Collaboration is the process of two or more participants working together to achieve a common goal. For productivity improvement in a during collaboration process, all participating in the collaboration have to share the related information and finite resources efficiently required to accomplish the goal. However, it is hard to accomplish efficient collaboration due to several reasons; geographical distance between collaborating participants, diverse range of working tools, different job method, and evasion of information sharing for the fear of information leakage. Therefore, the needs are growing for the study of the methods to transmit the information effectively over wireless and distributed networks and to share the information securely. In this thesis, three approaches are proposed to maximize the collaboration effectiveness by improving the efficiency of information sharing between the participants or the automated working tools and by ensuring confidentiality of the information.
First, a video streaming scheme considering video complexity over a cooperative multi-hop relay network is proposed. Video stream is a kind of representative large-volume information usually shared during collaboration. The proposed model can improve the network performance using an adaptive routing scheme taking into account the motion level of each video stream when video streams with heterogeneous motion levels are transmitted over multi-hop cooperative relay network. A video distortion model is developed taking into account video complexity of the video sequences to measure the improvement of the transmission efficiency, The experimental results show that network performance improves when video sequences are routed considering heterogeneous motion levels with the object of maximizing the minimum peak signal-to-noise ratio for the video streams. The adoption of cooperative relays and hop-count limitation can also improve the routing performance of video streams.
Second, the detection mechanism of black-hole attacks attempted by malicious participants is proposed, when participants are sharing information over mobile ad-hoc network with the form of wireless and distributed network. The proposed mechanism uses a tandem nodes, special nodes for the black-hole attack detection and the tandem nodes consistently sniff all data traffic transmitted between the neighboring nodes. When a suspicious node with abnormal amount of incoming or outgoing traffic is detected, the tandem nodes certainly determine the black-hole node cooperating with other tandem nodes. This mechanism can minimize the change of the existing network topology since it does not require any routing protocol modifications or additional deployment of a detection system. Instead, only a few tandem nodes can get a high detection performance with only very low false positive.
Third, a framework is proposed which enables all the members participating large-scale collaboration over distributed network to access and mange product information conveniently and securely. The proposed framework can easily to delegate the right of access to information to others. In the proposed system, permission-based access control scheme with lazy revocation is used where each set of product data is encrypted and stored in data storage. The existing mechanisms are not suitable to be applied them to a large-scale environment since they usually generate high expense, and require many experts. In comparison with the existing ones, the proposed mechanism can operate smoothly in a large-scale collaboration environment.
협업은 다수의 참여자들이 공동의 목적을 달성하기 위하여 협력하는 과정을 의미한다. 협업 과정에서 생산성을 제고하기 위해서는, 협업에 참여하는 모든 구성원들은 목적을 달성하는 과정에서 요구되는 다양한 정보와 자원들을 효율적으로 공유하여야 한다. 그러나 협업에 참여하고 있는 주체들이 상이한 장소에 산재되어 있다거나, 동일한 작업 도구를 사용하고 있지 않다거나, 서로 다른 작업 방식을 채택하고 있다거나, 제3자로의 정보 유출을 우려하여 공유를 기피하는 등의 요인들로 인해 협업의 효율성이 낮아질 수 있다. 따라서 협업 과정에서 무선 및 분산 네트워크를 통해 정보를 보다 효과적으로 전송하는 기법과 정보를 안전하게 공유하기 위한 기법에 대한 연구 필요성이 부각되고 있다. 본 연구에서는 다수의 작업자나 자율화된 작업 도구들 간 정보 공유의 효율을 개선시키고 기밀성을 보장함으로써, 협업의 효과를 극대화하기 위한 기법들을 제안하였다.
첫째, 협업 과정에서 주로 사용되는 멀티-홉 무선 네트워크상에서 데이터를 공유할 때, 대표적인 대용량 정보인 비디오 콘텐츠를 효율적으로 전송하는 방식을 제안하였다. 제안 모델은 멀티-홉 CR(Cooperative relay)에서 이종의 모션-레벨 비디오 콘텐츠를 전송할 때, 개별 비디오 콘텐츠의 비디오 복잡도를 고려해 라우팅하여 전송 효율을 향상시키는 것이 가능하다. 전송 효율 향상 효과를 측정하기 위하여 비디오 콘텐츠의 비디오 복잡도를 고려한 비디오 외곡 모형을 개발하였다. 결과적으로 비디오 시퀀스가 PSNR(Peak signal-to-noise ratio) 최소값을 최대화하는 방향으로 이종의 모션-레벨을 고려하여 라우팅 되었을 경우 성능이 향상되었다. 또한 CR의 도입과 홉-카운트의 제한이 콘텐츠에 대한 라우팅 성능의 향상에 도움을 주는 것으로 나타났다.
둘째, 무선 네트워크의 한 형태인 MANET(Mobile Ad-hoc Network)에서 작업자 또는 작업 도구들 간에 정보를 교환하고 있을 때, 악의적인 사용자가 개입하여 블랙홀 공격을 하는 것을 탐지하는 방식을 제안하였다. 제안된 방식에서는 블랙홀 공격의 탐지를 위한 특별한 형태의 노드인 탠덤 노드를 활용하고 있으며, 이 탠덤 노드는 이웃한 노드들 간에 전송되는 트래픽을 항시 모니터링 하도록 하였다. 특정 탠덤 노드에서 비정상적인 트래픽 송수신을 하는 의심스러운 노드가 발견되었을 경우, 해당 탠덤 노드는 타 탠덤 노드들과의 정보 교환을 통해 블랙홀 노드를 특정하게 된다.
이러한 방식은 라우팅 프로토콜의 수정이나 추가적인 탐지 시스템의 설치를 요구하지 않기 때문에 기존 네트워크 토폴로지에 미치는 영향을 최소화할 수 있으며, 적은 수의 탠덤노드만으로도 false positive가 매우 낮은 좋은 탐지 성능을 보인다는 장점이 있다.
셋째, 분산 네트워크 환경에서 대규모 협업에 참여한 다수의 구성원들이 제품 정보에 편리하고 안전하게 접근하고 관리할 수 있을 뿐만 아니라, 접근 권한을 타인에게 손쉽게 제공하는 구조를 제안하였다. 제안된 구조에서는 각 제품 데이터를 데이터 스토리지 내에 암호화하여 저장하게 되며, 제품 데이터에 대한 접근 권한을 관리하기 위하여 Lazy revocation을 활용한 권한기반 접근 제어를 사용하고 있다. 기존에 제안된 방식들은 높은 비용 발생을 유발하거나, 실제 환경에 적응하기 위해 많은 수의 고급 인력을 요구하는 등의 문제로 대규모 환경에서는 적용되기 어렵다. 이와 비교하여, 제안된 시스템은 매우 큰 규모의 협업 환경에서도 원활히 동작한다는 장점을 지니고 있다.
