관심 대상모니터링 네트워크에서의 중복된 감지-보고 패킷들의 발생 억제에 관한 연구

차영환,Tscha, Yeong-Hwan 한국정보통신학회 2009 한국정보통신학회논문지 Vol.13 No.9

무선 센서 네트워크를 이용하여 관심 대상의 출현을 모니터링 하는 응용에서는 동일 사실에 대해 여러 노드로부터 중복된 보고가 이루어져 네트워크 대역폭의 낭비와 관련 노드들의 전력 소모를 야기 할 수 있다. 이 논문에서는 대상을 감지한 각각의 노드로 하여금 일정 기간 동안 대기하면서 보고 제한을 알리는 DRP(Don't Report Packet) 패킷을 수신하지 않는 경우에만 싱크(기지국)로 감지 사실을 보고하는 기법을 제시한다. 제한 깊이가 2인 경우 DRP 전파 비용은 물론, 감지 사실을 알리는 보고 비용 역시 최소가 되어 가장 경제적인 통신이 가능하였다. DRP 전파 깊이를 1로 제한하면 최소 2개의 서로 다른 경로를 경유하는 감지 보고가 가능하여 전달의 신뢰성을 높일 수 있다. In the application of wireless sensor networks to monitor valuable assets under concern, the appearance of a certain asset can be identified and reported simultaneously by several adjacent nodes, and this may dissipate the power of related nodes and network bandwidth as well. In the proposed method, a node that senses the appearance of some asset is allowed to send the sensing-reporting packet only after it has been being idle for a certain period without receiving any DRP(Don't Report Packet) from neighbors. It turns out that not only the cost of propagating DRPs but also that of reporting the events to the sink becomes minimal when depth of each DRP propagation is 2. In case of depth 1, at least, two routes are set up for the delivery of the sensing-reporting packet hence, reliable transfer to the sink is provided.

무선 센서 네트워크에서의 통신 경로 은닉

차영환,Tscha, Yeong-Hwan 한국전자통신학회 2014 한국전자통신학회 논문지 Vol.9 No.12

무선 센서 네트워크에 대한 전역 도청에 대응하여 통신 경로 상의 노드들을 은닉하기 위해서는 네트워크 전반에 걸쳐 수많은 속임수용 더미 패킷들이 발행되어야한다. 이 논문에서는 모바일 싱크(기지국)와 근원지들을 포함하는 일정 크기의 원 형태 내에 존재하는 노드들로 국한되는 플러딩 기반의 데이터 전송 프로토콜을 제안하여 노드들의 위치 기밀을 유지하고 생성되는 더미 패킷들의 수를 감축하고자 한다. 플러딩 크기는 보안 수준과 통신 비용을 고려하여 결정할 수 있다. 제안 프로토콜을 설계하고 주요 특성을 검증한다. Tremendous amount of dummy packets are generally generated for faking over a wireless sensor network so as to keep the location privacy of nodes on the communication paths against the global eavesdropping. In this paper, a scoped-flooding protocol is designed for transferring data between each source and mobile sink(aka, basestation) where, the only nodes within the scope are allowed to issue dummy packets at every idle time so that the location privacy of the nodes on the paths is kept and the amount of dummy packets is reduced to the extend of the flooding scope. The size of the flooding diameter can be taken into consideration of the privacy level and the communication cost. We design a detailed specification of the protocol and verify several properties.

무선 센서 네트워크에서의 통신 근원지 및 도착지 은닉(제1부) : 프로토콜 설계

차영환,Tscha, Yeong-Hwan 한국전자통신학회 2013 한국전자통신학회 논문지 Vol.8 No.2

무선 센서 네트워크에 있어서 전역 도청에 대응하는 통신 근원지와 도착치의 위치기밀을 유지하기 위해서는 수많은 속임수용 더미 패킷들이 지속적으로 발행된다. 근원지나 도착지를 포함하는 특정 크기의 보호구역들을 설정한 후, 이 안의 노들들에 대해서만 데이터전송 중에 더미 패킷들을 생성하도록 제한하여 근원지와 도착지의 위치기밀성을 제공하면서도 패킷발생량을 줄이는 접근방안을 고려한다. 제안 프로토콜을 설계하고 형식화한 상세한 프로토콜 명세서를 제시한 후, 주요 특성과 정확성을 검증한다. Against the global eavesdropping in wireless sensor networks, tremendous amount of dummy packets for faking are likely to be continuously generated in order to keep the location privacy of the communication source and destination. In our approach only certain disk-shaped zones of encompassing sources and destination are allowed to issue dummy packets during the data transfer so that the amount of generated packets is reduced while the location privacy of the source and destination remains secret. To this end we design a routing protocol and propose a detailed formal specification of it, and verify major characteristics.

무선 센서 네트워크에서의 도착지 위치 기밀을 강화하는 라우팅

차영환,Tscha, Yeong-Hwan 한국정보통신학회 2010 한국정보통신학회논문지 Vol.14 No.7

이 논문에서는 패킷 추적 과정에서 획득한 위치 정보를 이용하여 추적 노드를 결정하는 방안을 고려한다. 한편, 추적에 대응하는 라우팅 전략으로는 위치 보호가 필요한 노드들과 근접하지 않은 노드들로 라우팅 경로를 구성하고, 가능한 경로 궤적이 지그-재그나 앞뒤로 이동하지 않도록 한다. 시뮬레이션을 통해 추적 성공률이 매우 향상됨을 확인 하였고, 제안된 라우팅 기법은 다수의 보호 대상들이 존재하는 환경에서 더 많은 패킷들을 전달하면서도, 추적자로 하여금 더 많은 거리를 이동하도록 유인함을 알 수 있었다. In this paper we consider methods for selecting the next tracing node that take advantage of the history of traced positions during the packet-tracing. In the meantime, the proposed routing strategy that counters the tracing is to design the routing path is such a way that nodes on it are not close to the nodes whose location privacy is needed and zigzag or back-and-forth movements hardly take place. In simulations, the ratios of successful tracing were largely improved. It was shown that our routing scheme allows more data packets to be delivered to the destination while, enticing the tracer to move more long distances in the presence of multiple assets.

무선 센서 네트워크에서의 통신 근원지 및 도착지 은닉(제2부) : 프로토콜 평가

차영환,Tscha, Yeong-Hwan 한국전자통신학회 2013 한국전자통신학회 논문지 Vol.8 No.3

대규모 무선 센서 네트워크에 있어서 광역도청에 대응하여 통신 근원지와 도착지의 위치기밀을 유지하기 위해서는 흔히 과다한 더미패킷들이 발생된다. 앞서의 연구에서는 데이터패킷 전송 동안에 근원지와 도착지를 포함하는 일정 범위 내의 노드들만이 빈 타임-슬롯마다 더미패킷을 발생하도록 하는 위치보안 라우팅 프로토콜 ELPR(End-node Location Privacy Routing)을 제안하였다. 이 논문에서는 고정된 보안성을 갖는 PCM(Periodic Collection Method)에 비해 ELPR은 다양한 위치보안 수준을 제공함을 보였다. 시뮬레이션을 통해 ELPR은 노드들의 수나 데이터패킷들이 많은 경우, PCM보다 발생 패킷 수에 있어서 경제성 있는 위치보안이 가능함을 확인하였다. In large-scale wireless sensor networks, tremendous amount of dummy packets is usually accompanied by keeping location privacy of the communication source and destination against global eavesdropping. In our earlier work we designed a location privacy routing protocol, ELPR(End-node Location Privacy Routing) in which the generation of dummy packets at each idle time-slot while transferring data packets are restricted to only the nodes within certain areas of encompassing the source and destination, respectively. In this paper, it is given that ELPR provides various degrees of location privacy while PCM(Periodic Collection Method) allows the only fixed level. Simulation results show that as the number of nodes or data packets increases ELPR permits in terms of the number of generated packets more cost-effective location privacy than PCM.

센서 네트워크에서 위치 기밀 수준에 따른 더미 메시지생성

차영환(Yeong Hwan Tscha) 한국전자통신학회 2016 한국전자통신학회 논문지 Vol.11 No.9

센서 네트워크에서 광역 도청에 대응하여 기지국이나 근원지들의 위치 기밀을 유지하기 위해서는 일반적으로 더미 메시지들을 발행해야한다. 이 논문에서는 기지국과 근원지들 간에 통신 경로를 확보하는 한편, 요구되는 기밀 수준을 고려하여 일정 수의 노드들을 아무런 활동도 하지 않는 휴면 상태로 전환하도록 하여 전체 더미 메시지들의 발생을 줄이는 방법을 제안한다. 시뮬레이션을 통해 기지국과 근원지들 간의 경로 설정 성공률과 그들의 위치 기밀 수준을 검증한다. Dummy messages are usually generated for faking in preserving the location privacy of a sink or source against the global eavesdropping in wireless networks. In this paper, we propose a new method in which a certain number of nodes determined by considering the required privacy level are made to transit to the dormant state doing nothing so that the total number of dummy messages is reduced, while the paths from the sink to the sources are ensured. Through simulation we verify the success ratio of path establishments between the sink and a set of sources and the location privacy level of them.

무선망에서의 신호도청에 대응하는 데이터 경로 은닉에 관한 연구

차영환(Yeong-Hwan Tscha) 한국전자통신학회 2020 한국전자통신학회 논문지 Vol.15 No.3

무선망에서 통신 경로상의 노드들은 데이터 전달 시마다 전자기적 신호를 방출하므로 일련의 발생 신호들을 포착하여 분석하면 해당 경로가 노출 및 탐지될 수 있다. 악의적 도청자에 대응하는 방법의 하나로는 특정노드들로 하여금 더미(거짓) 패킷을 생성하도록 하여 마치 데이터 경로상의 노드들처럼 보이도록 하는 것이다. 이 논문에서는 근원지와 도착지 간에 최단 경로를 한 번에 설정하면서 더미 패킷의 과도한 생성을 억제하는 패킷 전송 프로토콜을 제안한다. 시뮬레이션을 통해 통신 경로상의 노드 위치 기밀 수준을 검증한다. Nodes on a data communication path in a wireless network emit electro-magnetic waves whenever they transmit packets; thus, the path can be exposed and identified with capturing and analyzing a sequence of the signals emitted there. One of countermeasures against a malicious eavesdropper is to let certain nodes mimic the nodes on the data path in sending dummy packets. In this paper we propose a packet transfer protocol which establishes the shortest path between source-destination pair a time and restricts heavy generation of dummy packets. We verify the location-privacy of a node on the communication paths through simulation.

무선 센서 네트워크에서의 궤도 기반 콘텐츠 발간 및 구독을 위한 질의 이탈 방지

차영환(Yeong Hwan Tscha) 한국정보과학회 2005 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.32 No.4

This paper is concerned with the query slipping and its prevention for trajectory-based matchmaking service in wireless sensor networks. The problem happens when a query propagating along a subscribe trajectory moves through a publish trajectory without obtaining desired information, even though two trajectories intersect geometrically. There follows resubmission of the query or initiation of another subscribe trajectory. Thus, query slipping results in considerable time delay and in the worst, looping in the trajectory or query flooding the network. We address the problem formally and suggest a solution. First, the area where nodes are distributed is logically partitioned into smaller grids, and a grid-based multicast next-hop selection algorithm is proposed. Our algorithm not only attempts to make the trajectory straight but also considers the nodal density of recipient nodes and the seamless grid-by-grid multicast. We prove that the publishing and subscribing using the algorithm eventually eliminate the possibility of the slipping. It turns out that our algorithm dissipates significantly less power of neighbor nodes, compared to the non grid-based method, as greedy forwarding, and the fixed-sized grid approach, as GAF (Geographical Adaptive Fidelity) 본 논문은 무선 센서 네트워크에 있어서 궤도 기반 매취메이킹 서비스를 위한 질의 이탈 및 이의 방지에 관한 것이다. 이러한 문제는 정보 구독 궤도를 따라 전파되는 질의가 정보 발간 궤도와 기하학적으로는 겹침에도 불구하고 정보를 획득하지 못할 때 발생한다. 이에 따라 질의를 재 제출하거나 새로운 구독 궤도를 시작함으로 인한 시간 지연이 초래되어 최악에는, 궤도내의 루핑이나 네트워크 전체로의 메시지 범람을 야기한다. 이 문제를 정형적으로 다루고 그 해결책을 제시한다. 먼저, 노드들이 존재하는 영역을 논리적으로 작은 그리드들로 분할하고, 그리드 기반 멀티캐스트 다음-홉 선택 알고리즘을 제안한다. 제안 알고리즘은 궤도 설정을 직선형태로 유지하도록 시도함은 물론 수신 노드들의 분포 및 틈새 없는 그리드 단위의 멀티캐스트를 고려한다. 이러한 알고리즘에 의거하여 정보 발간 및 구독을 시행하는 경우 질의 이탈이 궁극적으로 방지됨을 증명한다. 제안 알고리즘이 탐욕적 송출과 같은 비 그리드 기반 알고리즘과 GAF와 같은 고정 크기의 그리드 접근법 보다 이웃 노드들의 전력을 더 적게 소모함을 알 수 있다.

컴퓨터 네트워크 : 이동 호스트들간의 경제성있는 통신을 위한 새로운 루팅 프로토콜

차영환(Tscha Yeong Hwan) 한국정보처리학회 1995 정보처리학회논문지 Vol.2 No.3

본 논문은 이동 호스트(mobile host)를 수용하는 컴퓨터 네트워크 상에 있어 이동 호스트간의 경제성 있는 통신을 지원하는 메세지 루팅 프로토콜에 관한 것이다. 제안된 루팅 프로토콜은 이동 호스트의 위치 이동에 따른 위치 정보의 등록을 담당하는 위치 등록 프로토콜과 이동 호스트로의 신뢰성있는 메세지 전달을 수행하는 메세지 전달 프로토콜로 구성된다. 제안 프로토콜의 주요 특성과 동작 절차를 제안하고, 기존의 대표적인 프로토콜과의 비교를 통해 제안된 프로토콜이 기능적인 측면에서는 물론 메세지 루팅시 수반되는 통신 비용(메세지 수)에 있어서도 개선되었음을 보였다. This paper is concerned with a routing protocol for cost-effective communications between mobile hosts on computer networks in which mobile hosts can move freely their physical positions. The proposed routing protocol consists of two protocols : one is called location registration protocol performing registration of the location information as the mobile host does move; the other one is called message transfer protocol which actually delivers a message to the destination mobile host. The detailed protocol's operational behavior and major characteristics are presented. And it is shown that out protocols are superior to previous ones, in terms of the communication cost(i.e., number of message) required for routing a message, and are functionally improved ones.

정보통신 : 이동 호스트를 위한 개선된 이동성 관리 및 멀티캐스트 프로토콜

차영환(Tscha Yeong Hwan),성현경(Sung Hyeon Kyeong) 한국정보처리학회 1995 정보처리학회논문지 Vol.2 No.1

휴대용 컴퓨터기술과 무선 통신기술 및 컴퓨터망이 통합된 육상이동컴퓨터망(LMCN: Land Mobile Computer Network)의 출현은 시간과 장소에 구속받지않는 궁국적인 컴퓨터통신을 제공할 수 있다. 그러나 LMCN에서는 이동호스트(MH: Mobile Host)의 물리적인 위치이동에 따라 통신망의 연결성(connectivity)이 바뀌게되어 통신망의 연결성 정보를 유지하기위한 통신비용이 요구됨은 물론 메시지의 중복, 손실 및 비순서적 주신이 발생할 수 있다. 이러한 문제점들을 해결하기위해 MH에대한 위치정보의 갱신과 메세지의 멀티캐스트를 위해 flooding 기법을 이용하는 기존의 연구에서는 과중한 통신비용의 부담이 불가피하다. 본 논문에서는 이와같은 문제점들을 야기시키는 flooding 기법을 이용하지않는 새로운 이동성관리 프로토콜과 메세지가 손실없이, 중복되지않고, 순서적으로 수신될 수 있는 멀티캐스트 프로토콜을 제시하였다. 이를 위해 MH의 위치정보를 관리하는 망기능들과 멀티캐스트 관련 기능들을 계층화하였으며, 계층화된 기능들간의 위치등록, 핸드오버 그리고 멀티캐스트 절차를 각기 설계하였다. 기존의 프로토콜과의 통신비용의 비교 분석을 통해 제안된 프로토콜이 보다 경제적임을 보였다. By intergrating technologies for portable computers, radio communications, and computer networking, the Land Mobile Computer Network(LMCN) is supposed to overcome the time and space limitation of present computer communication networks. However, because the MHs(mobile hosts) do move any time, the network connectivity is often changed causing temporarily duplicated, lost, or out-of-sequenced message delivery as well as frequent communications for maintainning the network connectivity. Previous works solved the problems through message flooding, used also in multicasting, resulting in high communication cost(i.e., number of communication messages). In this paper, new protocols for efficient mobility management and multicasting are proposed. The protocols define location update, handover, and multicasting procedure of a MH over a hierarchical LMCN architecture. The protocol specification is presented, and it is shown that the communication cost of the new protocols is superior to the existing ones in terms of the communication cost.