Since 2005, our research team has researched U-TOPIA project aimed at realizing a campus-wide ubiquitous environment. In addition, we have developed a wearable computing platform, named Uibquitous Fashionable Computer (UFC). The user wearing a UFC can utilize many services in U-TOPIA. Some UFC users sometimes work together for a common goal. For example, users play the on-line game together. In this case, if one user’s battery power is gone, others cannot work, too. Therefore, in order to extend the lifetime of the group maximally, UFC-cooperative networking (CoNet) was proposed.
The users of CoNet use their bluetooth interface for communication, keeping WLAN down so that they can save their energy. One of members use both WLAN and bluetooth interface, and transfer both his own packets and all slave’s packets. The former calls a slave, and the letter is a master. However, a master in CoNet forwards entire packets of all slaves. In contrast with conventional network equipments such as routes and gateways, a master has the entire TCP/IP layers. Therefore, a master can eavesdrop on and tamper with all packets of the slaves. As a result, slaves can be damaged by a malicious master such as slaves’ important information is revealed and such as the winner of game is changed. Like this, the CoNet system internally has the security problems.
In order to solve the security problems, we propose the method to encrypting and authenticating the communication channel between an AP and slaves. Encryption and authentication provides data confidentiality and integrity to packets of slaves. To implement the proposed method, we utilize the IPsec standard, and modify it in order to use in CoNet. In addition to this, we proposed the reputation management system to detect a malicious master and calculate its reputation. By using this reputation, we can expel the malicious master from the CoNet group, and can deny it to rejoin CoNet.
Related to the energy consumption, CoNet with security function spends only 1.58% more energy compared to CoNet only. As a result, the operation time is reduced by 15 sec in case of operating for 30 mins. On the other hand, we can determine a malicious user by using the proposed reputation system. However, for more accurate and efficient decision, we have to enhance the reputation system by simulation.
2005년부터 우리 연구실에서는 U-TOPIA라는 캠퍼스 단위의 유비쿼터스 환경을 구축하는 프로젝트를 진행해왔다. 그리고 Uibquitous Fashionable Computer (UFC)라는 wearable computing을 개발하였다. 이 UFC를 사용하여 U-TOPIA 환경 내에서 여러 서비스를 받을 수 있다. U-TOPIA 에서는 사용자들이 공통의 목적을 위해서 함께 작업을 하는 경우, 예를 들어, 온라인 게임을 하는 경우에 있어서, 한명의 사용자의 배터리 파워가 다 소모되면, 다른 사용자들도 같은 작업을 수행할 수 없게 된다. 이 경우에 있어서 사용자끼리 가장 오랜 시간동안 작업을 할 수 있도록 하기 위해서 협업 네크워크(CoNet) 방법이 제안되었다.
CoNet으로 구성된 사용자는 자신의 bluetooth interface를 사용하고 WLAN을 꺼둠으로서 에너지 소모를 줄일 수 있다. 구성원 중 한명은 자신의 WLAN과 Bluetooth interface 모두 사용하여, 자신의 패킷과 나머지 구성원의 packet 모두를 인터넷 서버로 전달하는 역할을 한다. 전자를 slave라 부르고, 후자를 master라고 한다. 하지만 CoNet에서는 master가 slave의 모든 packet을 전달한다. 게다가 router나 gateway와 같은 전형적인 network 장비와 다르게 모든 TCP/IP layer를 갖추고 있다. 따라서 master는 악의적으로 모든 slave들의 패킷을 엿볼 수 있으며, 변조도 가능하다. 따라서 slave는 악의적인 master에 의해서 자신의 정보가 누출되거나, 변조에 의해서 게임의 승패가 바뀌는 등의 피해를 입을 수 있다. 이렇게 CoNet은 악의적인 master에 의해서 보안면에서 문제를 가지고 있다.
이를 해결하기 위해서 AP와 Slave 사이의 통신 채널을 encryption하고 authentication 하는 방법을 제안한다. Encryption과 authentication을 통하여 slave의 packet에 대한 data confidentiality와 integrity를 보장한다. Encryption과 authentication 기능을 추구하기 위해서 우리는 IPsec 표준을 사용하고, 이를 CoNet에 적용시키기 위해서 수정을 하였다. 한편, 악의적인 행동을 한 master를 찾아내고, 평판을 기록하는 평판 관리 시스템을 제안한다. 평판을 통해서, 악의적인 master를 CoNet으로 부터 탈퇴시키고, 새롭게 CoNet에 가입하려는 것을 거부할 수 있다.
에너지 사용량과 관련해서는 CoNet만을 사용하는 경우에 비해서 최대 1.58% 정도의 에너지 사용량 증가를 보인다. 이는 실제로 30분 정도 사용하는 CoNet system의 경우에 약 15초 정도의 동작 시간을 줄이는 영향을 미치게 된다. 한편, 제안한 reputation system을 사용하여, 악의적인 사용자를 비교적 정확하게 판단할 수 있지만, 좀더 효율적이고 정확한 판단을 위해서는 더욱 simulation을 통해서 강화시켜 나가야 할 것이다.
