트워크의 보안을 위해서 많은 인증 기법들이 설계 되었지만 비밀키 분배에 사용되는 이동 노드들의 신뢰성에 문제가 있다. 본 논문에서는 클러스터링 기법을 이용해 계층적 구조의 이동 애드혹 네트워크를 형성하고 이를 기반으로 신뢰성을 갖는 노드들만이 통신에 참여할 수 있도록 하는 계층적 인증 기법을 제안했다.
  • 네트워크 내에서 인증 과정이 시작되면 클러스터 관리자가 선출되고, 클러스터 관리자는 클러스터 헤드에게 키 분배를 한다. 이 과정에서 클러스터 관리자와 클러스터 헤드 간 그리고 클러스터 헤드 사이의 신뢰성 여부를 확인한다. 이들 간의 관계가 성공적으로 증명되면 클러스터헤드와 멤버 노드사이에 등록 절차가 시작된다.

가설 설정

  • 클러스터 헤드는 각 클러스터를 대표하여 독립적으로 관리하고 네트워크내의 모든 클러스터 헤드는 주소 자원 및 경로정보를 공유한다. 각 노드는 네트워크에 참여하기 전에 각각 고유의 IP 주소를 할당 받았다고 가정하며, 본 논문에서는 이를 노드의 ID로 사용한다.
  • 각 키의 길이는 8byte, 테이블의 크기는 30byte로 가정하고 클러스터 헤드의 수는 Nch , 멤버 노드의 수는 Nm , 이웃 노드의 수는 Nn , 이웃 클러스터 헤드는 Nnch라고 정의하고 제안된 클러스터 기반 동적 인증 기법에서의 저장 공간 오버헤드는 기본 데이터 구조 이외에 발생되는 추가적인 저장 공간으로 한정한다. 임의의 노드가 클러스터 관리자이면 ((8×Nch )+90) 바이트의 저장 공간 오버헤드가 발생하고, 클러스터 헤드이면 ((8×Nm ×Nnch )+98) 바이트 그리고 멤버 노드이면 46 바이트의 저장 공간 오버헤드가 발생한다.
  • 제안된 기법은 단일 도메인으로 구성 되며, 이동 애드혹 네트워크 노드 간에 전송되는 메시지는 데이터의 무결성과 기밀성이 보장된다. 그리고 악의적인 내부 공격의 가능성을 배제하는 것으로 가정한다. 본 논문에서 계층적 신뢰 관계 구축을 위한 인증 기법에 사용되는 주요 파라미터에 대한 표기법은 표 1과 같다.
  • 제안하는 기법에서는 클러스터 형성과정과 동적 인증과정에서 통신 오버헤드가 발생한다. 클러스터 기반의 안전한 통신에서 사용되는 모든 종류의 패킷은 8 바이트로 가정한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
이동 애드혹 네트워크에서 사용하는 이동 노드 간 협력을 통한 분산 인증 기법의 단점은 무엇인가? 기존의 유 무선 환경에서는 신뢰성을 보장하기 위해서 인증기관(Certificate Authority, CA)을 통한 인증 기법을 사용했지만 이동 애드혹 네트워크에서는 고정된 인프라가 존재하지 않는 환경이기 때문에 이동 노드 간 협력을 통한 분산 인증 기법을 사용한다[4-6]. 그러나 이 기법들은 인증기관의 기능을 수행하는 노드의 수는 제한되어 있고 분산되어 있어 각 클라이언트들은 인증서를 얻기 위해 많은 통신 오버를 유발하고 노드의 신뢰성과 다른 노드로부터 수신한 조각키의 검증도 고려하지 않았다는 단점이 있다.
이동 애드혹 네트워크는 무엇인가? 이동 애드혹 네트워크(Mobile Ad-hoc NETwork, MANET)는 기존에 존재하는 유선 네트워크나 기간망을 사용하지 않고 이동 호스트만으로 이루어진 자율적인 네트워크이다[1]. 이동 애드혹 네트워크는 기존 기간망을 사용하는 네트워크와는 달리 임시적이고 즉흥적으로 네트워크를 구성하는 데 매우 용이한 특성 때문에 유선 네트워크로 구성하기 어려운 환경에 적합한 것으로 인식되어, 주로 재해/재난 지역과 전쟁 지역과 같은 특수한 목적으로 활용되었다[2].
이동 애드혹 네트워크가 가진 문제점은 무엇인가? 특히 유비쿼터스 네트워크로 기대되는 차세대 네트워크로서 무선 사설 망, 블루투스, 홈 네트워크, 센서 네트워크 등 실생활에 적용할 수 있는 이동 네트워크에서 가장 각광받고 있다. 그러나 이동 애드혹 네트워크은 동적 토폴로지의 변화, 중앙의 감시와 관리의 결여, 자원의 제약성, 무선 매체의 사용 등의 고유한 특성 때문에 네트워크를 구성하는 노드들 간의 안전한 통신이 보장되지 않다는 문제점을 가지고 있다. 따라서 이동 애드혹 네트워크가 가지는 고유의 서비스 영역 뿐만 아니라 많은 분야에서 기존의 서비스를 이동 에드혹 네트워크와 부분적으로 접목하려면 통신에 참여하는 노드의 신뢰성을 보장하고 다양한 공격을 방어할 수 있는 보안 알고리즘이 반드시 필요하다[3].
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