무선랜 환경에서 양자 엔트로피 칩 기반 암호모듈을 적용한 드론 피아식별과 안전한 정보 제공 기술 제안 A Proposal for Drone Entity Identification and Secure Information Provision Technology Using Quantum Entropy Chip-Based Cryptographic Module in WLAN Environment원문보기
세계적 관심과 함께 드론은 물품 수송, 산림 보호, 안전 관리 등 활용 분야의 저변을 확대해 나가고 있으며 드론은 활용 분야 확대 및 규모 확장에 따라 군사 작전, 환경 감시 등 다양한 분야에서 군집 비행이 응용되고 있다. 현재 국내에서는 특정 산업 분야의 서비스를 위한 이음 5G와 같은 특화망을 구축해 나가고 있다. 이와 관련하여 드론 시스템 또한 AI와 자율비행 등과 융합된 서비스를 제공하기 위해 특화망을 구축하려는 움직임이 보이고 있다. 드론이 여러 서비스와 융합됨에 따라 다양한 환경에서의 다양한 보안 위협 또한 종속되고 있으며, 이에 대응하여 국내에서는 드론 보안에 대한 요구사항과 가이드라인을 마련하고 있는 추세이다. 본 논문에서는 드론 시스템 중 드론의 군집 비행 시스템과 이를 위한 이음 5G와 같은 이동통신 특화망에서 무선랜과 양자 엔트로피 기반 난수 발생기를 탑재한 암호모듈을 활용하여 군집 비행 드론 간 피아식별 및 안전한 정보 제공 기술 방법을 제안하고, 구현에 참고할 수 있는 테스트 벡터를 제공한다.
세계적 관심과 함께 드론은 물품 수송, 산림 보호, 안전 관리 등 활용 분야의 저변을 확대해 나가고 있으며 드론은 활용 분야 확대 및 규모 확장에 따라 군사 작전, 환경 감시 등 다양한 분야에서 군집 비행이 응용되고 있다. 현재 국내에서는 특정 산업 분야의 서비스를 위한 이음 5G와 같은 특화망을 구축해 나가고 있다. 이와 관련하여 드론 시스템 또한 AI와 자율비행 등과 융합된 서비스를 제공하기 위해 특화망을 구축하려는 움직임이 보이고 있다. 드론이 여러 서비스와 융합됨에 따라 다양한 환경에서의 다양한 보안 위협 또한 종속되고 있으며, 이에 대응하여 국내에서는 드론 보안에 대한 요구사항과 가이드라인을 마련하고 있는 추세이다. 본 논문에서는 드론 시스템 중 드론의 군집 비행 시스템과 이를 위한 이음 5G와 같은 이동통신 특화망에서 무선랜과 양자 엔트로피 기반 난수 발생기를 탑재한 암호모듈을 활용하여 군집 비행 드론 간 피아식별 및 안전한 정보 제공 기술 방법을 제안하고, 구현에 참고할 수 있는 테스트 벡터를 제공한다.
Along with global interest, drones are expanding the base of utilization such as transportation of goods, forest protection, and safety management, and cluster flights are being applied in various fields such as military operations and environmental monitoring. Currently, specialized networks such a...
Along with global interest, drones are expanding the base of utilization such as transportation of goods, forest protection, and safety management, and cluster flights are being applied in various fields such as military operations and environmental monitoring. Currently, specialized networks such as e-UM 5G for services in specific industries are being established in Korea. In this regard, drone systems are also moving to establish specialized networks to provide services that are fused with AI and autonomous flight. As drones converge with various services, various security threats in various environments are also subordinated, and in response, requirements and guidelines for drone security are being prepared in Korea. In this paper, we propose a technology method for peer identification and safe information provision between cluster flight drones by utilizing a cryptographic module equipped with wireless LAN and quantum entropy-based random number generator in a cluster flight system and a mobile communication network such as e-UM 5G.
Along with global interest, drones are expanding the base of utilization such as transportation of goods, forest protection, and safety management, and cluster flights are being applied in various fields such as military operations and environmental monitoring. Currently, specialized networks such as e-UM 5G for services in specific industries are being established in Korea. In this regard, drone systems are also moving to establish specialized networks to provide services that are fused with AI and autonomous flight. As drones converge with various services, various security threats in various environments are also subordinated, and in response, requirements and guidelines for drone security are being prepared in Korea. In this paper, we propose a technology method for peer identification and safe information provision between cluster flight drones by utilizing a cryptographic module equipped with wireless LAN and quantum entropy-based random number generator in a cluster flight system and a mobile communication network such as e-UM 5G.
제안하는 기술의 구성도에서 리더 드론인 드론 1과 GCS 사이의 통신은 5G/LTE를 이용하고 이동통신망을 통해 GCS와 연결되어 있다고 가정한다. 또한, 드론 1과 그 외의 하위 드론들은 무선랜으로 통신한다고 가정한다. 데이터 보안을 제공하기 위한 인증 및 키 교환 과정은 Fig 3과 같다.
드론 1은 군집 비행 중 드론 개체 간의 인증, 혹은 새롭게 출현한 드론의 피아식별을 위한 인증 및 키 교환 과정을 수행한 뒤 위치 정보, 제어 데이터 등의 데이터를 암호화하여 전송한다. 제안하는 기술의 구성도에서 리더 드론인 드론 1과 GCS 사이의 통신은 5G/LTE를 이용하고 이동통신망을 통해 GCS와 연결되어 있다고 가정한다. 또한, 드론 1과 그 외의 하위 드론들은 무선랜으로 통신한다고 가정한다.
제안 방법
데이터에 기밀성, 무결성 등 보안을 적용하기 위해서는 사전에 인증 및 키 교환 과정이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 드론의 군집 비행 시스템과 이를 위한 이음 5G와 같은 이동통신 특화망에서 무선랜(wireless LAN)과 양자 엔트로피 기반 난수 발생기가 탑재된 암호모듈(이하 양자 암호모듈)을 활용한 인증 및 키 교환 방법을 제안하고, 구현에 참고할 수 있는 테스트 벡터를 제공한다.
기존의 통신사에서 제공하는 5G 기술을 사용하는 경우에는 통신사에서 제공하는 무선 구간에서의 보안만 적용되며, 사용자 혹은 개체 간의 end-to-end 보안은 적용되지 않는다. 따라서 본 논문에서는 드론의 군집 비행 시스템과 이를 위한 이음 5G와 같은 이동통신 특화망이 구축된 환경 내에서 무선랜과 양자 암호모듈을 이용하여 피아식별을 위한 인증 및 키 교환 방법을 제안한다.
본 논문에서는 이음 5G와 같은 이동통신 특화망이 구축된 환경 내에서 무선랜과 양자 암호모듈을 이용하여 피아식별을 위한 인증 및 키 교환 방법과 안전한 정보 제공 기술 구현 방법을 제안하였다. 이처럼 암호학적으로 보안이 적용된 이처럼 암호학적 보안이 적용된 피아식별 및 정보 제공이 이루어진다면, 무선랜 환경 내에서 보다 안전한 드론 운용이 가능할 것으로 기대된다.
이에 본 논문에서는 이동통신 특화망이 구축된 환경 내에서 양자 암호모듈에서 생성한 안정적인 양자 엔트로피 기반 난수(이하 양자난수)를 이용하여 피아식별을 위한 인증 및 키 교환 방법을 제안하고, 구현에 참고할 수 있는 테스트 벡터를 제공한다.
이론/모형
⑨와 ⑩에서 수행하는 암·복호화 과정은 경량 암호알고리즘인 LEA를 사용한다.
성능/효과
① 군집 비행을 수행하기 전, 리더 드론의 SSID(Service Set Identifier)로 사용할 128-bit의 양자난수와 패스워드로 사용할 128-bit의 양자난수를 생성한다.
후속연구
본 논문에서는 이음 5G와 같은 이동통신 특화망이 구축된 환경 내에서 무선랜과 양자 암호모듈을 이용하여 피아식별을 위한 인증 및 키 교환 방법과 안전한 정보 제공 기술 구현 방법을 제안하였다. 이처럼 암호학적으로 보안이 적용된 이처럼 암호학적 보안이 적용된 피아식별 및 정보 제공이 이루어진다면, 무선랜 환경 내에서 보다 안전한 드론 운용이 가능할 것으로 기대된다.
향후 연구에서는 드론의 식별 및 안전한 정보 제공을 위하여 국내 환경의 5G+ 기반 이동통신 환경에 적용할 수 있는 기술 연구를 수행할 계획이다.
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