디지털 라이브러리[ 검색결과 ]
Alarm과 ISR을 고려한 IoT 디바이스 제어 소프트웨어의 API 호출 제약사항 검증
http://doi.org/10.5626/JOK.2018.45.12.1269
IoT 운영체제는 API를 사용상의 규칙과 함께 제공하며 사용상의 규칙이 위반될 경우 시스템의 무결성이 깨질 수 있고 최악의 상황인 시스템 실패까지 발생할 수 있으므로 어플리케이션은 반드시 제약사항을 준수하여 API를 사용해야 한다. 기존 연구에서는 운영체제와 어플리케이션을 정형 모델로 표현하고 모델 검증을 통하여 제약사항 위반 시나리오를 탐지하였지만 시간을 고려해야하는 Alarm이나 임의로 발생할 수 있는 인터럽트 및 ISR은 검증 대상에서 제외되어 오탐 및 미탐이 발생할 수 있는 여지가 있었다. 본 연구에서는 Alarm의 실제 시간은 정형 모델의 상대시간으로 변환하고 인터럽트와 ISR은 검증모델에서 임의로 발생하도록 정의함으로써 Alarm 및 ISR을 고려한 제약사항 검증을 가능하게 하였다. 제안한 방법을 19개 IoT 어플리케이션에 적용한 결과 34개의 제약사항 위반을 탐지하였으며 15개는 Alarm이나 ISR을 고려하지 않았을 때 탐지할 수 없는 제약사항 위반이었다.
XACML 정책 작성시 요청에 따른 정책 평가 요인을 수집하기 위한 사례 연구
http://doi.org/10.5626/JOK.2018.45.9.975
IoT 환경이 확대됨에 따라 접근 제어에 대한 이슈도 계속해서 떠오르고 있다. IoT 플랫폼의 표준 중 하나인 oneM2M에서는 XACML을 이용하여 접근 제어를 할 수 있도록 한다. 접근 제어 분야에서 충돌은 반드시 해결되어야 하는 이슈이며 이를 해결하기 위해 다양한 해결 방법들이 연구되고 있다. 하지만 현재로선 정책 충돌은 정책 작성자가 해결해야 하는 영역이며 이를 위해 정책 작성자는 정책 충돌을 해결하기 위해서 요청에 대해 정책 평가 결정에 영향을 주는 정책 및 조건에 대한 정보를 효과적으로 수집해야 할 필요가 있다. 본 논문에서는 정책을 분석하여 정책 평가 방법들을 Truth Table로 표현하고 Truth Table을 이용하여 요청에 따른 정책 평가 요인 수집 방법에 대한 사례 연구를 통해 트리 기반의 정책 평가 요인 수집 방법을 제시한다.
무선 네트워크에서 동기화 영상 재생을 위한 RANSAC 기반 시간동기화 방법
http://doi.org/10.5626/JOK.2018.45.7.626
본 논문은 SNTP(Simple Network Time Protocol) 패킷을 통해 얻은 시간 정보에 RANSAC(Random Sample Consensus) 알고리즘을 적용하여 무선 네트워크 환경에서의 동기화 영상 재생을 위한 세밀한 시간동기화 방법을 제안한다. 빠른 시간 내에 높은 시간정확도를 안정적으로 확보하는 것이 필수인 동기화 영상재생 모듈에서 NTP(Network Time Protocol)는 구현이 복잡하고 정밀한 동기화에 오랜 시간이 걸린다는 단점이 있다. SNTP의 경우에는 구현이 간단하지만 불안정한 무선 네트워크의 특징으로 시간을 정밀하게 맞추는 것이 불가능했다. 본 논문에서는 SNTP에서 얻어진 시간 정보들을 RANSAC을 통해 정제하였고, 이 결과 동기화 시작 후 약 5초 이내에 5ms미만의 시간정확도를 안정적으로 유지할 수 있었다. 제안된 방법은 간단한 구현으로 고품질의 시간 동기화 성능을 얻을 수 있어서 차후 IoT 등의 분야에서 활용가치가 높을 것이다.
IoT 환경에서 데이터 분산 처리를 위한 CEP Rule 배포 알고리즘
http://doi.org/10.5626/JOK.2018.45.7.722
IoT 디바이스가 점점 증가하는 추세에 따라 디바이스에서 발생하는 데이터 또한 기하급수적으로 증가하고 있다. 여기서 발생하는 데이터들을 데이터베이스를 활용한 시스템 구조를 통해 저장, 관리하고 있다. 하지만, 급증하는 데이터들을 관리하기에 기존의 데이터베이스는 유지비용과 실시간성의 측면에서 한계에 부딪히게 되었다. 이런 한계를 극복하기 위해서, 데이터를 네트워크 내부에서 최대한 처리하는 CEP(Complex Event Processing)가 등장하게 되었고, 이를 활용하여 서버와 네트워크 내부에서 함께 데이터 처리를 수행하고 있다. 본 논문에서는 IoT 환경에서 CEP Rule의 배포를 통해 서버의 부담을 줄이고, 네트워크의 성능을 보장할 수 있는 CEP Rule 배포 알고리즘을 제시한다. 제안한 알고리즘의 성능 검증을 위해 OpenWSN 등의 오픈소스와 TelosB 노드를 활용한 소규모의 실험을 수행하고, 알고리즘에 따른 서버 부담의 경감과 데이터 처리 성능을 검증한다.
콘볼루션 신경망을 이용한 센서 데이터로부터의 행동 유형 파악과 효과적인 센서 데이터 압축
http://doi.org/10.5626/JOK.2018.45.6.564
건물 내 IoT 시스템을 이용한 재실자의 수 및 행동 유형 파악은 스마트 냉/난방 시스템 등에 사용되어 전력 효율을 개선시키고 비용 절감에 도움되는 중요한 문제이다. 실제 건물 관리 시스템에서는 카메라 등의 장비를 이용하여 방 안의 현황을 파악하고 재실자의 수와 행동 유형을 직접 파악하는 방법 등이 사용되고 있다. 이 방법으로 사람 수와 행동 유형을 파악하는 것은 비효율적일뿐만 아니라 데이터를 위한 방대한 저장 공간이 필요하다. 본 연구에서는 적외선 그리드 아이 센서와 소음 센서를 이용하여 실내 센서 데이터를 수집하였다. 또한 이 데이터를 토대로 재실자 수와 행동 유형을 파악하는 딥러닝 모델과 데이터의 시간적 특성을 고려하는 딥러닝 모델을 제안한다. 제안하는 모델은 약 95.3%의 정확도로 사람 수를 파악하고 90.9%의 정확도로 사람 행동 유형을 파악한다. 또한 Truncated SVD를 이용하여 정확도의 손실을 최소화하면서 저장 공간을 줄이는 방법을 제안한다.
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.
RPL 기반 IoT 네트워크에서 DIO Poisoning 오버헤드를 감소시키는 경로 복구 방법
저전력, 저품질의 네트워크 환경인 LLNs(Low power and Lossy Networks) IoT 네크워크 환경에서는 IETF에서 제안한 IPv6 라우팅 프로토콜인 RPL이 대표적으로 사용된다. RPL은 루프가 존재하지 않는 방향성 비순환 그래프(Directed Acyclic Graph)를 생성하는 것을 목표로 하며, 이를 위해 loop avoidance, loop detection 메커니즘과 문제 발생 시 복구를 위한 DIO Poisoning 메커니즘을 정의하고 있다. 하지만, 기존의 DIO Poisoning은 루프 발생 노드에서 일어난 poisoning이 해당 노드의 서브트리로 전파되어 복구 시간과 컨트롤 메시지가 증가하는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 RPL 기반 IoT 무선네트워크에서 루프 복구 과정 시 서브 트리의 라우팅 오버헤드가 추가로 발생할 수 있는 현상을 보완한 효율적인 경로 복구 기법을 제안한다. 개선된 RPL 루프 복구 과정에서는 기존 선호 부모로 선택될 수 없던 경로를 활용하여 빠르게 복구함으로써 새로운 경로설정을 위한 컨트롤 패킷 트래픽과 경로 복구 시간을 줄인다. 시뮬레이션을 사용하여 제안한 프로토콜이 기존 프로토콜에 비해 복구 시간 단축과 컨트롤 패킷의 감소를 통한 복구 성능을 향상시킬 수 있음을 알 수 있었다.
메시지 인증 코드에 대한 연구 동향 분석 및 성능 비교
다양한 기기들이 상호 연결되어 통신하는 IoT 환경에서는 보안 위협을 방지하기 위해 암호 알고리즘, 메시지 인증 코드 등 기밀성과 무결성을 제공하는 암호 기술을 사용한다. 안전성이 검증된 기존암호 기술들이 다수 존재하지만, 저전력･저성능의 마이크로 컨트롤러 기반 IoT 기기에 기존 암호 기술을 그대로 사용하기 어렵기 때문에 다양한 경량 암호 기술이 등장하게 되었다. 최근 경량 블록 암호 알고리즘에 대한 연구는 꾸준히 증가하고 있지만, 경량 메시지 인증 코드에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서, 본 논문에서는 다양한 메시지 인증 코드에 대한 분류･분석을 통해 향후 메시지 인증 코드의 발전 방향에 대해 제시한다. 또한, 기반 기술별 대표 알고리즘을 실제 마이크로 컨트롤러에 구현 실험하여 저사양 환경에서의 알고리즘 성능 저하를 실증적으로 검증한다.
Smart Fog : 다중 서비스 사물 인터넷 시스템을 위한 포그 서버 중심 사물 추상화 프레임워크
최근 여러 사물 인터넷 서비스가 사물 장치를 공유하는 다중 서비스 시스템을 구현하기 위해, 다양한 구조의 사물 추상화 프레임워크들이 제시되었다. 분산형 구조는 사물 인터넷 서비스 중복 문제가 있으며, 클라우드 서버 중심 구조는 실시간 인터랙션을 할 수 없다. 또한, 기존의 포그 서버 중심 구조에서는 불완전한 인터페이스가 사용되었다. 본 논문에서는 기존 구조의 문제를 해결한 사물 추상화 프레임워크인 Smart Fog를 제안하였다. Smart Fog는 스마트 게이트웨이와 3개의 IoT 인터페이스들로 구성된다. Smart Fog는 IoTivity와 OIC 표준을 기반으로 구현되었고, 이를 이용하여 실제 임베디드 장치인 Odroid-XU3에서 프로토타입을 구현하였다. 프로토타입 상에서 실험한 결과, Smart Fog가 실시간 인터랙션이 가능할 정도로 네트워크 지연 시간이 짧고, 분산형 구조에 비해 모바일 장치에서 발생하는 네트워크 트래픽이 74%, 전력 소모가 21% 감소함을 확인하였다.
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.
