안전한 6LoWPAN Neighbor Discovery 주소 등록 프로토콜

한상우,박창섭 한국정보보호학회 2019 정보보호학회논문지 Vol.29 No.1

IEEE 802.15.4 기반의 6LoWPAN은 다양한 IoT (Internet of Things) 응용 프로그램을 위한 사실상의 표준 플랫폼이다. LoWPAN (Low-power Wireless Personal Area Network)을 부트 스트랩 하려면 각 디바이스는 고유한 IPv6 주소를 할당하기 위해 6LoWPAN-ND 주소 등록을 수행해야 한다. 적절한 보안 메커니즘이 없다면, 6LoWPAN-ND는 손상된 노드 공격을 포함한 다양한 보안 공격에 취약하다. 취약점에 대한 보완으로 몇 가지 보안 메커니즘이 제안되었지만 IEEE 802.15.4 hop-by-hop 보안에만 의존하기 때문에 취약점이 존재한다. 본논문에서는 6LoWPAN-ND 주소 등록의 취약점 및 손상된 노드 공격 방지에 적합한 새로운 보안 메커니즘을 제안하고 분석한다. 또한 제안된 보안 메커니즘이 IETF (Internet Engineering Task Force) 표준과 호환되며IETF 6lo WG에서 제안 된 메커니즘 보다 효율적임을 보인다. 6LoWPAN based on IEEE 802.15.4 is a realistic standard platform for various Internet of Things (IoT) applications. Tobootstrap the LoWPAN (Low-power Wireless Personal Area Network), each device must perform 6LoWPAN-ND addressregistration to assign a unique IPv6 address. Without adequate security mechanisms, 6LoWPAN-ND is vulnerable to a varietyof security attacks including corrupted node attacks. Several security mechanisms have been proposed as a supplement to thevulnerability, but the vulnerability exists because it relies solely on IEEE 802.15.4 hop-by-hop security. In this paper, we proposeand analyze a vulnerability of 6LoWPAN-ND address registration and a new security mechanism suitable for preventing theattack of damaged node. It also shows that the proposed security mechanism is compatible with the Internet Engineering TaskForce (IETF) standard and is more efficient than the mechanism proposed in the IETF 6 lo WG.

6LoWPAN 멀티-홉 무선 센서 네트워크에서의 IEEE 11073 PHD 표준을 위한 신뢰성 있는 생체 정보 전송

우연경(Yeon Kyung Woo),박종태(Jong Tae Park) 대한전자공학회 2013 전자공학회논문지 Vol.50 No.10

모바일 헬스케어 서비스에서 생체 정보의 신뢰성 있는 전송은 매우 중요하다. 본 논문에서는, 6LoWPAN의 멀티 홉 무선네트워크의 모바일 헬스 케어 모니터링 서비스에서 신뢰성 있는 생체 정보 전송 기술을 제안한다. 또한, IEEE 11073-20601 프로토콜을 확장하였으며 IPv6 네트워크를 사용한 6LoWPAN 기반의 6LoWPAN 멀티-홉 무선 센서네트워크에서 생체 정보를 안정적으로 전송하기 위하여 신뢰성 있는 경로 구축 방법을 제안한다. 6LoWPAN은 IPv6 패킷을 전송하기 위하여 MAC계층의 상위 계층에 적응 계층을 올려 센서 네트워크에 부합하는 점 등으로 인해 현재 가능성을 인정받고 있다. 본 논문에서는 6LoWPAN의 센서들이 소형이고 저가이며 배터리를 사용할 수 있음을 고려하고 모바일 헬스케어 응용환경에 적합한 네트워크시스템인 만큼 신뢰성 있고 전력 소비 및 알고리즘 수행의 복잡도를 최소화하는 라우팅 절차 및 알고리즘을 제시한다. 본 논문에서 제안된 방법의 우수성을 증명하기 위하여 NS-3을 사용하여 AODV 프로토콜과 성능을 비교하였다. In mobile healthcare applications, the reliable transmission of the bio-data is very important. In this article, we present a reliable bio-data transmission technique for mobile healthcare monitoring service at 6LoWPAN multi-hop wireless networks. In particular, we expand IEEE 11073-20601 protocol, and propose the reliable path construction for 6LoWPAN aimed to reliably provide mobile healthcare service over wireless sensor network, using IPv6 network. 6LoWPAN is recognized possibility because it is agree with sensor network by raising Adaptation layer on the MAC layer to transmit IPv6 packets. In this article proposed minimize the algorithm complexity and reliability routing protocol because the 6LoWPAN devices are suitable for low cost, small size and battery that can be used to health care system environment. And detailed procedures and algorithms are presented. We the proposed method to prove the superiority of using NS-3 for compareing with AODV protocol.

6LoWPAN 멀티-홉 무선 센서 네트워크에서의 IEEE 11073 PHD 표준을 위한 신뢰성 있는 생체 정보 전송

우연경,박종태 대한전자공학회 2013 전자공학회논문지 Vol.50 No.11

In mobile healthcare applications, the reliable transmission of the bio-data is very important. In this article, we present a reliable bio-data transmission technique for mobile healthcare monitoring service at 6LoWPAN multi-hop wireless networks. In particular, we expand IEEE 11073-20601 protocol, and propose the reliable path construction for 6LoWPAN aimed to reliably provide mobile healthcare service over wireless sensor network, using IPv6 network. 6LoWPAN is recognized possibility because it is agree with sensor network by raising Adaptation layer on the MAC layer to transmit IPv6 packets. In this article proposed minimize the algorithm complexity and reliability routing protocol because the 6LoWPAN devices are suitable for low cost, small size and battery that can be used to health care system environment. And detailed procedures and algorithms are presented. We the proposed method to prove the superiority of using NS-3 for compareing with AODV protocol. 모바일 헬스케어 서비스에서 생체 정보의 신뢰성 있는 전송은 매우 중요하다. 본 논문에서는, 6LoWPAN의 멀티 홉 무선 네트워크의 모바일 헬스 케어 모니터링 서비스에서 신뢰성 있는 생체 정보 전송 기술을 제안한다. 또한, IEEE 11073-20601 프로토콜을 확장하였으며 IPv6 네트워크를 사용한 6LoWPAN 기반의 6LoWPAN 멀티-홉 무선 센서네트워크에서 생체 정보를 안정적으로 전송하기 위하여 신뢰성 있는 경로 구축 방법을 제안한다. 6LoWPAN은 IPv6 패킷을 전송하기 위하여 MAC계층의 상위 계층에 적응 계층을 올려 센서 네트워크에 부합하는 점 등으로 인해 현재 가능성을 인정받고 있다. 본 논문에서는 6LoWPAN의 센서들이 소형이고 저가이며 배터리를 사용할 수 있음을 고려하고 모바일 헬스케어 응용환경에 적합한 네트워크 시스템인 만큼 신뢰성 있고 전력 소비 및 알고리즘 수행의 복잡도를 최소화하는 라우팅 절차 및 알고리즘을 제시한다. 본 논문에서 제안된 방법의 우수성을 증명하기 위하여 NS-3을 사용하여 AODV 프로토콜과 성능을 비교하였다.

봇넷 트래픽 특성을 이용한 6LoWPAN 기반 봇넷 탐지법

조응준(Eung Jun Cho),김진호(Jin Ho Kim),홍충선(Choong Seon Hong) 한국정보과학회 2011 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.38 No.1

최근 들어 Botnet은 DDoS (Distributed Denial of Service), 스팸 메일, 키 로깅 등 다양한 공격에 사용되고 있다. Botnet은 다수의 Bot과 그것을 관리하는 C&C (Command and Control) 서버로 구성된 네트워크로 공격자의 명령을 C&C 서버를 통해 Bot에게 전달하여 공격을 실행하는 구조이다. 따라서 공격자의 위치가 직접적으로 노출되지 않고 무엇보다 다수의 Bot을 이용하여 공격을 실행하기 때문에 공격이 탐지되어도 대처하기가 까다로웠다. 그러나 그동안 IP 네트워크와는 별개로 개발이 진행되어오던 무선 센서 네트워크가 최근 IP를 기반으로 하는 IP-USN으로 개발되고 있으며. 그 방안으로 저전력 장치에 IPv6를 탑재할 수 있는 6LoWPAN (IPv6 over Low power WPAN)이 주목받고 있다. 이런 IP 기반의 센서 네트워크에서는 기존 무선 센서 네트워크에서는 불가능하던 IP 기반의 공격 기법들이 가능해진다. 앞서 소개한 Botnet이 그 중 하나로 무선 센서 네트워크 외부에 위치한 공격자가 센서 노드로 직접 접근이 가능하기 때문이다. 본 논문에서는 6LoWPAN 기반의 Botnet이 실행 가능한 공격 유형을 분석해보고 이를 바탕으로 하여 6LoWPAN 기반의 Botnet 트래픽 특성을 분석하여 Botnet을 탐지하는 메커니즘을 제안하고자 한다. Recently, Botnets are used as malicious tools for sending spam-mail, logging keys and launching DDoS attacks. A Botnet is a network of Bots which are controlled by an attacker, and it is composed of several Bots and C&C (Command and Control) servers. The attacker sends commands to the C&C server in order to spread commands among the Bots. In this way, it is hard to find the attacker because there is no direct connection between the Bots and the attacker. A lot of mechanisms have been proposed to detect the Botnet on wired networks, and there are a number of commercial products to detect the Botnet. However, in a IP-based sensor network environment, especially in a 6LoWPAN (IPv6 over Low power WPAN), there is no detection mechanism for the Botnet attacks. In this paper, we analyze the threat of Botnet in a 6LoWPAN, and propose a mechanism to detect Botnet in a 6LoWPAN using characteristics of Botnet traffic. We also present the implementation of our mechanism in a 6LoWPAN environment.

안전한 6LoWPAN 단편화 패킷 재전송 기법에 관한 연구

김현곤(Hyun-Gon Kim) 한국컴퓨터정보학회 2009 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.14 No.10

6LoWPAN은 IEEE 802.15.4 MAC과 PHY 계층 위에서 IPv6 패킷을 전송하기 위해 IPv6 헤더 압축, TCP/UDP/ICMP 헤더 압축, 단편화 및 재조립 등을 수행하는 적응계층이다. 그러나 보안 관점에서 보면 기존 IP 계층에서 단편화 및 재조립으로 인한 보안 취약점을 그대로 가지고 있으며 6LoWPAN 적응계층 고유의 새로운 보안 취약점에 노출될 수 있다. 센서 노드는 특성상 재생공격으로 인해 단편화된 패킷의 재전송이 빈번하게 발생하게 되면 심각한 통신장애가 발생한다. 본 논문에서는 6LoWPAN 계층에서 패킷 단편화로 발생할 수 있는 보안 취약점을 분석하고 재생공격으로 인한 재전송을 최소화할 수 있는 메커니즘을 제안하였다. 6LoWPAN 표준을 기반으로 추가적인 재전송 절차 및 단편화 패킷 구조를 설계하고 재전송 지연시간을 분석하였다. 제안하는 메커니즘은 타임스템프, 난스, 체크섬을 도입하여 센서 노드에 가해질 수 있는 재생공격을 최소화한다. 이를 통해 불필요한 패킷 단편화 및 재조립을 제거함으로써 센서 노드의 재조합 버퍼 오버플로우, 통신 속도 저하, 컴퓨팅 자원 손실, 노드 재부팅 등을 최소화시켜 통신의 신뢰도를 높일 수 있다. The 6LoWPAN(IPv6 Low-power Wireless Personal Area Network) performs IPv6 header compression, TCP/UDP/IGMP header compression, packet fragmentation and re-assemble to transmit IPv6 packet over IEEE 802,15.4 MAC/PHY. However, from the point of view of security. It has the existing security threats issued by IP packet fragmenting and reassembling, and new security threats issued by 6LoWPAN packet fragmenting and reassembling would be introduced additionally. If fragmented packets are retransmitted by replay attacks frequently, sensor nodes will be confronted with the communication disruption. This paper analysis security threats introduced by 6LoWPAN fragmenting and reassembling, and proposes a re-transmission mechanism that could minimize re-transmission to be issued by replay attacks. Re-transmission procedure and fragmented packet structure based on the 6LoWPAN standard(RFC4944) are designed. We estimate also re-transmission delay of the proposed mechanism. The mechanism utilizes timestamp, nonce, and checksum to protect replay attacks. It could minimize reassemble buffer overflow, waste of computing resource, node rebooting etc., by removing packet fragmentation and reassemble unnecessary.

Requirements and Analysis for Efficient Key Management Mechanism on IPSec-6LoWPAN

이윤정(Lee, Yoon-Jeong),조정원(Cho, Jung-Won) 한국산학기술학회 2012 한국산학기술학회논문지 Vol.13 No.6

6LoWPAN (IPv6 over Low Power Personal Area Network)은 IPv6 패킷을 저전력 무선 네트워크인 센서 네 트워크를 통한 전송을 가능하게 하는 표준이다. 이를 위해서는 6LoWPAN에서의 보안 문제를 해결해야할 필요가 있 다. IPSec은 IPv6에서의 보안을 담당하는 프로토콜로서, 일부 연구 결과는 6LoWPAN에서 IPSec 채택에 대한 가능성 을 보여주고 있다. IPSec에서 두 통신 주체는 일반적으로 키 관리 프로토콜인 IKE를 통하여 동적으로 보안 파라미터 와 비밀키를 공유하게 되는데, IKE를 그대로 6LoWPAN에 채용하기에는 많은 제약이 있다. 본 논문에서는 6LoWPAN에서 IPSec을 위한 키 관리 메커니즘의 요구 사항을 제시하고 후보 프로토콜들을 분석하여 가능성을 제시 한다. 6LoWPAN is a standard to enable IPv6 packets to be carried on top of low power wireless networks. It needs to achieve security in 6LoWPAN, which is being defined at the 6LoWPAN working group of the IETF. IPSec is already part of IPv6, which makes it a candidate to be directly employed or adapted for WSNs. Some results showed that the adoption of IPSec is viable, and also point towards the successful design and deployment of security architecture for WSNs. IPSec requires two communicating entities to share a secret key that is typically established dynamically with the IKE. However, there are some limitations to use IKE on wireless networks. In this article, we show requirements for being Efficient Key management Mechanism for IPSec on 6LoWPAN and analyze candidate protocols.

6LoWPAN에서 딕스트라 알고리즘을 이용한 에너지 효율적인 라우팅 프로토콜

진소,김중규 대구대학교 정보통신연구소 2010 情報通信硏究 Vol.7 No.1

최근에 IEEE 802.15.4 프로토콜은 데이터 전송 속도가 낮은 무선 통신을 위한 표준 프로토콜로 채택되었다. 서비스의 이용 확산과 센서 네트워크의 관리를 용이하기 위해 IETF 6LoWPAN(IPv6 over Low power WPAN) WG에서는 IEEE 802.15.4 MAC/PHY 상위 계층에 IPv6를 기존 인터넷에서 사용가능 한 무선통신 프로토콜에 대한 표준화 작업을 진행하고 있다. 센서 네트워크에서 노드간의 통신을 위한 라우팅 프로토콜은 AODV, LOAD, DYMO-low 등을 사용하고 있는데, 이러한 라우팅 프로토콜들은 에너지를 고려하지 않기 때문에 센서 네트워크에 그대로 적용하면 에너지 효율적 측면에서 문제점이 발생한다. 따라서 본 연구에서는 에너지 효율적인 라우팅 프로토콜로 DAODV을 제안하고자 한다. 이 방법에서는 노드 에너지 잔량 값을 이용하여 그 라우팅 경로비용이 결정되면 딕스트라 알고리즘을 적용하여 각 노드의 에너지에 대한 최단경로를 선택한다. The IEEE 802.15.4 protocol in the wireless communications technology, which is defined low-data-rate in a wireless personal area network. In order to expand the services and facilitate the management of sensor networks, IETF 6LoWPAN(IPv6 over Low power WPAN) WG by integrating IPv6 with Low-Rate Wireless Personal Area Newtork, which in the IEEE 802.15.4 MAC/PHY upper layer of IPv6, in order to used in the benchmark Internet, is being a standardized wireless communication protocol. For the communication between nodes in sensor network there are AODV, LOAD, DYMO-low routing protocols. However, these routing protocols do not consider the energy, the same problem occurs in terms of energy efficient. For these reasons, energy efficient routing protocol in this research to have suggested DAODV. Using nodes remanent energy, and if the cost of the routing path is determined, each node on the energy of the shortest path by applying the Dijkstra algorithm should calculate and communications.

6LoWPAN에서 회복력 있는 라우팅 프로토콜 기법

우연경(Yeon Kyung Woo),박종태(Jong Tae Park) 대한전자공학회 2013 전자공학회논문지 Vol.50 No.11

IoT (Internet of Things) 환경에서 IPv6 패킷 통신을 지원하기 위한 표준 기술로 IETF 6LoWPAN (IPv6 over Low power WAPN) 표준 기술이 많은 연구가 진행되고 있다. 6LoWPAN에서 패킷 전송을 위한 프로토콜로 주로 AODV (Ad-hoc Distance Vector) 라우팅 프로토콜 기술을 확장한 다양한 연구가 진행되고 있다. 특히, 제한된 자원을 가진 노드들로 구성된 6LoWPAN에서 네트워크 오류가 발생했을 때 신뢰성 있는 데이터 전송과 빠른 경로 설정 방법이 필요하다. 이를 위해, 본 논문에서는 IETF LOAD(6LoWPAN Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing) 을 확장한 최적 복구 경로 알고리즘인 회복력 있는 라우팅 프로토콜기법 (Resilient Routing Protocol) 을 제안한다. 좀 더 구체적으로, 최적 복구 경로 설정 알고리즘, 상세 프로토콜 신호 흐름도 및 패킷 전송의 신뢰성 검증을 위한 수학적인 모델을 제시하였다. 제안된 프로토콜 기법의 성능을 분석하기 위해 NS-3 (Network Simulation Tool) 를 통해 성능 분석하였고 성능 분석 결과 기존의 LOAD 라우팅에 비해 종단간 지연시간, 패킷 처리율, 패킷 전송율 및 제어 패킷 오버헤드 등의 성능 면에서 우수함을 증명하였다. IETF 6LoWPAN standard technique has been studied in IoT environment to support the IPv6 packet communication. 6LoWPAN protocol for transmission of packets mainly in the AODV routing protocol and a variety of extended techniques have been investigated. In particular, consisting of nodes with limited resources in a network error occurs when the 6LoWPAN reliable data transfer and fast routing method is needed. To this end, in this paper, we propose resilient routing protocol and extension of IETF LOAD algorithm, for optimal recovery path, More specifically, the optimal recovery path setup algorithm, signal flow, and detailed protocols for the verification of the reliability of packet transmission mathematical model is presented. The proposed protocol techniques to analyze the performance of the NS-3 performance through the simulation results that is end-to-end delay, throughput, packet delivery fraction and control packet overhead demonstrated excellence in comparison with existing LOAD.

6LoWPAN의 이동성 지원을 위한 MIPv6와 NEMO Protocol의 최적 헤더 압축

하민근(Minkeun Ha),홍성민(Sungmin Hong),김영주(Young-Joo Kim),김대영(Daeyoung Kim) 한국정보과학회 2010 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.16 No.1

현재 Ubiquitous Sensor Network(USN) 연구에 있어서 이동성 지원은 중요한 기술로써 인식되고 있다. 이러한 이동성 기술 중에서 Mobile IPv6(MIPv6)와 Network Mobility(NEMO) Basic Support Protocol은 IETF의 표준화된 프로토콜로써, 인터넷상에서 이동성을 지원하기 위한 핵심 기술이다. 그러나 USN에 MIPv6와 NEMO Protocol을 수정 없이 적용할 경우에는 바인딩 메시지의 크기로 인해 Handoff 성능이 저하되게 된다. 이를 해결하기 위한 NEMO Protocol의 경량화에 대한 기존 연구는 Sequence Num.의 호환성 문제가 발생하며, 바인딩 메시지의 압축을 6LoWPAN 네트워크 구성과 주소 할당 방식에 최적화하지 못하였다. 본 논문에서는 6LoWPAN의 노드 기반 이동성과 네트워크 기반 이동성을 고려한 최적의 압축기법을 제안한다. 노드 기반 이동성은 32bytes Binding Update(BU)와 12bytes Binding ACK(BA) 메시지를 13bytes와 3bytes로 압축하였으며, 네트워크 기반 이동성은 40bytes BU와 12bytes BA를 13bytes와 3bytes로 압축하였다. 이는 기존 연구보다 각각 15bytes(NEMO-BU)와 1bytes(NEMO-BA)만큼 더 압축시킨 성능으로써, 센서 이동성의 Handoff 성능을 8.72% 향상시켰다. Currently in a Ubiquitous Sensor Network (USN) research field, supporting mobility is recognized as an important technology. MIPv6 and Network Mobility(NEMO) Basic Support Protocol are standard protocols to support mobility in the Internet. However, if they are applied to USN with no modification, handoff performance decreases due to the size of their binding message. An existing lightweight protocol for NEMO protocol has a compatibility problem of Sequence Num. and does not optimally compress binding messages considering 6LoWPAN network structure and addressing. This paper proposes optimal header compression which supports node-based mobility and network-based mobility. Our optimal compression technique compresses a 32bytes binding update(BU) message and a 12bytes binding ACK(BA) message of MIPv6 into 13bytes and 3bytes, and a 40bytes BU message and a 12bytes BA message of NEMO Protocol into 13bytes and 3bytes. The result shows that our protocol compresses 15bytes (NEMO-BU) and 1byte (NEMO-BA) more than the existing protocol and achieves 8.72% handoff performance improvement.

6LoWPAN에서 단편화 관리 기법

서현곤(Hyun-gon Seo),한재일(Jae-il Han) 대한전자공학회 2009 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.46 No.5

6LoWPAN(IPv6 Low-power Wireless Personal Area Network)은 IEEE 802.15.4 표준의 MAC 및 PHY 계층을 이용하여 IPv6 패킷을 전송하는 기술이다. IP계층과 MAC계층 사이에 위치한 어뎁테이션 계층에서는 IPv6 패킷을 전송하기 위해 패킷의 단편화와 재조립을 수행한다. IETF 6LoWPAN WG 표준 문서인 RFC4944에서 패킷의 단편화와 재조립에 대하여 정의하고 있다. 본 논문에서는 6LoWPAN에서 패킷의 단편화와 재조립을 효율적으로 관리하는 IRM(Immediate Retransmission Method)과 SRM(Selective Retransmission Method)을 제안한다. IRM은 수신 노드가 하나의 단편패킷을 수신할 때 마다 송신 노드에게 Ack 메시지를 전송하지만 SRM은 모든 단편 패킷을 수신한 뒤 Ack 또는 Nak 메시지를 전송한다. 이 때, Nak 메시지는 네트워크상에서 손실 된 단편패킷의 datagram_offset 값을 포함한다. 제안하는 기법의 성능 분석을 위해 C++ 언어를 이용하여 시뮬레이터를 제작 하였다. 성능 분석 결과, 제안하는 기법들이 RFC4944 표준의 기법보다 좋은 성능을 보여 준다. 6LoWPAN is IPv6 packets transmission techNoogy at Sensor network over the IEEE 802.15.4 Standard MAC and Physical layer. Adaptation layer between IP layer and MAC layer performs fragmentation and reassembly of packet for transmit IPv6 packets. RFC4944, IETF 6LoWPAN WG standard document define packet fragmentation and reassembly. In this paper, we propose the IRM(Immediate Retransmission Method) and SRM(Selective Retransmission Method) to manage packet fragmentation and reassembly at 6LoWPAN. Each time destination receives a fragmented packet, it sends Ack message to the source node on IRM. However, on SRM, the destination node receives all fragmented packet, it sends Ack message or Nak message to the source node. In this case, Nak message include the dropped packet number. To compare the performance of the proposed schemes, we develop a simulator using C++. The result of simulation shows the proposed schemes provider better performance than RFC4944 standard scheme.