Recent advance of wireless sensor network and mobile communication network technologies bring several new issues such as the mobility of sensor nodes, the deployment of PKI. Moreover, the convergence of such different networks are one of rising issues.
Mobility of sensor node in Wireless Sensor Networks (WSN) brings security issues such as re-authentication and tracing the node movement. However, current security research on WSN are insufficient to support such environments since their designs only considered static environments. In this thesis, we propose efficient node authentication and key exchange protocols that reduces the overhead in node re-authentication and also provides untraceability of mobile nodes. We propose not only symmetric key based authentication protocol, but also the asymmetric key based authentication protocol for supporting the advanced sensor technologies. Compared with previous protocols, our protocol has only a third of communication and computational overhead. We expect our protocol to be an efficient solution that increases the lifetime of sensor network. We also propose the sensor node authentication protocol in the 3G-WSN network that the sensor network is integrated with mobile network.
For the deployment of PKI into the next generation mobile network, we propose the security protocols for the application security architecture, Voice over IP application, and the lawful interception protocol deploy the ID based cryptosystem. In each chapter we analyze the efficiency and the security of our protocols by comparing with previous protocols.
모바일 환경 기술의 대표적인 기술인 무선 센서 네트워크 (Wireless Sensor Network, WSN) 기술과 이동통신망 기술은 최근들어 급격히 발전하고 있으며, 이종 환경 간의 융합 또한 많은 관심 속에 연구가 진행되고 있다. WSN은 베터리를 통해 전원 공급을 받고, 제한된 자원을 이용하는 센서 노드로 구성되어 있으며, 일반적으로 센서 노드 간의 Ad-Hoc 네트워크를 구성한다. 대표적인 이동통신망 기술은 3GPP (3rd Generation Partnership Project) 표준은 차세대 모바일 통신 시스템을 위해 SAE (System Architecture Evolution)/LTE (Long Term Evolution)구조를 개발하고 있다.
모바일 환경에서 공통적으로 제한된 자원을 갖고 있는 이동 통신 전화와 센서 노드의 에너지 효율성 확보는 매우 중요한 문제로 간주되고 있으며, 보안 기술 역시 에너지 효율성을 매우 중요한 요구 사항으로 하여, 효율적인 인증 및 키 교환 기술 등에 대한 연구를 진행하고 있다.
최근의 WSN의 발전에 따라 무선 센서/액터 네트워크 (Wireless Sensor & Actor Network, WSAN) 와 같은 이동성을 가진 노드가 나타나고 있으며, 다양한 응용 환경이 고려되고 있으나, 기존의 보안 기술 연구는 노드의 이동성에 대한 고려가 미비하여 이러한 경우 많은 에너지 소모가 예상된다.
따라서, 본 논문 연구를 통해 이동성을 가진 노드의 연속된 노드의 인증과 키 합의 과정에서 이미 인증 과정을 거친 노드의 경우 이후 인증 과정에서는 이전에 인증 정보를 활용하여 인증 단계를 단축시켰으며, 기존 기술에 비해 80 \% 정도의 에너지 효율성을 얻을 수 있었다. 또한, WSN과 이동통신망의 융합 환경에서 센서 노드의 에너지 효율성을 대폭 증가 시키는 방안 역시 제시하였다.
한편, 차세대 이동통신망에서 광범위한 보안 문제에 대응하기 위한 공개키 기반 기술로서, 효율적인 공개키 관리를 가능하게 하는 ID 기반 암호 기술을 적용한 애플리케이션 보안 구조를 제안하였으며, 역시 통화 연결 지연 시간을 대폭 감소시킨 Voice over IP 보안 프로토콜 및 통화 감청 기술을 제시하였다.
본 논문 연구를 통해 점차 증가할 모바일 환경에서 다양한 보안 문제에 대한 대응이 가능할 것으로 예상한다.
