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저사양 IoT 디바이스의 안전한 부트 및 업데이트를 위한 보안 시스템 설계 및 구현
http://doi.org/10.5626/JOK.2018.45.4.321
저사양 IoT 디바이스는 다양한 보안 솔루션들을 적용하기에 많은 제약이 따른다. 이는 대부분의 보안 솔루션들이 고성능 PC 환경을 대상으로 구현되기 때문이며, 이러한 한계는 IoT 디바이스의 기술적인 보안 취약점과 다양한 보안 위협들이 꾸준히 증가하는 원인이 되고 있다. 이에 본 논문에서는 저사양이라는 제약적인 환경에서 적용 가능한 안전한 부트 및 펌웨어 업데이트 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 부트 단계 시, 디바이스의 펌웨어의 무결성을 검증하고 펌웨어 업데이트는 업데이트를 시도하는 주체에 대한 신뢰성 검증을 수행한다. 마지막으로 저사양 IoT 디바이스에서 발생할 수 있는 각종 위협들을 통해 본 논문에서 제안한 시스템의 보안 성능을 분석한다.
멀티 코어 확장성을 제공하는 실시간 플래시 저장장치 시뮬레이션
http://doi.org/10.5626/JOK.2017.44.6.566
플래시 저장 장치가 저장 장치로서 널리 사용되면서 성능, 신뢰성, 견고성 등 여러 가지 측면에서 검증이 필요하여 시뮬레이션 방법론이 다양하게 연구되어 왔다. 그 결과 최근까지 플래시 저장장치 시뮬레이터는 기능적 모델링과 시간적 모델링 관점에서 많은 발전이 있었다. 그러나 이러한 발전에도 불구하고 플래시 저장장치의 노화 효과를 평가하기 위해서는 장시간의 테스트 시간을 대폭 단축할 수 있는 방법이 필요하다. 본 논문은 사용자 설정에 따라 시뮬레이션 속도를 자유롭게 조절할 수 있는, 소위 멀티 코어 확장성을 제공하는 실시간 시뮬레이션 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 임의의 CPU 코어 개수가 주어져도 그에 맞는 확장 가능한 시뮬레이션 속도를 제공하며, 그 속도에 관계없이 항상 정확한 시뮬레이션 결과를 보장한다. 본 논문은 리눅스 커널 모듈 형태로 구현한 시뮬레이터를 이용하여 멀티코어 확장성과 모델의 정확성을 실험적으로 검증한다.
안드로이드 장치 드라이버에 대한 효과적 취약점 탐지 기법
안드로이드 및 리눅스 기반 임베디드 시스템에서는 디바이스 드라이버가 커널 함수로 포함되는 구조로 되어 있다. 어떤 디바이스 드라이버들의 경우, 여러 Third-party에 의해 제공되는 소프트웨어(펌웨어)가 포함되는데, 그 보안 수준에 대해 검토되지 않고 사용되는 경우가 많다. 보안 취약점 분석을 위해 일반적으로 사용되는 정적 분석의 경우, 오탐 가능성으로 인하여 실제 권한상승과 같은 주요 취약점을 확인하는데 많은 비용이 발생한다. 본 논문에서는 안드로이드 시스템에서 사용되는 디바이스 드라이버를 대상으로 정적 및 동적 분석 기반의 효과적인 보안 취약점 탐지 기법을 제시하고 그 효용성을 확인한다.
시각 장애인의 입력 편의성 향상을 위한 손가락 터치 기반의 한글 입력 인터페이스
스마트폰 환경에서 천지인, 나랏글, qwerty 등과 같은 가상 키보드들은 문자 입력 버튼의 위치가 고정되어 있으며 기본적으로 문자 버튼의 위치를 인식하는 시각 정보를 기반으로 문자를 입력하는 방식을 취하고 있다. 이처럼 입력할 문자의 위치가 고정되어 있는 버튼 입력 방식은 시각 장애인들이 사용하기에 매우 불편하다. 본 연구는 고정된 위치의 버튼을 기반으로 하는 한글 입력 방식의 불편한 점을 개선하기 위해, 버튼 위치의 시각 인지가 필요하지 않은 손가락 터치 기반의 한글 입력 방식을 제안한다. 자음과 모음의 손가락 터치 동작은 학습 편의성을 위해 한글 자모의 형태와 사용 빈도수, 손가락의 우선 순위 등을 고려하여 설계하였다. 최초 입력시에는 사용자가 직접 기준 위치를 정함으로써 다른 기기의 터치 화면에서도 동일한 인터페이스를 사용할 수 있는 장점이 있다. 이 방법은 고유의 손가락 터치 동작들을 각각의 한글 자음과 모음에 할당함으로써 기존의 버튼 터치 방식에서 이웃 버튼을 잘못 입력하는 오류가 발생하지 않기 때문에 의도치 않았던 문자가 잘못 입력되는 오류가 감소되는 장점이 있다.
TFT-LCD를 위한 인간 시각 만족의 저전력 히스토그램 명세화 기법 및 자동화 연구
휴대용 기기에서 사용 비중이 높은 디스플레이인 TFT-LCD에서는 백라이트가 소모 전력의 대부분을 차지하므로 백라이트의 세기를 줄이는 디밍 기법을 통한 전력 절감이 많이 시도되고 있으며, 이때 일어나는 디스플레이 상 이미지의 밝기 저하로 인한 시각적 왜곡을 개선하는 이미지 보상 기법 연구가 동시에 진행되고 있다. 하지만 히스토그램 평활화와 같은 기존 이미지 보상 기법들은 인간 시각 만족도를 잘 충족하는 것에 한계점을 가진다. 본 논문에서는 히스토그램 명세화와 픽셀 보정의 결합을 통해 전력 절감과 함께 시각 만족도 개선 효과가 향상된 디밍 기법을 제안한다. 이 기법은 인간 시각을 만족하기 위해 탐색 알고리즘을 수행하므로, 빠른 이미지 처리를 위해 단순화한 계산을 통해 인간 시각 만족의 이미지를 얻어낼 수 있는 자동화 알고리즘을 포함한다. 실험 결과, 기존 백라이트 디밍에 비해 전력 절감 대비 높은 시각 만족도 개선을 보였다.
Physical Web과 Eddystone 기반 BLE 디바이스 컨트롤 서버를 위한 안전한 BLE 통합 인증 시스템
Physical Web과 Eddystone은 하나의 통합된 어플리케이션에서 URL을 통해 각각의 서버에서 서비스를 구현하는 방식으로 단 하나의 어플리케이션으로 작동할 수 있다. 하지만, 각 BLE 디바이스의 역할을 위해서는 BLE 디바이스에 맞는 어플리케이션이 따로 존재해야만 한다. 이를 극복하기 위해 BLE 디바이스 컨트롤 서버를 통해 각 제조사와 Beacon을 연동하고 통합된 어플리케이션을 지원하기 위한 새로운 플랫폼이 필요하다. 이는 Beacon의 서비스를 위한 Push(Broadcasting)와 관리를 위한 Pull(Connection)을 모두 담당하게 해야 되며, 특히 Pull과 같은 경우에는 권한을 통해서 관리가 가능해야 한다. 이를 위해 BLE 통신에서 새롭고 안전한 통신 프로토콜이 필요하다. 이에 본 논문은 Physical Web 및 Eddystone 기반의 BLE 디바이스 컨트롤 서버에서 보안이 적용된 기기 제어를 위한 BLE 통합 인증 시스템을 제안한다.
실내/실외 컨텍스트 전이를 고려한 저전력 센싱 모델
다양한 센서가 부착된 스마트 폰의 보급으로 상황인지 어플리케이션 시장의 규모가 발달하고 있다. 하지만, 한정된 전력으로 인해 원활한 서비스를 제공받기는 어렵다. 상황인지 어플리케이션 관점에서 볼 때, 컨텍스트의 종류에 따라 필요한 센싱 정보가 다르기 때문에, 컨텍스트의 전이가 발생하면 필요한 센서들의 변화로 인해 센서 모듈들을 끄고 켜는 과정에서의 전력 소비가 크며, 정확한 센싱이 되지 않는 상황에서 과도한 센싱을 시도하게된다. 본 논문에서는 실내/실외 컨텍스트 전이에서 발생하는 전력 소모에 초점을 두고 해당 컨텍스트와 연관된 센서 활동을 모델링 한 뒤, 컨텍스트 전이가 일어나는 시점을 감지하여 전력 소모를 최소화할 수 있는 freezing 알고리즘을 적용하는 기법을 제안한다. 시중의 실내/실외 위치추적 어플리케이션을 이용하여 컨텍스트 전이가 발생하는 지점에서, 제안하는 기법의 유무에 따른 소비전력 차이를 실측하였으며, 시중의 어플리케이션의 실제 구동 중 컨텍스트 전이과정에서의 전력 절감이 있었으며, 전체 시나리오에서 약 20%의 전력 절감 효과를 얻었다.
모바일 IoT 디바이스 파워 관리의 체계적인 개발 방법
사물인터넷(IoT)은 다양한 디바이스가 유무선 네트워크를 통해 연결되어 정보를 수집, 처리, 교환, 공유하는 환경이다. 대표적 디바이스가 스마트폰 같은 모바일 IoT 디바이스인데, 사용자에게 고성능서비스를 제공하기 위해 파워를 많이 소비하지만 상시 공급할 수 없어서 주어진 IoT 환경에 적합하게 파워 관리를 하는 것이 필수적이다. 하지만 기존 모바일 IoT 디바이스의 파워 관리에는 AP, AP 내/외부 HW 모듈, OS, 플랫폼, 어플리케이션 등 다양한 요소가 복잡하게 얽혀 있어서 이 관계를 쉽게 파악하고 관리하는 체계적인 방법이 필요하다. 또한 파워 관리와 연관된 다양한 관리 정책, 운영 환경, 알고리즘 등 가변 요소를 분석하고 이를 파워 관리 개발에 반영하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하고 모바일 IoT 디바이스 파워 관리를 체계적으로 개발하기 위한 공학 원칙과 이를 기반으로 한 방법을 제안한다. 실행가능성 검증을 위해 커넥티드 헬멧 시스템 파워 관리가 사례연구로 사용되었다.
스마트 모바일 장치를 이용한 위치기반 고속도로 안전시스템
본 논문에서는 대부분 운전자들이 보유하고 있는 스마트 모바일 기기와 최소한의 중앙서버를 활용하여 구축 가능한 위치기반 고속도로 안전시스템을 제안한다. 이를 위해 중앙서버를 구축하여 GPS를 이용한 차량의 위치정보를 수집하며, 서버에서는 차량위치 업데이트 메시지 감소를 위한 위치예측 알고리즘을 수행한다. 차량에 장착된 모바일에서는 가속도 센서를 이용하여 차량의 위험 상황을 인지하여 상황을 서버에게 업데이트하고, 서버는 LTE 통신을 이용한 위치기반 유니캐스트를 통하여 주변 위험차량에게 신속하게 알려준다. 본 논문에서 제안하는 위치예측 알고리즘을 평가하기 위하여 실제 차량에 앱을 탑재한 모바일 기기를 설치하고 도심도로, 한적한 도로, 고속화도로 등 다양한 시나리오에서 실제 실험하고, 위험도전파 등을 평가하기 위한 시뮬레이션을 수행한다. 또한 차량의 충돌상황을 감지하기 위한 충돌 모의실험을 진행하며, 모바일 기기가 거치대에서 이탈되는 등의 예외적인 상황을 처리할 수 있는 기법을 제안한다.
리눅스 기반 모바일 기기에서 사용자 응답성 향상을 위한 프레임워크 지원 선별적 페이지 보호 기법
스마트폰과 같은 모바일 기기가 널리 보급됨에 따라 사용자들은 모바일 기기 응용들을 사용하면서 빠른 응답성을 제공받기를 바란다. 하지만 모바일 기기 응용들은 종종 사용자가 기대하는 수준의 응답성을 제공하지 못한다. 응답성을 저해하는 주 원인들 중 하나는 과도한 페이지 폴트 발생에 따른 대화형 태스크 수행의 지연이다. 이는 대화형 태스크의 상주 페이지(resident page)들이 비대화형 태스크와의 페이지 캐시 경쟁에 의해 더욱 빈번히 희생될 페이지(victim page)으로 선정되어 스토리지로 쫓겨나기 때문이다. 이 논문은 이러한 문제를 해결하기 위해 프레임워크 지원 선별적 페이지 보호 기법을 제시한다. 제안한 기법은 프레임워크 레벨에서 대화형 태스크를 식별하고 이를 커널에 전달하여 페이지 replacement 시에 대화형 태스크의 페이지를 보호하고, 사용자 입력 처리 중에 발생하는 페이지 폴트를 줄인다. 실험 결과 제안된 기법은 기존 시스템에 비해 페이지 폴트 횟수를 37% 감소시켰고, 응답시간을 11% 단축할 수 있었다.
