Ad hoc 네트워크에서 제어메시지 부하를 감소시키는 클러스터 유지 방법

왕기철(Gi-Cheol Wang),방상원(Sang-Won Bang),조기환(Gi-Hwan Cho) 한국정보과학회 2004 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.31 No.1

클러스터 구조는 Ad hoc 네트워크내의 전체 호스트로 데이타를 방송하는 경우에, 재전송되는 메시지의 수를 감소시킨다. 이러한 클러스터 구조의 이점을 보존하기 위해 클러스터 유지방법이 이용된다. 그러나 기존의 클러스터 유지방법들은 이웃정보 파악을 위한 제어메시지 외에도 클러스터 재구성을 위한 추가적인 메시지 교환을 필요로 한다. 이로 인해 클러스터 구조의 유지에 따른 이점은 크게 약화된다. 본 논문에서는 클러스터 구조의 중첩성을 이용하여 Hello시간에 클러스터 헤드들만 제어메시지를 broadcast 전송하고 일부 멤버 호스트들은 제어메시지의 unicast전송을 통해 분리된 게이트웨이를 파악하는 클러스터 유지방법을 제안한다. 제안하는 방법은 클러스터 재구성이 필요할 때에도, 각 호스트간에 전송되는 제어메시지를 최소한으로 줄이기 위한 전략을 사용한다. 제안된 방법은 이 과정에서 2홉 클러스터의 정의를 파괴하지 않으며, 클러스터를 완전히 분산된 방법으로 생성한다. 본 논문에서 제안한 방법은 실험결과에 의해 LCC[1]보다 우수한 것으로 평가된다. The cluster structure reduces the number of retransmission messages, when a broadcast to all hosts in ad hoc network is needed. A cluster maintenance scheme is employed to preserve this advantage from time to time. However, most of the cluster maintenance schemes require additional control messages for cluster reformation as well as control messages for acquiring neighbor information. This mitigates the advantages of employing cluster structure in ad hoc network. In this paper, a cluster maintenance scheme which forces only clusterheads to broadcast control messages during hello time is proposed. When the cluster reformation is needed, the proposed scheme employs a strategy to reduce the control messages to a minimum. In these processes, the proposed scheme doesn't violate the definition of 2-cluster and produces the clusters in fully distributed method. The simulation results prove that our scheme is better than LCC[1].

Ad hoc 네트워크 상에서의 효율적인 클러스터 기반 라우팅

왕기철(Gi-Cheol Wang),이문근(Moon-Kun Lee),조기환(Gi-Hwan Cho) 한국정보과학회 2001 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2Ⅲ

Ad hoc 네트워크에서 클러스터링은 여러 채널은 효율적으로 사용 가능하게 하고 제어메시지의 교환부하를 감소시키며, 이동성 관리를 용이하게 하는 이점이 있다. 그러나 대부분의 클러스터 기반 Ad hoc 라우팅 연구에서 클러스터의 생성과 유지에만 초점을 맞추고 있고, 클러스터 구조를 이용하는 경우에는 많은 채널을 소비하고 클러스터 재구성시간이 심각하게 길어진다. 이에 본 논문은 클러스터 구조를 이용하여 클러스터 정보가 모든 네트워크에 한번만 전달되도록 해서 경로를 설정하는 방법을 제안한다. 이 방법은 또한 클러스터 정보가 전달되는 도중의 경로단절 시, 빠르게 대체경로를 획득한다.

오염에 취약한 센서노드들을 위한 주기적인 키갱신 방안

왕기철(Gi Cheol Wang),김기영(Ki Young Kim),박원주(Won Ju Park),조기환(Gi Hwan Cho) 대한전자공학회 2007 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.44 No.11

센서 네트워크에서 센서 들의 통신키를 주기적으로 혹은 필요에 의해 갱신하는 것은 매우 중요한 문제이다. 동적인 키관리의 효율성을 기하기 위해, 센서 네트워크는 클러스터 구조를 도입하고 각 CH(Cluster Head)가 클러스터 내의 키를 관리하도록 한다. 그러나, 이러한 클러스터 기반 센서 네트워크에서 CH는 공격의 목표가 되기 쉽고, CH들의 오염은 네트워크 전체에 큰 위협을 가져온다. 본 논문에서, 우리는 CH들의 오염에 강건한 주기적인 키 갱신 방안을 제안하였다. 먼저, 제안방법은 CH가 관리하는 센서들의 수를 줄이고 CH들이 주기적으로 변경되게 함으로써, CH의 오염에 따른 영향을 최소화 한다. 둘째, 제안방법은 임의의 CH와 BS(Base Station)간의 키 설정에 다른 센서노드들을 참가시켜 공격자들을 혼란에 빠뜨린다. 우리는 수치적인 분석을 통해 제안방법이 다른 키 관리 방법들에 비해 안전하고 CH들의 오염에 강건함을 증명하였다. In sensor networks, it is very important to refresh communication keys of sensors in a periodic or on-demand manner. To perform a dynamic key management efficiently, sensor networks usually employ cluster architecture and each CH (Cluster Head) is responsible for key management within its cluster. In cluster-based sensor networks, CHs are likely to be targets of capture attacks, and capture of CHs threatens the survival of network significantly. In this paper, we propose a periodical key refreshment scheme which counteracts against capture of CHs. First, the proposed scheme reduces the threat caused by compromise of CHs by forcing each CH to manage a small number of sensors and changing CH role nodes periodically. Second, the proposed scheme flings attackers into confusion by involving other nodes in a key establishment between BS (Base Station) and a CH. Our numerical analyses showed that the proposed scheme is more secure than other schemes and robust against compromise of CHs.

이동 애드혹 네트워크에서 세션 키 설정 방안

왕기철(Gi-Cheol Wang),정병호(Byung-Ho Chung),조기환(Gi-Hwan Cho) 한국정보과학회 2004 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.31 No.4

이동 애드혹 네트워크는 무선채널을 통해 데이타가 전송되고 중앙의 관리기관이 존재하지 않으므로 가용자원이 빈약하고 여러 가지 보안위협에 노출되어 있다. 따라서 임의의 두 노드간에 안전한 통신을 수행하기 위해서는 안전하고 통신부하가 작은 세션 키 설정 방법이 요구된다. 그러나 애드혹 네트워크를 위한 기존의 키 설정 방법들은 모든 노드들에게 동일한 그룹 키를 분배하거나 효율적인 공개키 관리를 위한 방법들에 집중되어 왔다. 본 논문에서는 각 노드들간에 안전하게 그리고 작은 부하로 세션 키를 설정하는 방법이 제안된다. 제안하는 방법은 비밀 분산기법과 Diffie-Hellman 키교환 방법을 이용한다. 클러스터내의 안전한 통신을 위해, 각 노드들은 클러스터내에서는 부분 비밀 키를 사용하여 인증을 수행한 후에 자신의 클러스터 헤드와 세션 키를 생성한다. 또한 다른 클러스터간의 안전한 통신을 위해서 각 노드들은 상대방 노드의 공개 키와 Diffie-Hellman 키교환 방법을 이용하여 세션 키를 설정한다. 제안하는 방법은 실험을 통하여 클러스터 헤드 인증기반의 방법[1]에 비해 우수하다는 것을 입증하였다. Mobile Ad-Hoc network tends to expose scarce computing resources and various security threats because all traffics are carried in air along with no central management authority. To provide secure communication and save communication overhead, a scheme is inevitable to securely establish session keys. However, most of key establishment methods for Ad-Hoc network focus on the distribution of a group key to all hosts and/or the efficient public key management. In this paper, a secure and efficient scheme is proposed to establish a session key between two Ad-Hoc nodes. The proposed scheme makes use of the secret sharing mechanism and the Diffie-Hellman key exchange method. For secure intra-cluster communication, each member node establishes session keys with its clusterhead, after mutual authentication using the secret shares. For inter-cluster communication, each node establishes session keys with its correspondent node using the public key and Diffie-Hellman key exchange method. The simulation results prove that the proposed scheme is more secure and efficient than that of the Clusterhead Authentication Based Method[1].

애드 혹 네트워크에서 클러스터를 이용한 효율적인 플러딩 방안

왕기철(Gi-cheol Wang),김태연(Tae-yeon Kim),조기환(Gi-hwan Cho) 한국정보과학회 2005 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.32 No.6

애드 혹 네트워크에서 플러딩(flooding)은 통신범위내에 있지 않은 노드로의 다중 홉 경로를 찾기 위해 자주 이용된다. 그러나 기존의 플러딩기법들은 주기적인 메시지 교환, 잦은 충돌(collision)발생, 그리고 불필요한 패킷의 방송으로 인해 네트워크의 성능을 저하시킨다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 보다 새롭고 효율적인 플러딩방법이 요구된다. 본 논문에서는 요구형 클러스터 구성을 이용하여 플러딩을 수행하는 기법을 제안한다. 제안하는 방법은 기존의 요구형 클러스터 구성기법과 같이 지나가는 패킷(ongoing packet)을 이용하여 클러스터를 구성한다. 그러나 제안하는 방법은 기존의 요구형 클러스터 구성기법과는 다르게 유니캐스트 패킷 전송을 이용하여 충돌횟수를 줄이고 이웃 플러딩 후보들을 용이하게 파악한다. 따라서 제안하는 방법은 다른 기법들에 비해 보다 작은 수의 플러딩노드를 생성한다. 실험결과들은 제안하는 방법이 다른 기법들에 비해 패킷전송 횟수 및 충돌횟수를 감소시킴을 입증하였다. Flooding is usually utilized to find a multi hop route toward the destination which is not within transmission range in Ad Hoc networks. However, existing flooding schemes deteriorate the network performance because of periodic message exchanges, frequent occurrence of collisions, and redundant packet transmission. To resolve this, a flooding scheme using on demand cluster formation is proposed in this paper. The scheme employs ongoing packets for constructing a cluster architecture as the existing on demand clustering scheme. Unlike to the existing on demand clustering scheme, the scheme makes use of unicast packet transmission to reduce the number of collisions and to find the flooding candidates easily. As a result, the proposed scheme yields fewer flooding nodes than other schemes. Simulation results proved that the proposed scheme reduces the number of transmissions and collisions than those of two other schemes.

무선을 통한 데이터 방송 시스템에서의 배터리를 절약하는 인덱싱 기법

왕기철(Gi-cheol Wang),오병균(Hyung-dae Koh),고형대(Byeong-kyun Oh) 한국정보과학회 1999 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.26 No.1B

이동 컴퓨팅 환경에서의 가장 큰 문제점중의 하나는 배터리 문제이다. 이동 컴퓨팅 환경에서의 데이터 접근은 반드시 배터리를 소모하게 된다. 더구나 배터리의 수명은 향후 10년간 20% 정도 밖에 증가되지 않을 전망이다. 따라서 데이터를 방송형태로 전달하든지 아니면 주문형태로 전달 하든지 배터리를 최대한으로 절약하는 효율적인 데이타 처리방법이 필수적으로 필요하다. 사실 방송형태의 데이터 처리는 이동 컴퓨팅의 특성으로 볼 때 가장 자연스러운 것으로 볼 수 있으며 방송 데이터의 인덱싱에 관한 많은 연구결과들이 나와 있다. 본 논문은 이 연구결과들을 바탕으로 개선된 인덱싱 기법과 인덱스 구조 그리고 인덱스 추적 알고리즘을 제공한다.

UDT 환경에서 RTT 예측에 의한 Sync-Interval 구간의 Rate Control 기법

안도식 ( Do-sik An ),왕기철 ( Gi-cheol Wang ),조기환 ( Gi-hwan Cho ) 한국정보처리학회 2010 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.17 No.2

오늘날 대부분의 네트워크는 수십 Gb/s 를 지원하는 광네트워크다. 이러한 고속 네트워크에서 대부분 TCP전송 프로토콜을 사용하고 있다. TCP 전송 프로토콜은 AIMD 방식의 특성으로 인해 고속 네트워크에 적합하지 않다. 반면 UDT 는 DAIMD 방식을 사용하기 때문에 고속 네트워크에서 가용대역폭을 충분히 활용 가능하다. 그러나 UDT 는 sync-interval 간격으로 rate control 이 이루어 지기 때문에 sync-interval 동안 가용 대역폭을 충분히 활용하지 못하는 문제점이 발생한다. 본 논문에서는 RTT 예측을 통한 sync-interval 구간에서의 rate control 기법을 제안한다. sync-interval 구간 동안 RTT 예측을 통해 rate control 을 함으로써 기존 UDT에 비해 고속 네트워크 환경에서 보다 빠르게 가용대역폭을 활용할 수 있다. 네트워크 시뮬레이션 결과 기존 UDT 에 비해 throughput 및 안정성이 향상되었다.

효율적인 컴포넌트 개발을 위한 확장 객체지향 분석 및 설계

왕기철,박경우,고형대 木浦大學校 情報産業硏究所 1999 情報産業硏究誌 Vol.7 No.-

Component Based Development(CBD) is an emerging paradigm of software development. Its goal is composing an application with plug & play software components on the frameworks. This CBD requires existing software analysis and design approaches to be reconsidered. In this paper. we present the extended method from Object-Oriented Analysis and Design. To provide a clear separation of component specification form its design and implementation. we add interface design step and component implementation design step to the process of Object-Oriented Methodology. To provide a method of tracking each step in the development process, we add "use case-behavior-control object-interface mapping table", "component-interface-implementation class mapping table", and "interface-implementation class-integrated implementation class mapping table" to the Object-Oriented Models. Object-Oriented Models could be easily re-engineered to Component System Models by the proposed method. Component System Models also could be easily back tracked by the proposed method.