센서 네트워크 보안을 위한 SWAD-KNH 기법 설계 = A Design of SWAD-KNH Scheme for Sensor Network Security

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 클러스터 단위로 센서 노드의 키와 그룹키를 생성한 후 분배하는 KGDC(Key Generation and Distribution based on Cluster) 모듈과 이 키를 이용하여 시빌 공격과 웜홀 공격을 탐지할 수 있는 SWAD(Sybil & Wormhole Attack Detection) 모듈로 구성되는 SWAD-KNH(Sybil & Wormhole Attack Detection using Key, Neighbor list and Hop count) 기법을 제안한다. KGDC 모듈은 ECDH 알고리즘, 해시함수, 키 체인 기법을 이용하여 그룹키와 센서 노드의 키들을 생성하고 안전하게 배포한다. SWAD 모듈은 2단계 키 확인절차를 수행함으로써 시빌 공격 탐지를 강화시키고, 근원지와 목적지 노드의 공동이웃노드들의 수와 홉 카운트를 이용하여 웜홀 공격을 탐지한다. 그 결과 SWAD-KNH 기법은 시빌 공격 탐지율은 91.2%, 평균 FPR(False Positive Rate)은 3.82%이고, 그리고 웜홀 공격 탐지율은 90%, 평균 FPR(False Positive Rate)은 4.64%으로 평가되므로 시빌과 웜홀 공격 탐지율 및 시빌과 웜홀 공격 탐지의 신뢰성을 향상시켰다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper proposes an SWAD-KNH(Sybil & Wormhole Attack Detection using Key, Neighbor list and Hop count) technique which consists of an SWAD(Sybil & Wormhole Attack Detection) module detecting an Worm attack and a KGDC(Key Generation and Distribution based on Cluster) module generating and an sense node key and a Group key by the cluster and distributing them. The KGDC module generates a group key and an sense node key by using an ECDH algorithm, a hash function, and a key-chain technique and distributes them safely. An SWAD module strengthens the detection of an Sybil attack by accomplishing 2-step key acknowledgement procedure and detects a Wormhole attack by using the number of the common neighbor nodes and hop counts of an source and destination node. As the result of the SWAD-KNH technique shows an Sybil attack detection rate is 91.2% and its average FPR 3.82%, a Wormhole attack detection rate is 90%, and its average FPR 4.64%, Sybil and wormhole attack detection rate and its reliability are improved.

참고문헌 (Reference)

1 나상호, "센서 네트워크를 위한 안전한 노드 식별자 기반 위임 인증 프로토콜" 23 (23): 2009

2 나채준, "센서 네트워크 보안 연구동향" 20 (20): 2005

3 곽진, "분산 센서 네트워크용 키 분배 프로토콜 연구 동향" 정보통신연구진흥원 1-9, 2007

4 김완주, "무선 센서 및 액터 네트워크를 위한 효율적인 키관리 프로토콜" 한국정보과학회 13 (13): 540-544, 2007

5 문형석, "무선 센서 네트워크에서의 효율적 Broadcast Authentication 방안" 대한전자공학회 43 (43): 23-29, 2006

6 이경화, "계층적 센서 네트워크 환경에서 이동 노드를 위한 Trust Center 기반 키 관리 기법" 숭실대학교 대학원 2011

7 이재원, "WSN 환경에서 논리적 그룹 형성과 키 분배 방법" 한국정보과학회 34 (34): 296-304, 2007

8 한국인터넷진흥원, "USN 환경에서의 키관리 기술적용 모델 개발" KISA 2009

9 정은희, "USN 환경에서 ECDH 알고리즘을 이용한 KDPC(Key Distribution Protocol based on Cluster) 설계" 17 (17): 856-858, 2013

10 "The Network Simulator NS-2"

11 Adrian Perrig, "TELSA : Multicast source authentication transform" 2000

12 Adrian Perrig, "SPINS : Security Protocols for Sensor Network" 2001

13 "Nam : Network Animator"

14 S. Zhu, "LEAP : Efficient Security Mechanisms for Large-Scale Distributed Sensor Networks" 62-72, 2003