KR20200046143A - Method to construct pluggable IoT sensor nodes and gateways with security function - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a configuration of a sensor node and a gateway in a pluggable form ensuring hardware-based security in an Internet of Things environment. The method for configuring an IoT sensor node and a gateway in a pluggable form having a security function comprises: an acquisition unit acquiring data on the temperature, humidity, gas, illuminance, and the like from the sensor node; a security unit applying a symmetric key, a hash function, a public key, and digital signature security; an expansion unit for adding and expanding sensors; and a communication unit transmitting data to the gateway. By configuring a sensor block which can connect sensor nodes to each other in a pluggable form, the safety of convergence equipment can be provided and a service environment where sensors can be quickly added and removed in accordance with the environment can be provided.

Description

보안기능이 있는 Pluggable 형태의 IoT 센서 노드 및 게이트웨이 구성 방법{Method to construct pluggable IoT sensor nodes and gateways with security function}Method to construct pluggable IoT sensor nodes and gateways with security function}

본 발명은 사물인터넷 환경에서 하드웨어 기반의 보안을 보장하는 Pluggable 형태의 센서 노드와 게이트웨이의 구성에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대칭키, 해시함수, 공개키, 전자서명 보안 모듈이 장착되고 Zigbee, LoRa, Bluetooth, Wi-Fi 통신모듈 중 원하는 방식을 선택하여 통신할 수 있는 탈착이 가능한 Pluggable 형태의 센서 노드와 게이트웨이의 구성에 관한 것이다.The present invention relates to the configuration of a pluggable sensor node and a gateway that ensures hardware-based security in an IoT environment, and more specifically, a symmetric key, a hash function, a public key, and an electronic signature security module are installed and Zigbee, LoRa , Bluetooth, Wi-Fi communication module. It is related to the configuration of detachable pluggable sensor nodes and gateways that can be selected and communicated.

사물인터넷은 초연결사회의 핵심기술로써 각종 사물에 센서와 통신 기능을 내장하여 인터넷에 연결하는 기술을 의미한다. 센서가 탑재된 다양한 디바이스들을 통해 의미 있는 센싱 정보들이 지속적으로 수집되고, 직간접적으로 연결된 유무선 네트워크를 통해 빠르고 안정적으로 정보들이 송·수신되어 클라우딩 컴퓨팅 환경 및 빅데이터 분석을 통해 자동화된 지능형 서비스가 제공되는 것이다.The Internet of Things is a core technology of a hyper-connected society and refers to a technology that connects to the Internet by embedding sensors and communication functions in various objects. Meaningful sensing information is continuously collected through various devices equipped with sensors, and information is transmitted and received quickly and reliably through a wired / wireless network connected directly or indirectly to provide an automated intelligent service through cloud computing environment and big data analysis. Is provided.

IoT는 다양한 기술요소들의 집합체이다. 최근에는 IoT 플랫폼의 개방화를 통한 이기종 단말, 네트워크, 애플리케이션 간 연동이 가속화될 것으로 예상되는 가운데, 이로 인한 기술적, 관리적 측면의 다양한 보안위협들이 발생할 것으로 예상된다. IoT 환경에서 발생할 수 있는 보안위협들은 기존의 정보통신 환경에서 나타날 수 있는 위협들을 상속한다. 흔히 정보보안의 3대 요소라고 할 수 있는 CIA, 즉 기밀성(Confidentiality), 무결성(Integrity), 가용성(Availability)을 침해함으로써 정상적인 서비스의 이용 및 제공을 방해하는 보안위협들이 나타날 수 있다.IoT is a collection of various technological elements. Recently, interworking between heterogeneous terminals, networks, and applications is expected to accelerate through the liberalization of IoT platforms, and various security threats in terms of technical and administrative aspects are expected to occur. Security threats that can occur in the IoT environment inherit threats that can appear in the existing information and communication environment. Security threats that interfere with the normal use and provision of services can appear by violating the CIA, which is often referred to as the three major elements of information security, namely, confidentiality, integrity, and availability.

대한민국 특허 출원 제10-2008-0016636 호Republic of Korea Patent Application No. 10-2008-0016636

본 발명은 확장이 어려운 센서를 빠르게 탈착 할 수 있는 Pluggable 형태의 센서 노드에서 서브 네트워크를 구성하여 다양한 센서로 부터 데이터를 수집하고 게이트웨이에 전송하는 역할을 수행하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method of collecting a data from various sensors and transmitting it to a gateway by configuring a sub-network in a pluggable sensor node capable of quickly detaching a sensor that is difficult to expand.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따르면, 보안기능이 있는 Pluggable 형태의 IoT 센서 노드 및 게이트웨이 구성 방법에 있어서 하나 이상의 센서에서 데이터를 취득하는 단계; 및 센서를 추가, 확장하는 단계; 및 데이터에 보안을 적용하는 단계; 및 게이트웨이로 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 보안기능이 있는 Pluggable 형태의 IoT 센서 노드 및 게이트웨이 구성 방법이 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, in the pluggable IoT sensor node and gateway configuration method with a security function, obtaining data from one or more sensors; And adding and extending sensors; And applying security to the data; And a method of configuring a pluggable IoT sensor node and a gateway having a security function, including transmitting data to a gateway.

또한, 상기 센서 노드는 모듈을 추가하여 확장이 가능한 센서 블록을 구비하고, 상기 센서 노드, 게이트웨이에 보안 모듈을 장착할 수 있다.In addition, the sensor node has a sensor block that can be extended by adding a module, and a security module can be mounted on the sensor node and the gateway.

또한, 상기 센서 노드에서 온도, 습도, 가스, 조도 등에 대한 데이터를 취득하는 취득부; 대칭키, 해시함수, 공개키, 전자서명 보안을 적용하는 보안부; 및 센서의 추가, 확장을 위한 확장부; 및 게이트웨이로 데이터를 전송하는 통신부를 포함할 수 있다.In addition, an acquisition unit that acquires data on temperature, humidity, gas, and illuminance from the sensor node; A security unit to apply a symmetric key, hash function, public key, and digital signature security; And an extension unit for adding and extending sensors; And it may include a communication unit for transmitting data to the gateway.

본 발명의 실시예들에 따르면, 정보보안 기술 기반의 Pluggable 센서 노드 및 게이트웨이를 통해 다양한 IoT 유무선 통신을 사용하는 융합 장비의 안전성을 제공하고 블록형 센서노드는 확장, 축소하기 어려운 센서를 환경에 맞게 빠르게 추가, 제거하여 적용할 수 있는 서비스 환경을 제공할 수 있다.According to embodiments of the present invention, the security of convergence equipment using various IoT wired / wireless communication through a pluggable sensor node and a gateway based on information security technology is provided, and a block type sensor node fits a sensor that is difficult to expand and contract according to the environment It is possible to provide a service environment that can be quickly added and removed.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 보안기능이 있는 Pluggable 형태의 IoT 센서 노드 및 게이트웨이 구성 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 센서 노드의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 게이트웨이의 구성도이1 is a flowchart illustrating a method of configuring a pluggable IoT sensor node and a gateway having a security function in an embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram of a sensor node in an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating the configuration of a gateway in an embodiment of the present invention

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In addition, in order to clearly describe the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part is "connected" to another part, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element in between. . In addition, when a part is said to "include" a certain component, this means that other components may be further included instead of excluding other components, unless specifically stated otherwise. In addition, terms such as “... unit” and “module” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software, or a combination of hardware and software. .

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 보안기능이 있는 Pluggable 형태의 IoT 센서 노드 및 게이트웨이 구성 방법은 도 1의 A B 센서 블록(100)와 추가 센서 블록(100a)를 받는 센서 노드(10), 센서 노드(10)의 정보를 받아 분석하는 게이트웨이(20)를 포함하는 구성으로 이루어진다.The method of configuring a pluggable IoT sensor node and a gateway having a security function according to the present invention includes information on the sensor node 10 and the sensor node 10 receiving the AB sensor block 100 and the additional sensor block 100a of FIG. 1. It consists of a configuration including a gateway 20 for receiving and analyzing.

본 발명의 실시예에 따르면, 센서 노드(10)는 도 2의 센서 노드 메인보드(101), 센서 블록(100), 배터리, 태양전지판을 포함할 수 있다. 센서 노드 메인보드(101)는 게이트웨이(20)와 통신을 위한 탈착이 가능한 통신모듈(120), 보안을 위한 보안모듈(130), 기타 커넥터를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the sensor node 10 may include a sensor node main board 101 of FIG. 2, a sensor block 100, a battery, and a solar panel. The sensor node main board 101 may include a detachable communication module 120 for communication with the gateway 20, a security module 130 for security, and other connectors.

또한, 상기 센서 노드(10)는 Pluggable 형태의 서로 연결 가능한 센서 블록(100)을 구비하고, 상기 센서블럭(100)은 측정 환경에 따라 필요한 추가 센서 블록(100a)을 추가하여 장착하거나 필요 없는 센서 블록을 탈거하는 동작이 이루어지도록 형성할 수 있다.In addition, the sensor node 10 is provided with a sensor block 100 that can be connected to each other in the form of a pluggable, and the sensor block 100 is equipped with an additional sensor block 100a required according to a measurement environment, or is not required. It can be formed so that the operation of removing the block is made.

또한, 상기 센서 블록(100)은 환경을 측정하는 센서모듈(110)을 구비하고, 센서 노드 메인보드(101)와 별도로 각각의 센서 블록(100)에 포함되는 보안모듈(120)과 통신모듈(130)을 구비할 수 있다.In addition, the sensor block 100 is provided with a sensor module 110 for measuring the environment, and separately from the sensor node main board 101, the security module 120 and the communication module included in each sensor block 100 ( 130).

또한, 상기 센서모듈(110), 통신모듈(120), 보안모듈(130)을 탈부착이 이루어지며 이를 위한 센서확장포트(110a), 통신포트(120a), 보안포트(130a)를 구비할 수 있다.In addition, the sensor module 110, the communication module 120, and the security module 130 is detachable and may be provided with a sensor extension port 110a, a communication port 120a, and a security port 130a for this purpose. .

또한, 대칭키, 해시함수, 공개키, 전자서명 보안 모듈(130)을 적용하여 물리적 보안 위협으로부터 데이터를 보호하여 기밀성, 가용성 및 무결성을 지원할 수 있다.In addition, symmetric keys, hash functions, public keys, and digital signature security modules 130 can be applied to protect data from physical security threats to support confidentiality, availability, and integrity.

도 2를 참고하면 본 발명의 실시예에 따른 보안기능이 있는 Pluggable 형태의 IoT 센서 노드 및 게이트웨이 구성 방법에서, 태양전지판(142)과 배터리(141)를 통해 전원을 공급받을 수 있고 센서노드 메인보드(101)는 게이트웨이(20)와의 통신을 위해 Zigbee 모듈, LoRa 모듈, 블루투스 모듈, Wi-Fi 모듈 중 선택하여 주기적으로 정보를 전송한다.Referring to FIG. 2, in a method of configuring a pluggable IoT sensor node and a gateway having a security function according to an embodiment of the present invention, power can be supplied through the solar panel 142 and the battery 141 and the sensor node main board The 101 transmits information periodically by selecting among Zigbee module, LoRa module, Bluetooth module, and Wi-Fi module for communication with the gateway 20.

본 발명의 실시예에 따르면, 게이트웨이(20)는 도 3의 게이트웨이 메인보드(101), 메인 MCU(211), 신호처리부(212), 통신모듈(120), 보안모듈(130), Ethernet 포트, Wi-Fi 포트(214)를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the gateway 20 is a gateway main board 101, a main MCU 211, a signal processor 212, a communication module 120, a security module 130, an Ethernet port of FIG. It may include a Wi-Fi port 214.

본 발명의 실시예에 따르면, 보안기능이 있는 Pluggable 형태의 IoT 센서 노드 및 게이트웨이 구성 방법에 있어서 하나 이상의 센서에서 데이터를 취득하는 단계;및 센서를 추가 확장하는 단계;및 보안을 적용하는 단계;및 게이트웨이로 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 보안기능이 있는 Pluggable 형태의 IoT 센서 노드 및 게이트웨이 구성 방법이 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in a method of configuring a pluggable IoT sensor node and a gateway having a security function, acquiring data from one or more sensors; and further extending a sensor; and applying security; and A pluggable IoT sensor node having a security function including a step of transmitting data to a gateway and a method of configuring a gateway may be provided.

또한, 상기 센서 노드(10)는, 서브 네트워크를 구성하여 다양한 센서 블록으로 부터 데이터를 수집하고 게이트웨이로 전송할 수 있다.In addition, the sensor node 10 may configure a sub-network to collect data from various sensor blocks and transmit it to a gateway.

이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 정보보안 기술 기반의 Pluggable 센서 노드 및 게이트웨이를 통해 다양한 IoT 유무선 통신을 사용하는 융합 장비의 안전성을 제공하고 블록형 센서노드는 환경에 맞게 센서를 빠르게 확장·축소하여 적용할 수 있는 서비스 환경을 제공할 수 있다.As described above, according to embodiments of the present invention, information security technology-based Pluggable sensor nodes and gateways provide security of convergence equipment using various IoT wired and wireless communications, and block type sensor nodes rapidly expand sensors to suit the environment. · A service environment that can be reduced and applied can be provided.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described by a limited embodiment and drawings, those skilled in the art can make various modifications and variations from the above description. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and / or the components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form from the described method, or other components Alternatively, even if replaced or substituted by equivalents, appropriate results can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

10: 센서 노드 20: 게이트웨이
101: 센서 노드 메인보드 201: 게이트웨이 메인보드
100: 센서 블록 100a: 추가 센서 블록
110: 센서모듈 110a: 센서확장포트
120: 통신모듈 120a: 통신포트
130: 보안모듈 130a: 보안포트
141: 배터리 142: 태양전지판
211: 메인 MCU 212: 신호처리부
213: Ethernet 포트 214: Wi-Fi 포트10: sensor node 20: gateway
101: sensor node main board 201: gateway main board
100: sensor block 100a: additional sensor block
110: sensor module 110a: sensor expansion port
120: communication module 120a: communication port
130: security module 130a: security port
141: battery 142: solar panel
211: main MCU 212: signal processing unit
213: Ethernet port 214: Wi-Fi port

Claims (5)

센서노드와 게이트웨이의 구성에 있어서,
하나 이상의 센서에서 데이터를 취득하는 단계; 및 센서를 추가 확장하는 단계; 및 데이터에 보안을 적용하는 단계; 및 게이트웨이로 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 보안기능이 있는 Pluggable 형태의 IoT 센서 노드 및 게이트웨이 구성 방법.In the configuration of the sensor node and the gateway,
Acquiring data from one or more sensors; And further extending the sensor; And applying security to the data; And a method of constructing a pluggable IoT sensor node and a gateway having a security function, including transmitting data to the gateway. 제 1 항에 있어서,
상기 센서 노드는 Pluggable 형태의 서로 연결 가능한 센서 블록을 구비하고, 상기 센서블럭은 측정 환경에 따라 필요한 추가 센서 블록을 추가하여 장착하거나 필요 없는 센서 블록을 탈거하여 동작하는 것을 특징으로 하는 IoT 센서 노드 및 게이트웨이 구성 방법.According to claim 1,
The sensor node includes a pluggable sensor block that can be connected to each other, and the sensor block is an IoT sensor node characterized by operating by adding or attaching additional sensor blocks required according to a measurement environment or removing unnecessary sensor blocks. How to configure the gateway. 제 2 항에 있어서,
상기 센서 블록은 환경을 측정하는 센서모듈을 구비하고, 각각의 센서 블록에 포함되는 보안모듈과 통신모듈을 구비하며,
상기 센서모듈, 통신모듈, 보안모듈을 탈부착하도록 센서확장포트, 통신포트, 보안포트를 구성하는 것을 특징으로 하는 IoT 센서 노드 및 게이트웨이 구성 방법.According to claim 2,
The sensor block includes a sensor module for measuring the environment, a security module and a communication module included in each sensor block,
IoT sensor node and gateway configuration method, characterized in that to configure the sensor module, communication module, security module detachable sensor expansion port, communication port, security port. 제 1 항 또는 3항에 있어서,
상기 보안을 적용함에 있어서 대칭키, 해시함수, 공개키, 전자서명을 적용하여 물리적 보안 위협으로부터 데이터를 보호하는 것을 특징으로 하는 IoT 센서 노드 및 게이트웨이 구성 방법.The method of claim 1 or 3,
IoT sensor node and gateway configuration method characterized by protecting data from physical security threats by applying a symmetric key, hash function, public key, and digital signature in applying the security. 제 2항에 있어서,
상기 센서 노드는, 서브 네트워크를 구성하여 다양한 센서 블록으로 부터 데이터를 수집하고 게이트웨이로 전송하는 것을 특징으로 하는 IoT 센서 노드 및 게이트웨이 구성 방법.
According to claim 2,
The sensor node, the IoT sensor node and the gateway configuration method, characterized in that by configuring a sub-network to collect data from various sensor blocks and transmit to the gateway.
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