무선 센서 네트워크에서 안전하고 에너지 효율적인 클러스터 기반 프로토콜

김진수(Jin-Su Kim),이정현(Jung-Hyun Lee) 한국콘텐츠학회 2010 한국콘텐츠학회논문지 Vol.10 No.2

무선 센서 네트워크에서는 센서 노드의 제한된 자원으로 동작하기 때문에 클러스터 기반의 라우팅 방법을 통해 네트워크의 수명을 향상시키고 있다. 본 논문에서는 클러스터 기반의 라우팅 기법이 가진 에너지 효율을 최대화하기 위해 방향, 거리, 밀도, 그리고 잔여 에너지량을 사용하고자 한다. 상위 클러스터 헤드의 방향 정보를 이용하여 새로운 클러스터 헤드를 자율적으로 선출할 때 고립 노드의 발생 빈도를 최소화하고, 거리 정보를 이용하여 셋업 단계에서 새로운 클러스터와 이전의 클러스터 모두에 포함되어 정보를 갱신할 필요가 없는 센서 노드들을 슬립 모드로 전환하여 에너지 소모를 줄이며, 단지 새로 가입되는 센서노드만 정보 교환함으로써 불필요한 에너지 소비를 줄이고자 한다. 뿐만 아니라, 클러스터 기반의 라우팅 기법에서 내부나 외부의 공격에 강한 키 관리 기법을 통해 안전하고 에너지 효율적인 통신이 가능하도록하여 전체적인 네트워크 효율을 높이고자 한다. 따라서 전체 네트워크내의 멤버들에게 클러스터 헤드가 될 수 있는 안전하고 균등한 기회를 주고자 하는 클러스터 헤드 선출 기법을 제안한다. Because WSNs operate with limited resources of sensor nodes, its life is extended by cluster-based routing methods. In this study, we use data on direction, distance, density and residual energy in order to maximize the energy efficiency of cluster-based routing methods. Through this study, we expect to minimize the frequency of isolated nodes when selecting a new cluster head autonomously using information on the direction of the upper cluster head, and to reduce energy consumption by switching sensor nodes, which are included in both of the new cluster and the previous cluster and thus do not need to update information, into the sleep mode and updating information only for newly included sensor nodes at the setup phase using distance data. Furthermore, we enhance overall network efficiency by implementing secure and energy-efficient communication through key management robust against internal and external attacks in cluster-based routing techniques. This study suggests the modified cluster head selection scheme which uses the conserved energy in the steady-state phase by reducing unnecessary communications of unchanged nodes between selected cluster head and previous cluster head in the setup phase, and thus prolongs the network lifetime and provides secure and equal opportunity for being cluster head.

무선 센서 네트워크를 위한 클러스터 기반의 효율적 키 관리 프로토콜

정윤수(Yoon-Su Jeong),황윤철(Yoon-Cheol Hwang),이건명(Keon-Myung Lee),이상호(Sang-Ho Lee) 한국정보과학회 2006 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.33 No.2

안전한 무선 센서 네트워크 환경의 구축을 위하여 노드 간에 전송되는 메시지를 암호화하고 인증하는 것이 중요하다. 그러나 자원의 제약성 때문에 일반 네트워크에서 사용하는 Diffie-Hellman이나 공개키 기반 키 협의 방법은 적합하지 않다. 최근 활발히 연구가 진행되고 있는 사전 키 분배 방법은 q-composite 랜덤 키 사전 분배 방법을 사용하여 확률적으로 키를 분배하지만 센서 노드간의 공유키가 존재하지 않을 가능성이 매우 높고, 공유키를 발견하는데 시간과 에너지가 많이 소요되어 무선 네트워크 환경에 적합하지 않다. 이 논문에서는 확률적 키에 의존하지 않는 클러스터 기반의 새로운 키 관리 프로토콜을 제안한다. 제안 프로토콜은 부트스트랩(bootstrap) 동안 사전 배치 전에 센서간 공유하고 있는 공통키 사용을 통하여 센서의 키 전송/수용과정을 제거하였기 때문에 키 관리 효율성이 높다. 또한 네트워크상에 존재하는 타협된 노드들을 안전하게 탐지할 수 있도록 lightweight 침입탐지 메커니즘 기능을 적용함으로써 안전성 문제를 해결한다. To achieve security in wireless sensor networks(WSN), it is important to be able to encrypt and authenticate messages sent among sensor nodes. Due to resource constraints, many key agreement schemes used in general networks such as Diffie-Hellman and public-key based schemes are not suitable for wireless sensor networks. The current pre-distribution of secret keys uses q-composite random key and it randomly allocates keys. But there exists high probability not to be public-key among sensor nodes and it is not efficient to find public-key because of the problem for time and energy consumption. To remove problems in pre-distribution of secret keys, we propose a new cryptographic key management protocol, which is based on the clustering scheme but does not depend on probabilistic key. The protocol can increase efficiency to manage keys because, before distributing keys in bootstrap, using public-key shared among nodes can remove processes to send or to receive key among sensors. Also, to find outcompromised nodes safely on network, it solves safety problem by applying a function of lightweight attack-detection mechanism.

키 클러스터 활용 영어교육 교재 코퍼스와 학술 논문 코퍼스 분석

남정미 한국언어과학회 2019 언어과학 Vol.26 No.4

This paper aims to conduct a corpus-based study of English education textbooks and research articles through key cluster analysis. Specifically, using WordSmith Tools, this study investigates structural and functional features of English key clusters in the English education corpus. The English education corpus consists of three sub-corpora: TBC(Textbook Corpus), FWAC(Foreign Writer Article Corpus), KWAC(Korean Writer Article Corpus). The results show that compared with general corpus (BNC Baby), TBC, FWAC and KWAC have specific features, with differences and similarities in terms of 4-word cluster and key clusters. Regarding structural patterns, TBC has more NP-based clusters. Also, passive verb + PP patterns are more used with high keyness in the KWAC. In terms of functional features, it is noteworthy that the English education corpus contains genre-specific features with a considerable number of key clusters which belong to the categories of ‘others.’ Based on the study, pedagogical implications and suggestions for further study are provided in the conclusion.

다중 분산 웹 클러스터모델의 안전한 데이터 전송을 위한 상호 인증 프로토콜

이기준,김창원,정채영,Lee, Kee-Jun,Kim, Chang-Won,Jeong, Chae-Yeong 한국정보처리학회 2001 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.8 No.6

기존의 클러스터 시스템을 확장한 다중 분산 웹 클러스터 모델은 개방 네트워크상에 존재하는 다수의 시스템 노드들을 단일한 가상 네트워크로 구축하여 사용자로부터 요구되어지는 대규모 작업을 병렬 컴퓨팅 방식으로 처리하는 클러스터 시스템이다 구성된 특성상 다중 분산 웹 클러스터 모델은 불법적인 3자에 의해 내부 시스템 노드들이 노출되어 있으며, 각 시스템 노드간의 협조작업 시 고의적인 방해와 공격으로 정상적인 작업수행이 불가능할 가능성을 지니고 있다. 본 논문에서는 시스템 노드의 서비스 코드 블록의 등록, 요구, 협조 및 결과취합 시 해당 시스템노드의 인증을 위하여 키 분배방식을 통한 시스템 노드 상호 인증 프로토콜을 제시하며, 전체 시스템 노드의 대칭키를 안전하고 효율적으로 관리하며 분배하는 SNKDC를 설계한다. SNKDC는 시스템 노드가 작업수행 시 필요한 대칭키를 분배하며, 제공된 키를 기반으로 시스템 노드는 암호화된 패킷을 전송한다. 시스템 노드간의 주고받는 암호화 패킷은 3자에 의해 해독되거나 거짓 메시지를 통한 정보의 유출을 방지할 수 있다. Multi-distributed web cluster model expanding conventional cluster system is the cluster system which processes large-scaled work demanded from users with parallel computing method by building a number of system nodes on open network into a single imaginary network. Multi-distributed web cluster model on the structured characteristics exposes internal system nodes by an illegal third party and has a potential that normal job performance is impossible by the intentional prevention and attack in cooperative work among system nodes. This paper presents the mutual authentication protocol of system nodes through key division method for the authentication of system nodes concerned in the registration, requirement and cooperation of service code block of system nodes and collecting the results and then designs SNKDC which controls and divides symmetrical keys of the whole system nodes safely and effectively. SNKDC divides symmetrical keys required for performing the work of system nodes and the system nodes transmit encoded packet based on the key provided. Encryption packet given and taken between system nodes is decoded by a third party or can prevent the outflow of information through false message.

멀티홉 클러스터 센서 네트워크 환경 기반에서 견고한 키 교환

한승진(Seung-Jin Han) 한국컴퓨터정보학회 2011 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.16 No.3

본 논문에서는 신뢰하는 제 3기관(혹은 장치)(TTP)이 없고 사전에 키가 분배되지 않는 멀티 홉 클러스터 센서 네트워크 환경에서 안전하게 암호화된 키를 교환하는 알고리즘을 제안한다. 기존의 연구는 TTP가 존재하거나 노드간 키가 이미 분배되었다는 가정하에서 진행되었다. 그러나, 기존의 방법들은 기반 구조가 없는 USN 환경에서는 가능하지 않다. 기존 연구 중 일부는 난수를 이용한 Diffie-Hellman 알고리즘을 이용하여 문제를 해결하고자 하였으나 재생 공격과 중간자 공격에 취약한 것으로 나타났다. 기존의 Diffie-Hellman 알고리즘에서 취약한 문제로 드러난 노드 간 인증 문제는 ??TESLA를 사용한 수정된 Diffie-Hellman 알고리즘으로 해결한다. 본 논문에서는 수정된 Diffie-Hellman 알고리즘에 타임 스탬프를 사용한 일회용 패스워드(OTP)를 추가하여 안전하면서, 가볍고, 강인한 키 교환 알고리즘을 제안한다. 마지막으로 인증, 기밀성, 무결성, 부인방지, 후방향 안전성 및 전방향 안전성에 대해서 안전하다는 것을 검증한다. In this paper, we proposed a scheme that it safely exchanges encrypted keys without Trust Third Party (TTP) and Pre-distributing keys in multi-hop clustering sensor networks. Existing research assume that it exists a TTP or already it was pre-distributed a encrypted key between nodes. However, existing methods are not sufficient for USN environment without infrastructure. Some existing studies using a random number Diffie-Hellman algorithm to solve the problem. but the method was vulnerable to Replay and Man-in-the-middle attack from the malicious nodes. Therefore, authentication problem between nodes is solved by adding a ??TESLA. In this paper, we propose a modified Diffie-Hellman algorithm that it is safe, lightweight, and robust pair-wise agreement algorithm by adding One Time Password (OTP) with timestamp. Lastly, authentication, confidentiality, integrity, non-impersonation, backward secrecy, and forward secrecy to verify that it is safe.

ECC 기반의 클러스터간 노드들의 안전한 인증 프로토콜

정윤수(Jeong Yoon Su),김용태(Kim Yong Tae),이상호(Lee Sang Ho) 한국컴퓨터정보학회 2008 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.13 No.2

최근 컴퓨터의 발전을 통해 무선 센서 네트워크 분야가 발전되고 있지만 많은 응용분야에서 보안의 중요성이 증대되고 있다. 특히, 무선 네트워크에서 동작되는 노드의 안전한 통신을 위해서도 보안 메커니즘이나 보안 프로토콜 개발이 필요하다. 이 논문에서는 네트워크에 존재하는 모든 노드가 네트워크 크기에 부합되는 독립된 키들을 소유하면서 노드간 안전한 통신을 보장할 수 있도록 비밀키 방법과 ECC 알고리즘을 조합한 사전 키 분배 방법을 제안한다. 제안된 기법은 노드 캡처에 대해서 탄력적으로 동작하기 때문에 데이터 융합과 집합에 적합하며 네트워크상에 존재하는 타협된 노드들의 탐지를 위해 디지털 시그너처 기능을 적용함으로써 노드간 안전성 문제를 해결하고 있다. 시뮬레이션에서는 제안 기법에서 사용되는 파라미터들의 처리 시간을 평가하여 ECC 키 길이가 증가하더라도 제안 기법이 효율적임을 평가하고 있다. The current pre-distribution of secret keys uses q-composite random key and it randomly allocates keys. But there exists high probability not to be public-key among nodes and it is not efficient to find public-key because of the problem for time and energy consumption. We presents key establishment scheme designed to satisfy authentication and confidentiality, without the need of a key distribution center. Proposed scheme is scalable since every node only needs to hold a small number of keys independent of the network size, and it is resilient against node capture and replication due to the fact that keys are localized. In simulation result, we estimate process time of parameter used in proposed scheme and efficiency of proposed scheme even if increase ECC key length

노드 위치 예측을 통한 클러스터링 기반의 센서네트워크 키설정 메커니즘

도인실,채기준,Doh, In-Shil,Chae, Ki-Joon 한국정보처리학회 2010 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.17 No.2

Sensor network can be applied in many areas in our life, and security is very important in applying sensor network. For secure sensor communication, pairwise key establishment between sensor nodes is essential. In this paper, we cluster the network field in hexagonal shapes and preassign three different kinds of key information for each sensor according to its expected location. We adopt overlapped key string pool concept for our clustered network architecture and every node uses the part of sub-strings for setting up pairwise keys with all neighboring nodes in its own cluster and from different clusters according to respective position with small amount of information. Our proposal decreases the memory requirement and increases security level efficiently. 다양한 분야에서 응용될 수 있는 센서 네트워크 통신에 안전성을 제공하기 위해서는 센서 노드 간 pairwise 키설정이 기본이 되어야한다. 본 논문에서는 네트워크 필드를 육각형의 클러스터로 나누고 각 센서 노드마다 예상되는 위치에 따라 세 개의 서로 다른 키 정보를 사전에 나누어 주어 노드 배치 후 갖고 있는 정보를 이용하여 모든 이웃 노드와의 pairwise 키를 설정할 수 있도록 한다. 특히 키스트링 기법을 적용하여 이를 클러스터링 정보와 연계되도록 함으로써 적은 양의 정보를 가지고도 이웃한 모든 노드들 간에 pairwise 키를 설정할 수 있도록 하였다. 제안된 키설정 메커니즘을 통하여 필요한 메모리의 양을 줄이면서도 보안 강도를 높일 수 있음을 증명한다.

키클러스터 분석을 통한 학술목적영어 코퍼스의 어휘다발 특성 연구

장세은 ( Se Eun Jhang ),이성민 ( Sung Min Sung ) 대한언어학회 2012 언어학 Vol.20 No.4

This study is to investigate structural and functional features of English lexical bundles in the Biomed Corpus as a Life Science Corpus through key clusters analyses. Previous studies have identified lexical bundles using their different criteria, but in this study lexical bundles were extracted and identified in a limited number of frequent phrases in comparison to a reference corpus using key clusters analyses. Structural and functional classification of lexical bundles was made following recent work by corpus linguists such as Biber and Barbieri. We found that the lexical bundles that we dealt with represent both positive and negative keyness in value in the list of key clusters, just like keywords analyses. The article examines and discusses the distribution of the frequence category of lexical bundles, the ratio of type and token of nouns in the structures of ``the+Noun+of the`` and ``in the+Noun+of``, various types of passive constructions, and epistemic stance expressions standing out in functional distribution of lexical bundles in comparison to a reference corpus.

영어 학술논문 코퍼스의 키클러스터 구조와 기능

이성민,김신호,장세은 한국중앙영어영문학회 2015 영어영문학연구 Vol.57 No.1

This study aims to investigate structural and functional distributions of English key clusters used in the biomedical academic journals written by English native scholars and Korean scholars through a quantitative method used in corpus linguistics. We focused on key clusters in order to find more genre specific lexical bundles than common lexical bundles shared with a general corpus. In order to explore the distributions of the key clusters used by English native scholars and Korean scholars, we conducted the structural and functional classification by using Wordsmith tools 6.0. We also used the Chi-square test to find out whether or not there are any significant differences between grammatical structures and discourse functions of key clusters. In addition, we visualized residuals of the statistical results by using an R program. The results showed that the proportions of structures between English native scholars and Korean scholars showed no statistical differences. However, Korean scientists used more reference key clusters and less stance key clusters.

Clusters and Key Clusters in the Maritime English Corpus

Se-Eun Jhang,Sung-Min Lee 한국언어과학회 2013 언어과학 Vol.20 No.4

The purpose of this study is twofold. The first is to investigate how many 4-gram clusters should be considered in Maritime English and what portion of these clusters is associated with general English. Using WordSmith tools, we extracted and identified both clusters and key clusters in terms of frequency, dispersion text thresholds, and a log-likelihood test, respectively, comparing the Maritime English Corpus(MECO) II with the British National Corpus(BNC) Baby. Our second aim is to investigate the statistical relationship between syntactic categories and semantic functions of 4-gram key clusters using a chi-square test, and to explore their semantic functions, such as stance bundles, discourse organisers, referential expressions, and special bundles, by comparing their collocates with those of the BNC Baby. Furthermore, we attempt to graphically display dispersion plots where 4-gram clusters possessing each of their semantic functions have occurred in the whole text in order to discover whether the use of their semantic functions is different from general English in comparison to the dispersion plots of the MECO II and the BNC Baby.