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이종 사물인터넷 플랫폼 간 보안 상호운용을 위한 프레임워크
Interoperable Security Framework for Heterogeneous IoT Platforms 원문보기

정보처리학회논문지. KIPS transactions on computer and communication systems 컴퓨터 및 통신 시스템, v.7 no.3, 2018년, pp.81 - 90  

오세라 (세종대학교 정보보호학과) ,  김영갑 (세종대학교 정보보호학과)

초록
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IoT(Internet of Things)의 급격한 발달로 인하여 2024년까지 수백억 개의 IoT 디바이스가 만들어질 것으로 예측되고 있으며, 그러한 IoT 디바이스들에 영향을 미칠 수 있는 IoT 플랫폼의 중요성이 부각되고 있다. 현재 FIWARE, oneM2M, AllJoyn 등의 많은 IoT 플랫폼이 개발되고 있지만 이런 환경에서는 각 IoT 플랫폼의 통신 프로토콜, 보안 정책 등이 상이한 이종성(Heterogeneity)으로 인해 데이터를 연동하거나 보안 인터워킹을 수행하기가 어렵다. 보안이 고려되지 않은 인터워킹은 각종 개인, 기업 정보의 유출 등 심각한 문제를 야기할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 논문에서는 IoT 플랫폼 중에서도 대표적인 IoT 플랫폼인 FIWARE와 oneM2M을 대상으로 보안 인터워킹 구조를 제안하고 구현하였다. 본 논문에서는 해당 보안 인터워킹 구조에서 사용하는 FIWARE의 보안 아키텍처를 분석하고 구현하여 시사점을 도출하고, 현재 공식적인 보안 컴포넌트가 존재하지 않는 oneM2M 플랫폼에 OAuth 2.0 기반의 보안 프레임워크를 개발하였다. 또한, 본 논문에서 제안한 방법을 LED(Light-Emitting Diode) 예제로 개발하여 oneM2M 플랫폼과 FIWARE 플랫폼 간의 인증 및 인가 인터워킹을 수행하였다. 구현된 LED 예제는 인가 받은 사용자에게만 제어될 수 있도록 만들어졌으며, 향후에는 LED 이외의 스마트 홈의 CCTV, 도어 락(Door Lock)과 같이 다양한 디바이스 및 다양한 IoT 플랫폼(예를 들어, Watson IoT, IoTivity, AllJoyn 등)에 적용이 필요하다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Due to the dramatic advancement of IoT (Internet of Things), it is expected that tens of billions of IoT devices will be connected by the year 2024. Furthermore, as IoT technologies evolves, the security management in IoT platforms has become a critical issue. For example, there are interworking pro...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이때, 일부 보안적으로 유해하지 않은 REST API도 존재하지만 시스템이나 디바이스를 제어하거나 보안적으로 중요한 데이터들을 요청하고 조작하는 REST API들은 심각한 보안 피해를 야기할 수 있다. 그러므로 Mobius 자체를 포함하여 디바이스나 중요 데이터들을 안전하게 보호하려면 REST API의 사용을 제한할 필요가 있으며, 이를 위해 본 연구에서는 OAuth 2.0에 기반한 oneM2M 보안 프레임워크를 제안한다.
  • 본 논문의 주목적은 보안 인터워킹의 연구로, IoT 플랫폼 간의 인터워킹 시나리오에서 인증과 인가를 수행하는 것이 핵심이다. 따라서 본 논문에서는 다양한 보안적 사양을 요구하는 oneM2M의 보안 아키텍처를 분석하거나 구현하지 않고 인증과 인가를 제공할 수 있는 OAuth 2.0 기반 보안 프레임워크를 설계하여, KETI(Korea Electronics Technology Institute)에서 개발한 Mobius 플랫폼에 oneM2M 보안 프레임워크를 구현하고자 한다.
  • 따라서 본 논문에서는 이종 IoT 플랫폼 간 보안 상호운용을 위한 방법을 제안하고자, 대표적인 IoT 플랫폼인 FIWARE와 oneM2M을 중심으로 IoT 플랫폼 간의 보안 인터워킹에 대해 연구하고 구체적인 FIWARE-oneM2M 보안 인터워킹 구조를 제안한다. FIWARE와 oneM2M은 대표적인 IoT 플랫폼이며 이미 Wise-IoT(Wolrdwide Interobability for Semantics IoT)의 일환으로 인터워킹 연구를 수행한 사례가 존재하기도 하지만 그 과정에서 보안이 고려되지는 않았다.
  • FIWARE와 달리, oneM2M은 보안 아키텍처에 대한 논의만 이루어지고 있고, 아직 공식적으로 구현되어 제공되는 보안 컴포넌트가 존재하지 않는다. 본 논문의 주목적은 보안 인터워킹의 연구로, IoT 플랫폼 간의 인터워킹 시나리오에서 인증과 인가를 수행하는 것이 핵심이다. 따라서 본 논문에서는 다양한 보안적 사양을 요구하는 oneM2M의 보안 아키텍처를 분석하거나 구현하지 않고 인증과 인가를 제공할 수 있는 OAuth 2.
  • 본 연구에서는 IoT 플랫폼 간의 보안 인터워킹에서 가장 중요한 인증과 인가를 제공하는 OAuth 2.0 기반의 보안 프레임워크를 개발하여 oneM2M을 대상으로 적용하여 테스트하였으며 FIWARE의 보안 아키텍처를 분석하고 구현하였다. 또한 oneM2M 보안 프레임워크와 FIWARE의 보안 아키텍처를 기반으로 보안 인터워킹 구조를 제안하고 구현하였으며 이 과정에서 보안 인터워킹 구조와 보안 프레임워크의 검증을 위해 LED 예제를 개발하였다.
  • 0 기반의 보안 프레임 워크를 제안 및 구현하며, 이는 향후 oneM2M을 제외한 다른 IoT 플랫폼을 대상으로도 적용될 수 있을 것이다. 본 연구에서는 더 나아가, 보안 인터워킹 구조와 보안 프레임워크의 동작을 검증하기 위해서 LED (Light- Emitting Diode) 예제를 개발한다. LED 예제는 정당한 권한을 가진 유저만 oneM2M의 LED를 제어할 수 있도록 만들어졌으며, 향후에는 LED 외에 CCTV나 도어 락(Door Lock) 같이, 다양한 사물들을 대상으로 적용할 수 있을 것이다.
  • 하지만 앞서 언급된 IoT 및 OAuth 관련 연구들은 IoT 환경에서 활용할 수 있는 OAuth 기반의 보안 아키텍처나 프레임워크를 개발하는 것만을 목적으로 하여, 실제 IoT 플랫폼을 대상으로 보안 프레임워크를 적용하거나 IoT 플랫폼 간의 보안 인터워킹을 수행하는 것에 대해서는 고려하지 않았다. 이에 반해 본 연구는 국제적인 IoT 플랫폼인 FIWARE와 oneM2M을 대상으로 인증과 인가에 중점을 맞춘 구체적인 보안 인터워킹 구조와 보안 프레임워크를 제안한다. 마지막으로, 윤재석 외[15]은 IPE(Interworking Proxy Entity)를 통해 oneM2M 기반의 IoT 시스템과 기존의 IoT 상품이 인터워킹할 수 있는 방법을 연구했으며 보안을 고려하여 OAuth 2.
  • 앞서 언급하였듯이, IoT 플랫폼 간의 인터워킹 연구들이 진행되고 있지만 아직까지 보안에 관한 논의가 부족한 실정이다. 이에 본 논문은 대표적인 IoT 플랫폼인 FIWARE와 oneM2M을 대상으로 IoT 플랫폼 간의 보안 인터워킹에 대해 연구하였으며, 보안 인터워킹 구조를 제안하고 공식 보안 컴포넌트가 존재하지 않는 oneM2M에서 활용할 수 있는 OAuth 2.0 기반 보안 프레임워크를 개발하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
IoT란 무엇인가? IoT(Internet of Things)는 일반적으로 상황인지, 지능화, 자동화 기능을 가진 디바이스가 서비스 제공 등의 특정 목적을 위해 네트워크에 연결되는 협업 환경을 나타낸다. 가트너, 시스코, IDC(International Data Corporation) 등의 기업들은 IoT를 미래의 유망한 기술로 꼽았으며[1], IDC는 IoT 시장 규모가 2015년부터 2020년까지 연평균 15.
IoT(Internet of Things) 플랫폼이 IoT 시장에서 중요한 이유는? 이에 구글과 아마존, 삼성, 시스코 등의 세계적 기업들이 IoT 시장을 선점하기 위해서 IoT와 관련된 기술이나 표준, 디바이스 등을 개발하고 있으며, 그 중에서도 IoT 플랫폼은 특히 중요하다. 그 이유는 IoT 플랫폼이 IoT 디바이스들의 기본적인 기능들을 제공해줌으로써 향후 만들어질 것으로 예측되는 500억개 이상의 IoT 디바이스들에 직·간 접적으로 영향을 미칠 수 있기 때문이다[3]. 지금까지 FIWARE (Future Internet ware), oneM2M, AllJoyn, IoTivity와 같은 IoT 플랫폼들이 다수 만들어졌지만 각 IoT 플랫폼의 기반 기술, 통신 프로토콜, 보안 정책 등이 상이하여 이종 플랫폼 간에 원하는 정보나 서비스를 교환하거나 이용하기 어려운 상황이다.
보안 인터워킹에서 중요한 과정은 무엇인가? 보안 인터워킹에서는 상대방이 누구인지 확인하는 과정인 인증과 확인된 상대에게 권한을 부여하는 인가 과정이 중요하며, OAuth 2.0은 이런 경우에 사용할 수 있는 인증, 인가 프레임워크 표준[5]이다.
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참고문헌 (26)

  1. S.-R Oh and Y.-G Kim, "Security Requirements for Internet of Things," IEEE 2017 Platform Technology and Service (PlatCon), pp.1-6, February 2017. 

  2. IDC (International Data Corporation), "Worldwide Semiannual Internet of Things Spending Guide," [Internet], https://www.idc.com/getdoc.jsp?containerIdIDC_P29475. 

  3. Cisco, "The Internet of Things," [Internet], https://www.cisco.com/c/dam/en_us/about/ac79/docs/innov/IoT_IBSG_0411FI NAL.pdf. 

  4. oneM2M, "Latest Draft Specifications," [Internet], http://www.onem2m.org/technical/latest-drafts. 

  5. D. Hardt. RFC6749: The OAuth 2.0 Authorization Framework. 2012. 

  6. FIWARE, "Security Architecture," [Internet], https://forge.fiware.org/plugins/mediawiki/wiki/fiware/index.php/Security_Architecture. 

  7. I. T. Hwang and Y.-G. Kim, "Analysis of Security Standardization for the Internet of Things," IEEE 2017 Platform Technology and Service (PlatCon), pp.1-6, February, 2017. 

  8. J. H. Kim, S.-C. Choi, N.-M. Sung, and J. S. Yun, "Standard Interworking Technologies for Internet of Things," The Journal of The Korean Institute of Communication Sciences, Vol.33, pp.55-64, 2016. 

  9. D. G. Lee, D.-H. Kim, and T.-M. Chung, "A Proposal for a Method of Interworking with DDS on IoT Platforms," Proceedings of Symposium of the Korean Institute of Communications and Information Sciences, Vol.60, pp.385-386, 2016. 

  10. K.-H. Kim, H.-K. Lim, J.-S. Heo, and Y.-H. Han, "Design and Implementation of CoAP Authorization Framework Based on OAuth 2.0," Tr. Comp. and Comm. Sys., Vol.6, pp.329-342, 2017. 

  11. S. Sciancalepore, G. Piro, D. Caldarola, G. Boggia, and G. Bianchi, "OAuth-IoT: an access control framework for the Internet of Things based on open standards," Computers and Communications (ISCC), pp.676-681, 2017. 

  12. S. W. Jung and S. Jung, "Personal OAuth authorization server and push OAuth for Internet of Things," International Journal of Distributed Sensor Networks, Vol.13, pp.1-11, 2017. 

  13. P. Solapurkar, "Building Secure Healthcare Services Using OAuth 2.0 and JSON Web Token in IOT Cloud Scenario," Contemporary Computing and Informatics (IC3I), pp.99-104, 2016. 

  14. F. Fernandez, A. Alonso, L. Marco, and J. Salvachua, "A Model to Enable Application-scoped Access Control as a Service for IoT Using OAuth 2.0," Innovations in Clouds, Internet and Networks (ICIN), pp.322-324, 2017. 

  15. J. S. Yun, R. C. Teja, N. Chen, N.-M. Sung, and J. H. Kim, "Interworking of oneM2M-based IoT Systems and Legacy Systems for Consumer Products," Information and Communication Technology Convergence (ICTC), pp.423-428, October, 2016. 

  16. oneM2M, "TS-0012: Base Ontology v3.3.0," 2017. 

  17. oneM2M, "TS-0014: LWM2M Interworking v3.1.0," 2017. 

  18. oneM2M, "TS-0021: oneM2M and AllJoyn Interworking v2.0.0," 2016. 

  19. oneM2M, "TS-0024: OIC Interworking v2.0.1," 2017. 

  20. oneM2M, "TS-0026: 3GPP Interworking v0.2.0," 2017. 

  21. oneM2M, "TS-0030: Generic Interworking v0.2.0," 2017. 

  22. oneM2M, "TS-0033: Proximal IoT Interworking v0.1.0," 2017. 

  23. oneM2M, "TR-0027: DDS usage in oneM2M system v0.2.0," 2016. 

  24. oneM2M, "TR-0042: WoT Interworking v0.0.1," 2017. 

  25. oneM2M, "TR-0043: Modbus Interworking v0.1.0," 2017. 

  26. OCEAN (Open alliance for iot standard), "LED Sample," [Internet], http://www.iotocean.org/download/?tab12. 

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