KR20180043547A - 에너지 수집형 무선 센서 네트워크에서의 센서 노드, 데이터 암호화 방법 및 이를 수행하기 위한 기록 매체 - Google Patents

에너지 수집형 무선 센서 네트워크에서의 센서 노드, 데이터 암호화 방법 및 이를 수행하기 위한 기록 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에너지 수집형 무선 센서 네트워크에서의 센서 노드, 데이터 암호화 방법 및 이를 수행하기 위한 기록 매체를 개시한다. 본 발명의 일 측면에 따른 센서 노드는, 잔여 에너지량과 임계치를 비교하는 비교 판단부; 상기 비교된 결과에 기초하여 동작 모드를 선택하는 모드 선택부; 상기 선택된 동작 모드에 기초하여 데이터의 암호화를 진행하는 데이터 암호화부; 및 상기 암호화된 데이터를 설정된 경로에 따라 이웃한 센서 노드로 전송하는 데이터 통신부;를 포함한다.

Description

에너지 수집형 무선 센서 네트워크에서의 센서 노드, 데이터 암호화 방법 및 이를 수행하기 위한 기록 매체{METHOD FOR ENCRYPTION OF DATA AND SENSOR NODE IN ENERGY HARVEST WIRELESS SENSOR NETWORK, RECORDING MEDIUM FOR PERFORMING THE METHOD}
본 발명은 에너지 수집형 무선 센서 네트워크에서의 센서 노드, 데이터 암호화 방법 및 이를 수행하기 위한 기록 매체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전제 네트워크에서의 효율적인 에너지 소비 및 보안 수준을 향상할 수 있는 에너지 수집형 무선 센서 네트워크에서의 센서 노드, 데이터 암호화 방법 및 이를 수행하기 위한 기록 매체에 관한 것이다.
무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network : WSN)는 군사, 의료, 재난감지, 생태계 감지 등 일반적인 활용분야로부터 특수한 활용 분야까지 다양하게 사용되고 있다. 이러한 센서 네트워크는 제한적인 하드웨어적 특성 때문에 한계적인 배터리용량 등의 특징을 가진다. 이러한 제한적인 배터리 용량을 극복하고자 하는 많은 연구들이 진행되어왔고, 특히 센서 노드의 배터리 한계를 극복하기 위한 다양한 연구들이 많이 진행되어 왔다. 그 중에서도 지속적으로 에너지 충전이 가능한 에너지 수집형 센서 노드들이 주목받고 있다. 에너지 수집 무선 센서 네트워크에서 에너지 수집형 센서 노드는 태양, 진동, 바람, 압전, 열 등의 자원으로 지속적이고 주기적으로 에너지를 수집하게 된다. 이중 태양 에너지 기반으로 에너지를 수집하는 센서 노드는 햇볕의 높은 밀도와 상대적으로 안정적인 공급으로 인해서 특히 선호되고 있다. 한편, 무선 센서 네트워크 내의 센서 노드는 공격에 취약하다. 즉, 외부의 공격에 의해 데이터를 탈취당할 수 있으며, 외부의 공격(예컨대, DoS 공격)이 센서 노드의 에너지 소비를 촉진시켜 정전 상태를 발생시킬 수 있다. 기존의 무선 센서 네트워크에서는 보안 문제에 대처하기 위해 대칭키 기반의 암호화 기법을 사용하였다. 이러한 기법은 적응 양의 에너지를 소비하는 장점을 가지고 있는 반면, 랩탑 또는 데스크탑 컴퓨터와 같은 개인용 기기에서 사용되는 다른 암호화 기법에 비해 상대적으로 낮은 보안 수준을 유지한다. 한편, 배터리 한계를 극복한 에너지 수집형 센서 노드들은 충분한 에너지를 사용하여 공개키 암호화를 통해 보다 높은 보안 수준을 달성할 수 있다. 하지만, 에너지 충전과 사용이 균형을 이루지 못하는 경우에는 정전 상태가 발생할 수 있다. 또한, 무선 센서 네트워크 내에서는 배터리 수명과 데이터 보안의 수준 사이에는 도 1에 도시된 바와 같은 트레이드 오프(trade-off)가 존재한다.
도 1은 무선 센서 네트워크 내에서 센서 노드들의 배터리 수명과 보안 수준 사이의 관계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 무선 센서 네트워크 내에서는 암호화 수준이 높을수록 상대적으로 많은 에너지가 요구되며, 반대로 암호화 수준이 낮을수록 상대적으로 적은 에너지가 요구된다.
따라서, 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 내에서 센서 노드의 축적된 에너지를 보다 효율적으로 사용하여 센서 노드의 정전시간을 줄이고, 센서 노드들 간에 전송되는 데이터의 암호화 수준을 높여 보안을 강화할 수 있는 연구가 필요한 실정이다.
한국공개특허 제2010-0037953호(2010.04.12 공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 데이터의 보안 수준을 강화하는 것 뿐만 아니라, 전체 네트워크의 에너지 소비를 보다 효율적으로 사용하여 센서 노드의 정전시간을 감소시키기 위한 에너지 수집형 무선 센서 네트워크에서의 센서 노드, 데이터 암호화 방법 및 이를 수행하기 위한 기록 매체를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 일 실시 예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 센서 노드는, 잔여 에너지량과 임계치를 비교하는 비교 판단부; 상기 비교된 결과에 기초하여 동작 모드를 선택하는 모드 선택부; 상기 선택된 동작 모드에 기초하여 데이터의 암호화를 진행하는 데이터 암호화부; 및 상기 암호화된 데이터를 설정된 경로에 따라 이웃한 센서 노드로 전송하는 데이터 통신부;를 포함한다.
상기 모드 선택부는, 상기 비교 판단부의 비교 결과, 잔여 에너지량이 임계치보다 큰 경우, ES(Energy-Saving) 모드를 선택하고, 상기 비교 판단부의 비교 결과, 잔여 에너지량이 임계치보다 작은 경우, ER(Energy-Rich) 모드를 선택할 수 있다.
상기 데이터 암호화부는, 상기 모드 선택부의 동작 모드 선택 결과, ES(Energy-Saving) 모드가 선택되면, 센싱한 데이터를 대칭키 기법을 이용하여 암호화하고, 상기 모드 선택부의 동작 모드 선택 결과, ER(Energy-Rich) 모드가 선택되면, 센싱한 데이터를 공개키 기법을 이용하여 암호화할 수 있다.
상기 데이터 암호화부는, 기 모드 선택부의 동작 모드 선택 결과, ES(Energy-Saving) 모드가 선택되고, 이웃한 센서 노드로부터 수신한 암호화된 데이터가 대칭키 기법으로 암호화된 경우, 대칭키 기법을 이용해 데이터를 재암호화하고, 상기 모드 선택부의 동작 모드 선택 결과, ER(Energy-Rich) 모드가 선택되고, 이웃한 센서 노드로부터 수신한 암호화된 데이터가 대칭키 기법으로 암호화된 경우 공개키 기법을 이용해 데이터를 재암호화할 수 있다.
상기 데이터 암호화부는, 상기 모드 선택부의 동작 모드 선택 결과, ES(Energy-Saving) 모드 또는 ER(Energy-Rich) 모드 중 어느 하나의 동작 모드가 선택되고, 이웃한 센서 노드로부터 수신한 암호화된 데이터가 공개키 기법으로 암호화된 경우 데이터를 재암호화하지 않고, 상기 데이터 통신부가 상기 암호화된 데이터를 이웃한 센서 노드로 중계할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 에너지 수집형 무선 센서 네트워크에서의 데이터 암호화 방법은, 센서 노드가 잔여 에너지량과 임계치를 비교하는 단계; 센서 노드가 상기 비교된 결과에 기초하여 동작 모드를 선택하는 단계; 센서 노드가 상기 선택된 동작 모드에 기초하여 데이터의 암호화를 진행하는 단계; 및 센서 노드가 상기 암호화된 데이터를 설정된 경로에 따라 이웃한 센서 노드로 전송하는 단계;를 포함한다.
상기 동작 모드를 선택하는 단계에서는, 상기 비교 결과, 잔여 에너지량이 임계치보다 큰 경우, ES(Energy-Saving) 모드를 선택하고, 상기 비교 결과, 잔여 에너지량이 임계치보다 작은 경우, ER(Energy-Rich) 모드를 선택할 수 있다.
상기 데이터의 암호화를 진행하는 단계에서는, 상기 동작 모드 선택 결과, ES(Energy-Saving) 모드가 선택되면, 센싱한 데이터를 대칭키 기법을 이용하여 암호화하고, 상기 동작 모드 선택 결과, ER(Energy-Rich) 모드가 선택되면, 센싱한 데이터를 공개키 기법을 이용하여 암호화할 수 있다.
상기 데이터의 암호화를 진행하는 단계에서는, 상기 동작 모드 선택 결과, ES(Energy-Saving) 모드가 선택되고, 이웃한 센서 노드로부터 수신한 암호화된 데이터가 대칭키 기법으로 암호화된 경우, 대칭키 기법을 이용해 데이터를 재암호화하고, 상기 동작 모드 선택 결과, ER(Energy-Rich) 모드가 선택되고, 이웃한 센서 노드로부터 수신한 암호화된 데이터가 대칭키 기법으로 암호화된 경우 공개키 기법을 이용해 데이터를 재암호화할 수 있다.
상기 데이터의 암호화를 진행하는 단계에서는, 상기 동작 모드 선택 결과, ES(Energy-Saving) 모드 또는 ER(Energy-Rich) 모드 중 어느 하나의 동작 모드가 선택되고, 이웃한 센서 노드로부터 수신한 암호화된 데이터가 공개키 기법으로 암호화된 경우 데이터를 재암호화하지 않고, 상기 암호화된 데이터를 설정된 경로에 따라 이웃한 센서 노드로 전송하는 단계에서는, 상기 암호화된 데이터를 이웃한 센서 노드로 중계할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 기록 매체는, 데이터 암호화 방법을 수행하기 위한, 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전체 네트워크에서의 에너지 소비를 보다 효율적으로 사용하여 센서 노드의 정전 상태를 최소화함과 동시에 전송되는 데이터의 보안 수준을 강화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용들과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 무선 센서 네트워크 내에서 센서 노드들의 배터리 수명과 보안 수준 사이의 관계를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 공개키 암호화 기법과 대칭키 암호화 기법의 특징을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 수집형 무선 센서 네트워크의 구성을 개략적으로 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 노드의 구성을 개략적으로 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 수집형 무선 센서 네트워크에서의 임계치와 잔여 에너지량을 기초로 한 동작 모드 설정에 대한 도면을 개략적으로 도시한 도면,
도 6 내지 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 암호화 기법을 슈도 코드(pseudo-code)로 표현한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 암호화 방법의 흐름을 도시한 도면이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “…부” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 2는 공개키 암호화 기법과 대칭키 암호화 기법의 특징을 도시한 도면이다.
우선, 본 발명을 설명함에 앞서 공개키 암호화 기법과 대칭키 암호화 기법에 대해 설명하면 다음과 같다.
무선 센서 네트워크에서 데이터를 암호화하는 기법은 크게 공개키 암호화 기법과 대칭키 암호화 기법이 있을 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 대칭키 암호화 기법에서는, 송신 장치(데이터를 송신하는 센서 노드)가 대칭키를 이용하여 평문을 암호화문으로 암호화하며, 수신 장치(데이터를 수신하는 센서 노드)는 아래의 수학식 1에서와 같이 송신 장치와 동일한 키를 이용하여 암호문을 평문으로 복호화한다.
Figure pat00001
이때, M은 평문, C는 암호문, K는 대칭키, E는 암호화 함수, 그리고 D는 복호화 함수일 수 있다. 대칭키 암호화 기법은 암호화 및 복호화를 위하여 동일한 키(비밀키)를 사용하기 때문에, 데이터를 교환하는 두 개의 센서 노드는 자기 자신의 키를 유지하고 있어야만 한다. 수신 장치가 수신한 데이터를 중계하기 위해서, 해당 센서 노드는 수신한 데이터를 복호화하고 새로운 목적 노드에 상응하는 키를 이용하여 재암호화한다. 이때, 대부분의 대칭키 암호화 기법은 공개키 암호화 기법에 비해 알고리즘의 수행 속도가 빠르고 에너지 소모가 적다. 하지만, 재복호화 및 재암호화가 모든 노드에서 요구되기 때문에, 해당 데이터를 중계해야 하는 다른 노드의 에너지 소보는 무시할 수 있는 수준이 아니다. 게다가 무선 센서 네트워크 내의 센서 노드가 물리적으로 쉽게 탈취 및 공격을 당할 수 있는 특징으로 인해서 키(비밀키)가 노출될 수 있다는 문제점이 존재한다. 이때, 공개키 암호화 기법은 ECIES(Elliptic Curve Integrated Encryption Scheme) 알고리즘일 수 있다. 다시 말해, 대칭키 암호화 기법은 암호화에 사용되는 암호화키와 복호화에 사용되는 복호화키가 동일하다는 특징이 있으며, 이 키를 송신 장치와 수신 장치 이외에는 노출되지 않도록 비밀히 관리해야 한다. 대칭키 암호화 기법은 사용되는 키가 짧고 속도가 빨라서 효율적인 암호 시스템을 구축할 수 있다. 대칭키 암호화 기법은 알고리즘의 내부 구조가 간단한 치환(대치)과 전치(뒤섞기)의 조합으로 되어 있어서 알고리즘을 쉽게 개발할 수 있고, 컴퓨터 시스템에서 빠르게 동작한다.
반면, 공개키 암호화 기법에서는, 송신 장치가 공개키 또는 개인키를 이용하여 평문을 암호문으로 암호화한다. 이후, 수신 장치는 만일 수신한 데이터가 공개키를 이용하여 암호화되었을 경우에는 개인키를 이용하여 암호문을 복호화하고, 수신한 데이터가 개인키를 이용하여 암호화되었을 경우에는 공개키를 이용하여 암호문을 복호화할 수 있다. 이와 같은 복호화 과정은 아래의 수학식 2와 같다.
Figure pat00002
이때, M은 평문, C는 암호문, K+는 공개키, K-는 개인키, E는 암호화 함수, 그리고 D는 복호화 함수일 수 있다. 이때, 모든 센서 노드가 동일한 공개키를 유지하고 그것을 이용하여 암호화된 데이터를 전송하는 경우, 싱크 노드는 데이터를 자신의 개인키를 이용하여 복호화한다. 이 시점에서, 싱크 노드로 중계되어야 하는 데이터를 수신하는 중계 노드는 그것을 재암호화하지 않은 채로 전송할 수 있다. 대부분의 공개키 암호화 기법은 CPU 집중적이고 이에 따라, 대칭키 암호화 기법에 비해 많은 에너지를 소비한다. 하지만, 공개키 암호화 기법을 이용하여 암호화된 데이터는 악의적인 해커 또는 프로그램에 의한 복호화가 거의 불가능하며, 키(개인키)의 유출이 거의 없기 때문에 상대적으로 대칭키 암호화 기법에 비해 높은 데이터의 신뢰성을 보장할 수 있다. 하지만, 암호화된 데이터의 규모가 상대적으로 크기 때문에 데이터 전송을 위한 에너지 소비 역시 대칭키 암호화 기법이 비해 상당히 많다. 반면, 공개키 암호화 기법을 사용하여 암호화된 데이터를 수신한 경우, 중계 노드는 재암호화없이 데이터를 전송하기 때문에, 에너지 소비의 관점에서 보았을 때 전체 네트워크에서의 에너지 소비는 대칭키 암호화 기법에 비해 적다. 이때, 대칭키 암호화 기법은 AES(Advanced Encryption Standard) 알고리즘일 수 있다. 다시 말해, 공개키 암호화 기법은 비밀키 암호화 기법과 달리 송신 장치와 수신 장치가 다른 키를 사용하여 비밀 통신을 수행할 수 있다. 송신 장치는 수신 장치의 공개키에 해당하는 정보를 사용하여 데이터를 암호화하여 네트워크를 통해 전송하고, 수신 장치는 자신의 공개키에 해당하는 비밀키로 암호화된 데이터를 복호화하여 평문을 복원한다. 공개키 암호화 기법은 다른 장치와 키를 공유하지 않더라도 암호를 통한 안전한 통신을 한다는 장점을 갖는다. 각 장치는 자신에게 전송하기 위해 사용될 키를 공개하고, 공개된 키 정보로 암호화된 정보를 복호화할 수 있는 키를 비밀로 보유하고 있음으로써 누구나 암호화할 수 있지만 공개키에 대응되는 비밀키를 가진 장치만 복호화할 수 있는 특징을 갖는다.
본 발명에 따른 센서 노드는, 자신이 센싱한 데이터 또는 이웃한 센서 노드로부터 수신한 데이터를 배터리의 잔여 에너지량을 고려하여 선택된 동작 모드에 기초해 상술한 바와 같은 공개키 암호화 기법 또는 대칭키 암호화 기법 중 어느 하나의 암호화 기법을 통해 데이터를 암호화할 수 있다. 보다 자세하게, 센서 노드는 잔여 에너지량에 따라 동작 모드를 선택하고, 센싱한 데이터를 공개키 암호화 기법 또는 대칭키 암호화 기법 중 어느 하나의 암호화 기법을 통해 암호화할 수 있다. 또한, 센서 노드는 잔여 에너지량에 따라 동작 모드를 선택하고, 이웃한 센서 노드로부터 수신한 데이터의 암호화 기법을 확인 후, 공개키 암호화 기법으로 암호화하거나, 암호화하지 않고 수신한 데이터를 단순히 중계할 수 있다.
종합하면, 센서 노드는 데이터 암호화에 있어서 상술한 암호화 기법 중 어느 하나의 기법만을 사용하여 데이터를 암호화하지 않고, 상황에 따라(예컨대, 센서 노드의 잔여 에너지량을 고려하여) 상술한 암호화 기법 중 어느 하나의 기법을 선택하여 동적으로 대처하므로 전체 네트워크의 에너지 소비를 감소시킴과 동시에 보안 수준을 보다 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 수집형 무선 센서 네트워크의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 에너지 수집형 무선 센서 네트워크는 태양 에너지 기반의 에너지 수집형 무선 센서 네트워크일 수 있다. 에너지 수집형 무선 센서 네트워크는, 데이터를 수집, 암호화 및 싱크 노드로 전송하기 위한 센서 노드를 다수 개 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 센서 노드는 태양 에너지 기반의 에너지 수집형 무선 센서 네트워크를 구성한다. 센서 노드는 에너지를 수집하는 에너지 수집 센서 노드일 수 있다. 센서 노드는 주변 환경으로부터 에너지를 수집할 수 있다. 예컨대, 센서 노드는 태양 기판(solar panel)을 포함할 수 있으며, 태양광을 이용하여 에너지를 수집할 수 있다. 또한, 센서 노드는 광범위한 지역에 무작위로 수십 내지 수천 개가 무작위로 배치될 수 있다.
센서 노드는 하나 이상의 센서를 통해 데이터를 센싱하고, 다른 노드로 센싱한 데이터를 전송하거나, 다른 노드로부터 수신한 데이터를 또 다른 노드로 전송할 수 있다. 이때, 자신이 센싱한 데이터를 이웃한 노드로 전송하는 센서 노드를 센싱 노드, 이웃 노드로부터 수신한 데이터를 다른 이웃 노드로 전송하는 센서 노드를 중계 노드(릴레이 노드), 중계 노드를 거쳐 데이터가 최종 도착하는 노드를 싱크 노드라 칭할 수 있다. 싱크 노드는, 이웃 노드(중계 노드)들이 보내주는 데이터를 취합하고, 이 데이터를 가공해서 서버 단으로 보내주는 역할을 할 수 있다.
한편, 본 실시 예를 설명함에 있어서, 에너지 수집형 센서 네트워크에 포함된 센서 노드는 태양 에너지 기반으로 에너지를 수집하는 센서 노드인 것으로 설명하기로 한다. 하지만 이에 한하지 않으며, 상기 센서 노드는 진동, 바람, 압전, 열 등의 자원으로 지속적이고 주기적으로 에너지를 수집하는 센서 노드일 수 있다.
본 발명에 따르면, 각 센서 노드는 자신의 배터리에 남은 에너지량 수준에 따라 스스로 동작 모드를 선택하며, 선택된 동작 모드에 따라 서로 다른 암호화 알고리즘을 사용하여 데이터를 암호화하고, 암호화된 데이터를 전송할 수 있다. 센서 노드는 스스로 두 가지 서로 다른 동작모드 중 어느 하나의 동작 모드를 선택할 수 있다. 이때, 서로 다른 동작 모드는 ES(Energy-Saving) 모드 및/또는 ER(Energy-Rich) 모드일 수 있다. 예컨대, 센서 노드는 잔여 에너지량이 특정한 임계치보다 작을 경우에는, 해당 노드는 보안 수준을 낮추는 대신 스스로의 에너지 절감에 집중하기 위해 ES 모드를 선택하고, 대칭키 암호화 기법을 이용하여 데이터를 암호화할 수 있다. 이때, 잔여 에너지량은 센서 노드가 축적한 배터리의 남은 에너지량일 수 있다. 한편, 본 실시 예를 설명함에 있어서 임계치는, 무선 센서 네트워크 내의 센서 노드들이 에너지를 절감하여 정전 상태를 최소화할 수 있도록 하고, 전송되는 데이터의 보안 수준을 향상시킬 수 있도록 하기 위해 임의적으로 설정되어 사용될 수 있다. 하지만 이에 한하지 않으며, 임계치는 하나의 센서 노드에서의 에너지 소비 분석 결과를 기초로 결정될 수 있다. 즉, 임계치는 전체 네트워크에서의 에너지 소비를 고려하여 임의적으로 결정될 수 있다. 이때, 임계치 결정과 관련한 보다 자세한 설명은 도 5를 통해 후술하기로 한다. 도 3을 참조하면, ES 모드에 있는 센서 노드는 수신된 데이터가 대칭키 암호화 기법을 이용하여 암호화되어 있는 경우에 해당 데이터를 대칭키 암호화 기법을 이용하여 복호화하고 재암호화한다. 이때, 만약 수신한 데이터가 공개키 암호화 기법을 이용하여 암호화된 경우에는 복호화 또는 재암호화 과정 없이 수신한 데이터를 단순히 이웃한 다음 경로의 센서 노드로 중계한다. 한편, ES 모드가 선택된 센서 노드는 자신이 센싱한 데이터를 에너지 절감을 위해 대칭키 암호화 기법을 이용하여 암호화한다.
반면, 센서 노드는 잔여 에너지량이 특정한 임계치보다 클 경우에는, 스스로 충분한 양의 에너지를 지니고 있으므로 스스로 동작 모드를 ER 모드로 선택하고, 공개키 암호화 기법을 이용하여 데이터를 암호화할 수 있다. 도 3을 참조하면, ER 모드에 있는 센서 노드는 수신한 데이터가 대칭키 암호화 기법을 이용하여 암호화된 경우에 공개키 암호화 기법을 이용하여 재암호화한다. 이때, 만약 수신한 데이터가 공개키 암호화 기법을 이용하여 암호화되어 있을 경우에는 재암호화 없이 수신한 데이터를 단순히 이웃한 다음 경로의 센서 노드로 중계한다. 한편, ER 모드가 선택된 센서 노드는, 자신이 센싱한 데이터를 보안 수준 향상을 위해 공개키 암호화 기법을 이용하여 암호화한다.
상술한 바에 따르면, ER 모드가 선택된 센서 노드는 에너지를 소비하여 공개키 암호화 기법을 이용해 데이터를 암호화하고 나면, 암호화된 데이터가 중계되는 모든 중계 노드에서는 데이터를 복호화하고 재암호화할 필요가 없어지기 때문에 중계 노드에서의 에너지 소비 부담이 완화되어 전체적인 네트워크에서의 에너지 소비가 효율적으로 이루어질 수 있다. 즉, 네트워크의 센서 노드 수가 증가할수록 전체 네트워크의 에너지 소비를 절감할 수 있는 효과가 있다. 또한, 공개키 암호화 기법으로 암호화된 데이터는 대칭키 암호화 기법으로 암호화된 데이터에 비해 보안 수준이 높아 네트워크에서 전송되는 데이터의 보안 수준을 향상시킬 수 있다. 한편, ES 모드가 선택된 센서 노드는, 처리 속도가 빨라 에너지 소비가 공개키 암호화 기법에 비해 상대적으로 적은 대칭키 암호화 기법을 이용해 데이터를 암호화하므로 센서 노드의 정전 상태를 최소화할 수 있다.
이처럼, 본 실시 예에 따른 에너지 수집형 무선 센서 네트워크에 포함된 센서 노드들은 데이터 암호화에 있어서 상술한 암호화 기법 중 어느 하나의 기법만을 사용하여 데이터를 암호화하지 않고, 상황에 따라(예컨대, 센서 노드의 잔여 에너지량을 고려하여) 상술한 암호화 기법 중 어느 하나의 기법을 선택하여 동적으로 대처하므로 전체 네트워크의 에너지 소비를 감소시킴과 동시에 보안 수준을 보다 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 노드의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 에너지 수집형 무선 센서 네트워크에서의 센서 노드(400)는, 비교 판단부(410), 모드 선택부(430), 데이터 암호화부(450) 및 데이터 통신부(470)를 포함할 수 있다. 이때, 본 실시 예를 설명함에 있어서 센서 노드(400)는, 배터리 양 측정 센서를 통해 배터리의 잔여 에너지양을 측정하여 별도의 메모리에 저장시키는 것으로 가정한다.
비교 판단부(410)는 잔여 에너지량과 임계치를 비교할 수 있다. 이때, 잔여 에너지량은, 센서 노드(400)의 배터리에 남은 에너지량을 의미할 수 있다. 임계치는, 무선 센서 네트워크 내의 센서 노드(400)들이 에너지를 절감하여 정전 상태를 최소화할 수 있도록 하고, 전송되는 데이터의 보안 수준을 향상시킬 수 있도록 하기 위해 임의적으로 설정되어 사용될 수 있다. 하지만 이에 한하지 않으며, 임계치는 하나의 센서 노드(400)에서의 에너지 소비 분석 결과를 기초로 결정될 수 있다. 즉, 임계치는 전체 네트워크에서의 에너지 소비를 고려하여 임의적으로 결정될 수 있다.
모드 선택부(430)는 잔여 에너지량과 임계치의 비교된 결과에 기초하여 동작 모드를 선택할 수 있다. 모드 선택부(430)는, 비교 판단부(410)의 비교 결과에 따라 동작 모드를 선택할 수 있다. 모드 선택부(430)는, 비교 판단부(410)의 비교 결과, 잔여 에너지량이 임계치보다 큰 경우, ES(Energy-Saving) 모드를 선택할 수 있다. 모드 선택부(430)는, 비교 판단부(410)의 비교 결과, 잔여 에너지량이 임계치보다 작은 경우, ER(Energy-Rich) 모드를 선택할 수 있다.
데이터 암호화부(450)는 선택된 동작 모드에 기초하여 데이터의 암호화를 진행할 수 있다. 데이터 암호화부(450)는, 모드 선택부(430)의 동작 모드 선택 결과, ES(Energy-Saving) 모드가 선택되면, 센싱한 데이터를 대칭키 기법을 이용하여 암호화할 수 있다. 데이터 암호화부(450)는, 모드 선택부(430)의 동작 모드 선택 결과, ER(Energy-Rich) 모드가 선택되면, 센싱한 데이터를 공개키 기법을 이용하여 암호화할 수 있다. 데이터 암호화부(450)는, 모드 선택부(430)의 동작 모드 선택 결과, ES(Energy-Saving) 모드가 선택되고, 이웃한 센서 노드(400)로부터 수신한 암호화된 데이터가 대칭키 기법으로 암호화된 경우, 대칭키 기법을 이용해 데이터를 재암호화할 수 있다. 또한, 데이터 암호화부(450)는, 모드 선택부(430)의 동작 모드 선택 결과, ER(Energy-Rich) 모드가 선택되고, 이웃한 센서 노드(400)로부터 수신한 암호화된 데이터가 대칭키 기법으로 암호화된 경우 공개키 기법을 이용해 데이터를 재암호화할 수 있다.
한편, 데이터 암호화부(450)는, 모드 선택부(430)의 동작 모드 선택 결과, ES(Energy-Saving) 모드 또는 ER(Energy-Rich) 모드 중 어느 하나의 동작 모드가 선택되고, 이웃한 센서 노드(400)로부터 수신한 암호화된 데이터가 공개키 기법으로 암호화된 경우 데이터를 재암호화하지 않는다. 이때, 데이터 통신부(470)는 데이터 암호화부(450)를 통해 암호화된 데이터를 이웃한 센서 노드(400)로 단순하게 중계만 한다.
데이터 통신부(470)는 암호화된 데이터를 설정된 경로에 따라 이웃한 센서 노드(400)로 전송할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에너지 수집형 무선 센서 네트워크에서의 임계치와 잔여 에너지량을 기초로 한 동작 모드 설정에 대한 도면을 개략적으로 도시한 도면, 도 6 내지 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 암호화 기법을 슈도 코드(pseudo-code)로 표현한 도면이다.
무선 센서 네트워크에 포함된 모든 센서 노드는 이벤트를 감지하고, 데이터 처리를 수행하며, 데이터를 전송한다. 따라서, 에너지 소비는 이벤트 감지, 데이터 처리 및 통신(데이터 송수신)의 세 부분으로 구분될 수 있다. 이때, 이벤트 감지에 소비되는 에너지는 센서의 어플리케이션 유형, 감지의 복잡성 등에 따라 결정될 수 있다. 이벤트 감지에 소비되는 에너지는 아날로그 디지털 변환기에서 소실되는 전력이 대부분이며 아래와 같은 수학식 3에 따라 결정될 수 있다.
Figure pat00003
여기서, Fs는 표집 속도이고 ENOB는 유효 비트 수이다.
데이터 처리에 따르는 에너지 소비는 클럭 속도, 평균 전기 용량, 공급 전압, 열전압 등에 따라 결정될 수 있다.
하나의 센서 노드는 대부분의 에너지를 통신을 위해 소비한다. 이때, 통신 Ec의 전력 소비는 아래와 같은 수학식 4에 따라 결정될 수 있다.
Figure pat00004
여기서, Eo는 출력 전송 전력이고, Etx 및 Erx는 각각 전송 장치 및 수신 장치의 전력 소비이다. 정확한 에너지 소비 분석을 위해서는 상술한 세 개의 부분을 모두 고려하여야 하지만, 본 발명에 따른 실시 예에서는 통신 에너지 소비 및 데이터 처리에, 보다 구체적으로는 데이터 암호화 및 복호화에 초점을 맞추어 설명하기로 한다.
본 실시 예에 따른 임계치는, 전체 네트워크의 에너지 소비와 관련 있을 수 있다. 즉, 임계치가 높을 경우, 많은 센서 노드가 ES 모드에서 동작하게 되며, 보안 수준은 감소되고 충전된 에너지가 배터리 최대 용량을 초과하여 낭비될 수 있다. 반대로, 임계치가 낮을 경우, 많은 센서 노드가 ER 모드에서 동작하게 되며, 보안 수준은 증가하지만, 센서 노드의 에너지 소비가 증가하기 때문에 일부 센서 노드의 정전 시간이 증가할 수 있다.
따라서, 본 실시 예에 따른 태양 에너지 기반 에너지 수집형 무선 센서 네트워크에서는, 에너지 입력 모델로서 태양 배터리의 에너지 흡수율과 에너지 출력 모델로서 네트워크의 에너지 소비율을 모두 고려하여야 한다. 에너지 입력 모델로서 태양 배터리의 에너지 흡수율은, 센서 노드가 전개되어 있는 위치, 날씨, 계절에 따라 달라질 수 있다. 에너지 출력 모델로서 네트워크의 에너지 소비율은 데이터 감지율, 데이터 전송 속도, duty-cycle에 따라 결정될 수 있다. 하지만, 이러한 요인들 대부분은 정확하게 예측할 수 없다. 따라서, 다음과 같은 과정을 거쳐 보다 효과적인 임계치를 결정할 수 있다.
먼저, 전력 Psolar(i)를 태양 에너지 기반 센서 노드 ni의 평균 충전률, Psys(i)를 동일한 센서 노드의 평균 전력 소비율이라고 할 때, Psolar(i) 및 Psys(i)는 네트워크가 작동 중일 때 이동평균을 이용하여 추정할 수 있다. 현재 센서 노드 ni에 가용한 에너지양(예컨대, Eresidual(i))을 알고 있을 때, 배터리가 완전 충전될 때까지의 경과 시간은 아래의 수학식 5에 의해 산출될 수 있다.
Figure pat00005
여기서, C(i)는 노드 ni의 배터리 용량이다. 배터리는 오로지 Psolar(i) > Psys(i)일 경우에만 충전할 수 있다. 그런데, Psolar(i) > Psys(i)는 센서 노드의 평균 에너지 소비율이 반드시 그것의 평균 태양 에너지 충전율보다 작아야 한다는 것을 의미하며, 그렇지 않을 경우에는 노드는 동면(Hibernation)해야 한다. 비록 Psolar(i)를 제어할 수가 없다고 하더라도, Psys(i)는 센서 노드 ni의 duty-cycle DC(i)를 조정함으로써 개략적으로 제어가 가능하다. 이것은 Psys(i)가 DC(i)의 반비례 함수이기 때문이다. 따라서 DC(i)의 상한을 결정함으로써 Psolar(i) > Psys(i)를 충족시킬 수 있다.
비록 태양 에너지가 야간에는 가용하지 않고 매번 달라지지만, 만약 현재 배터리 잔여량이 아래의 수학식 6과 같은 조건을 충족하는 경우에는 어떠한 정전 시간도 기대되지 않게 될 수 있다.
Figure pat00006
이것은, 태양 에너지 충전이 최종 순간에 달하는 시점 즉, TFull(Eresidual(i))인 상황에서조차도 참일 수 있다. 상술한 수학식 5 및 6을 풀음으로써,
Figure pat00007
를 충족시킬 수 있다. 이것은 만약, 배터리량이 최소한
Figure pat00008
인 에너지를 지니고 있는 경우에 네트워크는 어떠한 패턴의 기상 또는 에너지 사용에 대해서도 예기치 않은 정전 상태를 겪지 않고 동작할 수 있다. 이때, 상술한
Figure pat00009
는 임계치(Eresidual(i))로 결정되어 사용될 수 있다.
도 5를 참조하면, 센서 노드는 Eresidual(i)가 Ethreshold(i)보다 작아지면, 무선 센서 네트워크는 예기치 못한 정전 시간 없이 작동한다는 것을 보장할 수 없다. 따라서, 센서 노드는 에너지를 절감하기 위하여 ES 모드에서 작동할 수 있다. 반면, 센서 노드는 Eresidual(i)가 Ethreshold(i)보다 큰 경우, 추가적인 업무를 수행할 만한 충분한 에너지를 갖고 있는 상태이기 때문에, 센서 노드는 ER 모드로 동작함으로써 보안 수준을 높이고 태양 에너지 기반 에너지 수집형 무선 센서 네트워크의 추가적인 이득을 추구할 수 있다.
센서 노드는 태양 에너지 기반 에너지 수집형 무선 센서 네트워크에 비치되고 나면, 노드 ni는 스스로 최초의 동작 모드를 결정하기 위해 도 6에 도시된 바와 같은 슈도 코드를 실행할 수 있다. 센서 노드는 도 6에 도시된 바와 같은 슈도 코드르 실행하고 나면 이후, 도 7에 도시된 바와 같은 슈도 코드를 주기적으로 기동시킬 수 있다. 이때, 도 6 내지 7에 개시된 Eresidual(i)는 센서 노드 ni의 잔여 에너지량, Ethreshold(i)는 동작 모드 변경을 위한 임계치((Psys(i)/Psolar(i))C), Mi는 동작 모드 변경에 따른 수치(즉, 1일 경우 센서 노드는 ER 모드로 동작하고 있으며, 0일 경우 센서 노드는 ES 노드로 동작하고 있음을 의미),
Figure pat00010
는 동작 모드의 잦은 변경을 방지하기 위한 에너지 윈도우, AES는 대칭키 암호화 기법의 알고리즘, ECIES는 공개키 암호화 기법의 알고리즘, period는 정기 호출 주기를 의미할 수 있다.
한편, 무선 센서 네트워크 내의 모든 센서 노드가 빈번하고 반복적으로 변동되는 것을 방지하는 것이 필요할 수 있다. 도 6 내지 7에 있어서, mi를 센서 노드가 ER 모드에서 작동할 때는 1이고, 그렇지 않을 때는 0이 되는 센서 노드 ni의 동작 모드라고 할 때, 상술한 모드 mi는 Eresidual(i)와 Ethreshold(i)의 비교를 통해 결정될 수 잇다. 하지만, Eresidual(i)를 Ethreshold(i)의 정확한 값과 비교하는 경우에는 mi의 빈번한 변경으로 이어질 수 있다. 어떤 센서 노드 ni가 Eresidual(i)가 Ethreshold(i)보다 커지는 즉시 ER 모드에서 동작을 개시한다고 가정하면, 센서 노드 ni는 충분한 에너지를 지니는 경우가 매우 드물기 때문에, Eresidual(i)는 매우 짧은 시간 내에 임계치 아래로 떨어질 가능성이 있다. 센서 노드가 Eresidual(i)가 Ethreshold(i)보다 작아진 즉시, ES 모드에서 동작을 개시하는 경우에도 유사한 상황이 발생할 수 있다. 이과 같은 반복적인 동작 모드의 변경은 네트워크의 신뢰성과 성능을 떨어뜨릴 수 있으므로, 에너지 윈도우(
Figure pat00011
)를 사용하여 반복되는 동작 모드 변화의 효과를 완화시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 암호화 방법의 흐름을 도시한 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 태양 에너지 기반 수집형 무선 센서 네트워크에서의 데이터 암호화 방법은 다음과 같다.
먼저, 센서 노드(400)는 잔여 에너지량과 임계치를 비교한다(810). 이때, 잔여 에너지량은, 센서 노드(400)의 배터리에 남은 에너지량을 의미할 수 있다. 임계치는, 무선 센서 네트워크 내의 센서 노드(400)들이 에너지를 절감하여 정전 상태를 최소화할 수 있도록 하고, 전송되는 데이터의 보안 수준을 향상시킬 수 있도록 하기 위해 임의적으로 설정되어 사용될 수 있다. 하지만, 이에 한하지 않으며, 임계치는 하나의 센서 노드(400)에서의 에너지 소비 분석 결과를 기초로 결정될 수 있다. 즉, 임계치는 전체 네트워크에서의 에너지 소비를 고려하여 임의적으로 결정될 수 있다.
센서 노드(400)는 잔여 에너지량과 임계치의 비교된 결과에 기초하여 동작 모드를 선택할 수 있다(830). 센서 노드(400)는, 잔여 에너지량과 임계치의 비교된 결과에 따라 동작 모드를 선택할 수 있다. 센서 노드(400)는, 잔여 에너지량과 임계치의 비교된 결과, 잔여 에너지량이 임계치보다 큰 경우, ES(Energy-Saving) 모드를 선택할 수 있다. 센서 노드(400)는, 잔여 에너지량과 임계치의 비교된 결과, 잔여 에너지량이 임계치보다 작은 경우, ER(Energy-Rich) 모드를 선택할 수 있다.
센서 노드(400)는 선택된 동작 모드에 기초하여 데이터의 암호화를 진행할 수 있다(850). 센서 노드(400)는 동작 모드 선택 결과, ES(Energy-Saving) 모드가 선택되면, 센싱한 데이터를 대칭키 기법을 이용하여 암호화할 수 있다. 센서 노드(400)는 동작 모드 선택 결과, ER(Energy-Rich) 모드가 선택되면, 센싱한 데이터를 공개키 기법을 이용하여 암호화할 수 있다. 센서 노드(400)는 동작 모드 선택 결과, ES(Energy-Saving) 모드가 선택되고, 이웃한 센서 노드(400)로부터 수신한 암호화된 데이터가 대칭키 기법으로 암호화된 경우, 대칭키 기법을 이용해 데이터를 재암호화할 수 있다. 센서 노드(400)는 동작 모드 선택 결과, ER(Energy-Rich) 모드가 선택되고, 이웃한 센서 노드(400)로부터 수신한 암호화된 데이터가 대칭키 기법으로 암호화된 경우 공개키 기법을 이용해 데이터를 재암호화할 수 있다.
한편, 센서 노드(400)는 동작 모드 선택 결과, ES(Energy-Saving) 모드 또는 ER(Energy-Rich) 모드 중 어느 하나의 동작 모드가 선택되고, 이웃한 센서 노드(400)로부터 수신한 암호화된 데이터가 공개키 기법으로 암호화된 경우 데이터를 재암호화하지 않고, 수신한 데이터를 이웃한 센서 노드(400)로 단순하게 중계만 할 수 있다.
센서 노드(400)는 암호화된 데이터를 설정된 경로에 따라 이웃한 센서 노드(400)로 전송한다(870).
상술한 바에 따르면, 태양 에너지 기반의 에너지 수집형 무선 센서 네트워크 내에서 전송되는 데이터의 암호화 수준 및 에너지 소비 효율을 모두 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방법들은 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는, 본 발명을 위한 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
본 명세서는 많은 특징을 포함하는 반면, 그러한 특징은 본 발명의 범위 또는 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 또한, 본 명세서의 개별적인 실시 예에서 설명된 특징들은 단일 실시 예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서의 단일 실시 예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시 예에서 구현되거나, 적절히 결합되어 구현될 수 있다.
도면에서 동작들이 특정한 순서로 설명되었으나, 그러한 동작들이 도시된 바와 같은 특정한 순서로 수행되는 것으로 또는 일련의 연속된 순서, 또는 원하는 결과를 얻기 위해 모든 설명된 동작이 수행되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정 환경에서 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 상술한 실시 예에서 다양한 시스템 구성요소의 구분은 모든 실시 예에서 그러한 구분을 요구하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 상술한 앱 구성요소 및 시스템은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품 또는 멀티플 소프트웨어 제품에 패키지로 구현될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
400 : 센서 노드
410 : 비교 판단부
430 : 모드 선택부
450 : 데이터 암호화부
470 : 데이터 통신부

Claims (11)

  1. 잔여 에너지량과 임계치를 비교하는 비교 판단부;
    상기 비교된 결과에 기초하여 동작 모드를 선택하는 모드 선택부;
    상기 선택된 동작 모드에 기초하여 데이터의 암호화를 진행하는 데이터 암호화부; 및
    상기 암호화된 데이터를 설정된 경로에 따라 이웃한 센서 노드로 전송하는 데이터 통신부;를 포함하는 센서 노드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모드 선택부는,
    상기 비교 판단부의 비교 결과, 잔여 에너지량이 임계치보다 큰 경우, ES(Energy-Saving) 모드를 선택하고,
    상기 비교 판단부의 비교 결과, 잔여 에너지량이 임계치보다 작은 경우, ER(Energy-Rich) 모드를 선택하는 센서 노드.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 데이터 암호화부는,
    상기 모드 선택부의 동작 모드 선택 결과, ES(Energy-Saving) 모드가 선택되면, 센싱한 데이터를 대칭키 기법을 이용하여 암호화하고,
    상기 모드 선택부의 동작 모드 선택 결과, ER(Energy-Rich) 모드가 선택되면, 센싱한 데이터를 공개키 기법을 이용하여 암호화하는 센서 노드.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 데이터 암호화부는,
    상기 모드 선택부의 동작 모드 선택 결과, ES(Energy-Saving) 모드가 선택되고, 이웃한 센서 노드로부터 수신한 암호화된 데이터가 대칭키 기법으로 암호화된 경우, 대칭키 기법을 이용해 데이터를 재암호화하고,
    상기 모드 선택부의 동작 모드 선택 결과, ER(Energy-Rich) 모드가 선택되고, 이웃한 센서 노드로부터 수신한 암호화된 데이터가 대칭키 기법으로 암호화된 경우 공개키 기법을 이용해 데이터를 재암호화하는 센서 노드.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 데이터 암호화부는,
    상기 모드 선택부의 동작 모드 선택 결과, ES(Energy-Saving) 모드 또는 ER(Energy-Rich) 모드 중 어느 하나의 동작 모드가 선택되고, 이웃한 센서 노드로부터 수신한 암호화된 데이터가 공개키 기법으로 암호화된 경우 데이터를 재암호화하지 않고,
    상기 데이터 통신부가 상기 암호화된 데이터를 이웃한 센서 노드로 중계하는 센서 노드.
  6. 에너지 수집형 무선 센서 네트워크에서의 데이터 암호화 방법에 있어서,
    센서 노드가 잔여 에너지량과 임계치를 비교하는 단계;
    센서 노드가 상기 비교된 결과에 기초하여 동작 모드를 선택하는 단계;
    센서 노드가 상기 선택된 동작 모드에 기초하여 데이터의 암호화를 진행하는 단계; 및
    센서 노드가 상기 암호화된 데이터를 설정된 경로에 따라 이웃한 센서 노드로 전송하는 단계;를 포함하는 데이터 암호화 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 동작 모드를 선택하는 단계에서는,
    상기 비교 결과, 잔여 에너지량이 임계치보다 큰 경우, ES(Energy-Saving) 모드를 선택하고,
    상기 비교 결과, 잔여 에너지량이 임계치보다 작은 경우, ER(Energy-Rich) 모드를 선택하는 데이터 암호화 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 데이터의 암호화를 진행하는 단계에서는,
    상기 동작 모드 선택 결과, ES(Energy-Saving) 모드가 선택되면, 센싱한 데이터를 대칭키 기법을 이용하여 암호화하고,
    상기 동작 모드 선택 결과, ER(Energy-Rich) 모드가 선택되면, 센싱한 데이터를 공개키 기법을 이용하여 암호화하는 데이터 암호화 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 데이터의 암호화를 진행하는 단계에서는,
    상기 동작 모드 선택 결과, ES(Energy-Saving) 모드가 선택되고, 이웃한 센서 노드로부터 수신한 암호화된 데이터가 대칭키 기법으로 암호화된 경우, 대칭키 기법을 이용해 데이터를 재암호화하고,
    상기 동작 모드 선택 결과, ER(Energy-Rich) 모드가 선택되고, 이웃한 센서 노드로부터 수신한 암호화된 데이터가 대칭키 기법으로 암호화된 경우 공개키 기법을 이용해 데이터를 재암호화하는 데이터 암호화 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 데이터의 암호화를 진행하는 단계에서는,
    상기 동작 모드 선택 결과, ES(Energy-Saving) 모드 또는 ER(Energy-Rich) 모드 중 어느 하나의 동작 모드가 선택되고, 이웃한 센서 노드로부터 수신한 암호화된 데이터가 공개키 기법으로 암호화된 경우 데이터를 재암호화하지 않고,
    상기 암호화된 데이터를 설정된 경로에 따라 이웃한 센서 노드로 전송하는 단계에서는,
    상기 암호화된 데이터를 이웃한 센서 노드로 중계하는 데이터 암호화 방법.
  11. 제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 데이터 암호화 방법을 수행하기 위한, 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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