학술논문

Privacy Preserving Efficient Authentication and Strong Key Establishment Protocols in Wireless Sensor Networks
Document Type
Dissertation/ Thesis
Source
Subject
Wireless Sensor Networks
Strong Key
Establishment Protocols
Language
English
Abstract
Wireless sensor networks (WSNs) have been considered as a potential solution for real-time applications, and have practical impact on next generation technologies too. Wireless sensors facilitate ubiquitous nature, quick and easy deployment in any hostile environments, and accomplish their tasks, efficiently. Recently, WSNs have been widely used in real-time applications, such as, vehicular tracking, habitat monitoring, environment control, military surveillance, healthcare monitoring, wildlife monitoring, and real-time traffic monitoring, are few examples. Further, one surveys on wireless sensor networks proclaimed that, in near future, the WSNs willixbecome an intelligent and integral part of daily lives. Thus, the novelties of sensor networks are that they provide inexpensive, effective solutions and monitor the unattended physical environments very closely. In addition, due to the ubiquitous nature of WSN environmental data could available everywhere and anytime, in ad-hoc manner. As sensor network become more part of everyday life, they could become a threat if security is not considered before deployment. For instance, healthcare application monitoring using sensor network is one of the important areas. However if there any security vulnerabilities occur, this technology might be open to attackers, and hence, endanger for real-time application success. Furthermore, the security issues for WSNs are different from traditional networks. The wireless nature, resource constraint, and frequent topology changes, and many other factors posses challenge to develop secure WSNs. Consequently, there is an immense need for considering security at designing time of applications. Generally, it is widely accepted that the robust authentication and key establishment are the main concern of security services, and are protect real-time WSN applications from popular attacks. In this regards, this thesis proposed: (i) authentication and key establishment protocol for wireless sensor networks; (ii) MSNAC: mobile sensor node access control; and (iii) robust user authentication for wireless sensor networks. Further the proposed protocols are analyzed and compared with exiting security protocols. Extensive analysis revels that the proposed protocols are more robust to popular attacks, and provides more security services at reasonable computation cost.
무선 센서 네트워크(WSN)는 실시간응용프로그램을 위한 잠재적인 해결방안으로 여겨지고 있으며, 차세대 기술에 실용적인 영향을 주고 있다. 무선 센서들은 유비쿼터스 환경을 가능하게 하고, 어떤 제한된 환경(hostile environments)에서도 간편하고 신속한 배포와. 그들의 작업을 효율적으로 수행합니다. 최근에 무선센서네트워크는 차량위치추적, 주거지 모니터링, 환경 컨트롤, 군용 감시 장비, 헬스 캐어 모니터링, 야생동물 모니터링, 실시간 모니터링 등 다양한 실시간응용프로그램에 사용 되고 있다. 게다가, 무선센서네트워크에 관한 한 연구에 따르면 가까운 미래에 무선센서네트워크는일상생활의 지능적이고 필수적인 부분이 될 것이라고 주장하고 있다. 그러므로 새로운 센서네트워크는 값싸고 효과적인 솔루션과 무인으로 물리적 환경 (unattended physical environments)을 모니터링 하는 것을 제공한다. 더불어서, 무선 센서네트워크 환경의 데이터는 유비쿼터스 특성으로 인해때와 장소를 가리지 않고 이용 가능하다. 센서네트워크는 일상생활의 많은 부분에서 사용되고 있기 때문에, 배포과정 이전에 보안이 고려되지 않았다면이는 하나의 위협이 될 수 있다. 예를 들어98센서네트워크를 사용하는 헬스케어모니터링은 중요한 분야 중 하나이다. 그러나 어떠한 보안의 취약점이 발생할 경우, 이 기술은 공격자에게 노출이 될 것이며, 실시간응용프로그램 성공은 위협받게 될 것이다. 더군다나 무선 센서네트워크의 보안 문제들은 기존 네트워크의 보안 문제들과 다르다. 무선환경, 자원제한, 주파수 위상 변경(frequent topology changes)등 여러 다른 요소들이 무선센서네트워크의 보안 개발을 어렵게 만들고 있다. 결과적으로, 응용프로그램 구상단계에서 보안을 고려하기 위한많은 노력이 필요하다. 일반적으로 강력한 (robust) 인증과정과 키 확립은 보안 서비스의 중요한 요소로 받아 드려지고 있고, 알려진 (popular) 공격들로부터 실시간 무선 센서네트워크 응용프로그램을 보호하여 준다. 본 논문에서는 (i) 무선센서네트워크를 위한 인증과 키 확립을 위한 프로토콜과 (ii) 모바일 센서 노드 액세스 제어(MSNAC: mobile sensor node access control)를 제안한다;(iii) 무선 센서 네트워크를 위한 강력한 (robust) 사용자 인증 및. 또한, 제안하는 프로토콜을 분석하여 기존에 제안되었던 보안 프로토콜과 비교분석 되었다. 논문에서 제안된 프로토콜의 폭넓은 분석은 알려진 일반적인 공격에 좀 더 안전하다는 것을 제시하고 있고, 합리적인 연산 비용으로 더 많은 보안 서비스들을 제공하고 있다.