WO2013176439A1 - 무선 네트워크에서의 라우팅 기반 효율적 통신 교란 방법 및 그 장치 - Google Patents

무선 네트워크에서의 라우팅 기반 효율적 통신 교란 방법 및 그 장치 Download PDF

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WO2013176439A1
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period
neighbor
pulse period
communication
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PCT/KR2013/004347
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이재준
임재성
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아주대학교산학협력단
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    • H04K2203/18—Jamming or countermeasure used for a particular application for wireless local area networks or WLAN

Definitions

  • the present invention relates to a communication disturbance method using a routing protocol in a communication network, and more particularly, to a communication disturbance method and apparatus in which a communication disturbance occurs at a network layer or a routing layer in a multihop network composed of nodes.
  • the present invention is derived from the research conducted as part of the support project for the development of university IT research centers of the Information and Communications Industry Promotion Agency and the Information and Communications Industry Promotion Agency, the Ministry of Education, Science and Technology and the Korea Research Foundation. 2012- (H0301-12-2003)), Task Name: Defense IT Tactical Communication Technology Research, Task Unique Number: 2011-0026433, Task Name: Reliable Routing Scheme in Ad-hoc Network].
  • Jamming is a military term that refers to the act of confusing or obstructing the communication system by detecting the radio waves and frequencies of an enemy. It refers to electronic or mechanical interference that interferes with the display of aircraft on the radar, radio communication, radio navigation, etc. Primarily used to reduce the effectiveness of enemy long-range sensors or search equipment.
  • noise jamming radiates high-power noise within a certain frequency range, preventing time and frequency analysis of the target signal, thereby preventing position and velocity detection.
  • Conventional military or commercial communication disturbance devices transmit communication disturbance signals other than signals to be disturbed using the communication layer physical characteristics in a communication network, and normally receive a desired signal at a receiving end of the communication device within the communication disturbance range. It does not allow extraction. At this time, the existing communication disturbance signal has been using a continuous signal generation or a pulse signal.
  • Korean Patent Registration No. 10-0887767 “Frequency-sensitive radio wave disturbance device” has been proposed.
  • a disturbance apparatus technology is disclosed in which a plurality of antennas transmitting and receiving a signal having a set frequency band detect a signal and generate an efficient disturbance radio wave in response to the detected frequency band.
  • Korean Patent No. 10-1045344 has been proposed "an apparatus and method for jamming a GPS signal."
  • a disturbing technique for generating a jamming signal by mixing a C / A code of a GPS signal and jamming data has been disclosed.
  • Such a communication disturbance technique in the physical layer has a problem in that a corresponding process for each signal to be disturbed is required and a disturbance signal is continuously generated. That is, since the disturbance signal must be generated continuously or almost continuously in order to achieve a desired level of disturbance effect, there is a problem in that energy consumption for communication disturbance is large.
  • a communication disturbance method for transmitting a communication disturbance signal and preventing normal data transmission when a specific control message is transmitted in the link layer has been proposed.
  • the transmitting node does not detect the data and send data, thereby avoiding the communication disturbance operation.
  • the efficiency of the communication disturbance method of the link layer is degraded by this avoiding operation.
  • the present invention is derived to solve the problems of the prior art, it is possible to increase the effect of communication disturbance while reducing the consumption of resources required for communication disturbance, new communication for obtaining a long-lasting communication disturbance effect rather than one-time
  • the objective is to propose disturbing techniques.
  • an object of the present invention is to maximize the effect of communication disturbance while using less energy resources by utilizing the operation of a routing protocol in a multihop network composed of a plurality of communication devices, that is, nodes.
  • the present invention monitors the communication process of each neighbor node on the communication network (listening, listening or eavesdropping broadcast message) to determine the period value and state validity period of the neighbor node discovery message of the neighbor nodes, and the determined neighbor node discovery. Using the period value and the validity period of the message, the optimal pulse period can be derived to maximize the data transmission loss. Then, a method and apparatus for generating and disturbing a pulsed disturbance signal such that a first neighbor node in a communication disturbance zone is continuously or intermittently included in a data transmission path using the derived optimal pulse period is provided. It is done.
  • the sender does not detect the communication disturbance and continuously transmits data to the nodes in the communication failure range, thereby achieving the purpose of communication disturbance even though using less resources. It aims to induce continuous waste of communication resources.
  • the communication network includes a neighbor node status discriminating unit, a pulse period deriving unit, and a disturbing signal generating unit.
  • the neighbor node status discrimination unit monitors the communication process of each neighbor node in the communication network (listening, listening or eavesdropping a broadcast message) to determine the period value and the state validity period of the neighbor node discovery message of the neighbor nodes.
  • the neighbor node status determiner may receive the routing protocol control message in the communication network to determine information on the period value and the state validity period of the neighbor node discovery message of the neighbor nodes.
  • the pulse period derivation unit derives an optimal pulse period for maximizing data transmission loss between neighboring nodes using the neighbor node discovery message period value and the state validity period determined by the neighbor node status discriminating unit.
  • the pulse period derivation unit may derive an optimal pulse period by modeling an average time interval in which the neighbor node discovery message is successfully transmitted, and calculates the size between the average time interval and state validity period successfully transmitted. By comparing the data loss rate according to the comparison result, the pulse period value can be derived.
  • the disturbance signal generator generates and disturbs a pulsed disturbance signal such that the first neighbor node in the communication disturbance area is continuously or intermittently included in the data transmission path using the optimal pulse period derived from the pulse period derivation unit.
  • the neighboring nodes are misrecognized as a node capable of normal communication by neighboring nodes belonging to the communication disturbance range in the routing protocol by the pulsed disturbing signal to transmit data to the first neighboring node, and the signal is continuously transmitted.
  • the disturbance effect can be achieved while using energy resources efficiently.
  • the present invention has the effect of maximizing data loss with a small energy source by transmitting an intermittent pulse type disturbance signal instead of generating a continuous signal from the communication disturbance device.
  • the present invention causes the neighboring nodes to mistake the nodes in the communication disturbance area for normal communication, thereby increasing the resource consumption of the disturbed target network.
  • the present invention can be greatly utilized as a breakthrough communication disturbance technique not only in the domestic defense industry but also in the foreign defense industry as a core technology related to national defense, and reversely used in the process of analyzing the error of reliable path recovery of the existing routing protocol.
  • This can be widely used not only in the defense industry but also in the network equipment and data communication device industries.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a communication disturbance method in a network layer or a routing layer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a system system of a communication network in which a communication disturbance method is performed according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 illustrates an operation flowchart for a communication disturbance method according to an embodiment of the present invention.
  • step S320 of FIG. 3 is a flowchart illustrating an embodiment of step S320 of FIG. 3 in more detail.
  • FIG. 5 is an operation flowchart showing an embodiment of step S420 of FIG. 4 in more detail.
  • FIG. 6 is an operational flowchart illustrating an embodiment of step S310 of FIG. 3 in more detail.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a communication disturbance apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the communication network includes a neighbor node status discriminating unit, a pulse period deriving unit, and a disturbing signal generating unit.
  • the neighbor node status discrimination unit monitors the communication process of each neighbor node in the communication network (listening, listening or eavesdropping a broadcast message) to determine the period value and the state validity period of the neighbor node discovery message of the neighbor nodes.
  • the neighbor node status determiner may receive the routing protocol control message in the communication network to determine information on the period value and the state validity period of the neighbor node discovery message of the neighbor nodes.
  • the pulse period derivation unit derives an optimal pulse period for maximizing data transmission loss between neighboring nodes using the neighbor node discovery message period value and the state validity period determined by the neighbor node status discriminating unit.
  • the pulse period derivation unit may derive an optimal pulse period by modeling an average time interval in which the neighbor node discovery message is successfully transmitted, and calculates the size between the average time interval and state validity period successfully transmitted. By comparing the data loss rate according to the comparison result, the pulse period value can be derived.
  • the disturbance signal generator generates and disturbs a pulsed disturbance signal such that the first neighbor node in the communication disturbance area is continuously or intermittently included in the data transmission path using the optimal pulse period derived from the pulse period derivation unit.
  • the neighboring nodes are misrecognized as a node capable of normal communication by neighboring nodes belonging to the communication disturbance range in the routing protocol by the pulsed disturbing signal to transmit data to the first neighboring node, and the signal is continuously transmitted.
  • the disturbance effect can be achieved while using energy resources efficiently.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a communication disturbance method in a network layer or a routing layer according to an embodiment of the present invention.
  • Each node (or routing server) can establish a routing path for transmitting data.
  • the protocol that acts on the routing path is called a routing protocol.
  • the routing protocol in order to establish a routing path, it is necessary to understand the existence of nodes that can directly communicate in a single hop without passing through each node in each node.
  • each node periodically or when there is data to be transmitted, exchanges messages with neighboring nodes to identify a single hop node.
  • This acknowledgment message is also referred to as a neighbor discovery message (Hello message).
  • the state information of these neighbor nodes also has a validity period, which is called a state validity period. That is, when the neighbor discovery message is successfully transmitted and the reply message is successfully transmitted, each node assumes that neighboring neighbor nodes are in a normal communication state for a predetermined period therefrom.
  • a communication disturbance device 131 having a communication disturbance zone 130 as a disturbable area range. It may be assumed that jammers of the communication disturbance device 131 extend within the communication disturbance area 130.
  • the present invention may affect routing path setting of the peripheral nodes 120 around the communication disturbance area 130. That is, although the first neighbor node 110 in the communication disturbance area 130 is not actually capable of normal communication due to the jammer of the communication disturbance device 131, the neighboring node is not affected by the pulse disturb signal of the communication disturbance device 131. 120 may induce the first neighbor node 110 to misunderstand that normal communication is possible.
  • the first neighbor node 110 is shown as one node for convenience of description, but according to the embodiment may be any node belonging to the communication disturbance area 130, the number may also be a plurality It is obvious to those skilled in the art.
  • Peripheral nodes located within a single hop distance from the first neighbor node 110 will be referred to as a second neighbor node 120 for convenience of description. If communication disturbance occurs in the link layer, the second neighbor node 120 recognizes that the first neighbor node 110 is in an incapable communication state, thereby excluding the first neighbor node 110 from the routing protocol. Data may be transmitted through a reliable transmission path that is not affected by the communication disturbance device 131. In this case, the communication disturbance function of the communication disturbance device 131 returns to blister.
  • a periodic pulsed disturbance signal is generated to induce the second neighbor node 120 to misinterpret the state of the first neighbor node 110 as a steady state, thereby making it reliable.
  • the disturbing target network may have an effect of wasting resources by transmitting data through a lossy transmission path (actually data is lost). That is, in the present invention, the disturbing effect may be further improved by inducing the network layer or the routing layer to obtain the disturbing effect.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a system system of a communication network in which a communication disturbance method is performed according to an embodiment of the present invention.
  • the communication network 100 includes a first neighbor node (Node B, 110) and a second neighbor node (Node A, 120) among neighboring nodes.
  • the second neighbor node 120 transmits the neighbor discovery message 121 to the first neighbor node 110, and the first neighbor node 110 sends a response message corresponding to the received neighbor discovery message 121. Transmit to the second neighbor node 120.
  • the neighbor discovery message 121 and the response message are transmitted between the first neighbor node 110 and the second neighbor node 120 through the communication disturbance zone 130 from which the communication disturbance signal 132 is transmitted.
  • each node In order to continuously monitor the presence of neighbor nodes on a routing protocol with dynamically changing network conditions, each node periodically sends a neighbor discovery message 121 and receives a response.
  • the communication disturbance device 131 may continuously receive the neighbor discovery message 121 to determine the period, or the neighbor discovery message 121 or routing It can also be determined by receiving and decrypting protocol control messages. This is because the period information of the neighbor discovery message 121 may be included in the neighbor discovery message 121 or may be included in the routing protocol control message.
  • the periods H and 122 of the neighbor node discovery message 121 are conceptually illustrated.
  • the routing protocol invalidates the state if the status update message does not periodically refresh the state for the sake of robust system operation. That is, when the second neighbor node 120 transmits the neighbor discovery message 121 to the first neighbor node 110 and receives a response thereto, the second neighbor node 120 during the state validity period (V, 123). Assume that the first neighboring node 110 is in a normal state. In general, the period 122 is set smaller than the state validity period 123. If the second neighbor node 120 does not receive a response from the first neighbor node 110 or receives a response to a reception error during the state validity period 123, the second neighbor node 120 receives the first neighbor node. Update 110 to an abnormal state and exclude the first neighbor node 110 from routing.
  • the communication disturbance device 131 In order to determine the validity period 123, the communication disturbance device 131 needs to receive and decrypt the neighbor discovery message 121 or the routing protocol control message. At this time, the communication disturbance device 131 may receive and decrypt the broadcast message, or may intercept or eavesdrop the message.
  • the state validity period 123 information can not be detected only by the periodic reception of the neighbor node discovery message 121, and a predetermined reception and decryption process is required.
  • the message 121 is successfully transmitted from the second neighbor node (node A, 120) to the first neighbor node (node B, 110), and the response message from the first neighbor node 110 is also transmitted to the second neighbor node 120. Assume that the transmission was successful.
  • the second neighbor node 120 regards the state of the first neighbor node 110 as a normal state during the state validity period (V, 123).
  • the second neighbor node 120 may return a message indicating that the message 121 has not arrived for a predetermined time (H, 122) to the second neighbor node (120).
  • the second neighbor node 120 has updated information about the communication state of the first neighbor node 110.
  • the second neighbor node 120 excludes the first neighbor node 110 from the communication path. Send data by path.
  • the second neighbor node 120 includes the first neighbor node 110 in the routing path to transmit data again during the state validity period (V, 123). do. If the neighbor discovery message 121 and its response message succeed in transmission, the state validity period (V, 123) is initialized and the first neighbor node 110 is included in the routing path during the state validity period (V. 123). do.
  • the average period of the intermittent transmission success event of the message 121 (indicated by T for convenience of description) is greater than the state validity periods V and 123, but according to the embodiment, the message ( The transmission successful average period T of 121) may be less than or equal to the state validity periods (V, 123). If T is less than the validity periods (V, 123), the first neighbor node (110) is considered to be in a normal communication state on average, and is continuously included in the routing path.
  • the second neighbor node 120 transmits data to the first neighbor node 110, the first neighbor node 110 is located in the communication disturbance zone 130, so the first neighbor The data transmitted for node 110 is very likely to be lost. Therefore, according to the communication disturbance technique of the present invention, the second neighbor node 120 is induced to continuously or intermittently transmit data to the first neighbor node 110 in the communication disturbance area 130, thereby belonging to the node to be disturbed. It may also bring an effect of causing resource consumption of the (110, 120).
  • the pulsed disturbance signal 132 of the present invention does not have a period enough to completely disturb the reception of all data, but the first neighbor node 110 that is a communication disturbance is continuously or periodically in the data transmission path. It is characterized by having a period enough to be included intermittently.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a communication disturbance apparatus 700 according to an embodiment of the present invention.
  • the function of the communication disturbance device 700 of FIG. 7 is the same as or similar to that of the communication disturbance device 131 of FIG. 1.
  • the neighbor node status determiner 710 monitors, eavesdrops, or listens to a communication process of each of the neighbor nodes so that a periodic value of the neighbor node discovery message 121 of the neighbor nodes 110 and 120 is detected. (H, 122) and the state validity period (V, 123) is determined (S310).
  • the pulse period derivation unit 720 uses the period values (H, 122) and the state validity periods (V, 123) of the neighbor node discovery message 121 determined by the neighbor node state discrimination unit 710 to calculate a data transmission loss.
  • An optimal pulse period that can be maximized is derived (S320).
  • the disturbance signal generator 730 uses the optimal pulse period derived from the pulse period derivation unit 720 so that the first neighbor node 110 in the communication disturbance region is continuously or intermittently included in the data transmission path.
  • a pulse type disturbance signal is generated and disturbed around the neighboring node 110 (S330).
  • step S410 is a flowchart illustrating an embodiment of step S320 of FIG. 3 in more detail.
  • the pulse period derivation unit 720 successfully converts the neighbor discovery message 121 determined by the neighbor state determining unit 710 from the second neighbor node 120 to the first neighbor node 110.
  • T average time interval
  • the disturbing pulse signal 132 is In an environment that is transmitted at a transmission rate of, the probability that a disturbance occurs in the transmission of the neighbor node discovery message 121 may be represented by Equation 1 below.
  • H indicates the transmission period 122 of the neighbor node discovery message 121 as described above.
  • Equation 2 From the probability that the transmission of the neighbor node discovery message 121 obtained in Equation 1 fails, it is possible to calculate the probability that the transmission of the neighbor node discovery message 121 succeeds.
  • the probability that the transmission of the neighbor node discovery message 121 succeeds is obtained as shown in Equation 2 below.
  • the value obtained by dividing 1 by the probability of Equation 2 becomes an expected value of the neighbor discovery message 121 transmitted until the transmission of the neighbor discovery message 121 is successful.
  • the expected value is represented by the following equation.
  • Equation 4 Multiplying the expected value of Equation 3 by the transmission period 122 H of the neighbor node discovery message 121 yields an average time interval T for successfully transmitting the neighbor node discovery message 121.
  • the time interval T is expressed as in Equation 4 below.
  • an optimal pulse period for maximizing data transmission loss is derived (S420).
  • FIG. 5 is an operation flowchart showing an embodiment of step S420 of FIG. 4 in more detail. Referring to FIG. 5, the size between the average transmission success time interval T of the message 121 and the state validity periods V and 123 are compared (S510).
  • a pulse period value is derived by probabilistically modeling the data loss rate (S520).
  • the loss rate and success rate of data transfer are two sides of the same coin.
  • a process of deriving an optimal pulse period value for minimizing the success rate of data transmission is presented.
  • the first neighbor node 110 will continue to be included in the data routing path. This is because the response message from the first neighbor node 110 will reach the second neighbor node 120 before the state validity period V elapses.
  • the probability of successful packet transmission between the neighbor nodes 120 is determined depending on whether the routing path is reliable.
  • the packet transmission success rate S is represented by Equation 5 below including the influence of the disturbing pulse signal 132.
  • the data transmission succeeds with the probability of Equation 5 since the disturbance pulse signal 132 is affected during the time V, and during the time TV Data transmission can continue to succeed without being affected by the disturbing pulse signal 132.
  • the second neighbor node 120 located outside the disturbance area 130 recognizes the state of the first neighbor node 110 as a normal state for a time V, and the first neighbor node 110 for the remaining time (TV). Recognize the state of as abnormal.
  • T is greater than V
  • the second neighboring node 120 is induced to alternately recognize the state of the first neighboring node 110 as a normal state and an abnormal state.
  • the data transmission success rate S according to the size comparison between T and V may be modeled as in Equation 6 below.
  • Equation 9 an optimal data rate of the disturbing pulse signal 132 may be obtained as shown in Equation 9 below.
  • the optimal pulse period of the disturbing pulse signal 132 can be obtained from Equation 9 above.
  • the optimum pulse period is obtained from the condition of minimizing the success rate S of data transmission. In other words, it can be seen that obtained from a condition that maximizes the data loss rate or disturbance success rate.
  • the optimum pulse period is obtained from the condition of minimizing the success rate S of data transmission, and due to the optimum pulse period obtained, a case where T is larger than V may be obtained, and a case where T is smaller than V or equal to V may be obtained. have. If the T value due to the optimal pulse period is greater than V, the first neighbor node 110 will be recognized by the second neighbor node 120 alternately between the normal state and the abnormal state, and the first neighbor node 110 It will be intermittently included in the routing path of the second neighbor node 120. When the T value due to the optimal pulse period is equal to or less than V, the first neighbor node 110 will be continuously included in the routing path of the second neighbor node 120.
  • FIG. 6 is an operational flowchart illustrating an embodiment of step S310 of FIG. 3 in more detail.
  • the neighbor node status discriminating unit 710 receives a routing protocol control message in the communication network (S610).
  • the neighbor node status discriminating unit 710 identifies and discriminates information on the period value (H, 122) and the state validity period (V, 123) of the neighbor node discovery message 121 by receiving and decrypting a routing protocol control message. can do.
  • Communication disturbance method using a routing protocol may be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means may be recorded on a computer readable medium.
  • the computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts.
  • Examples of computer readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks such as floppy disks.
  • Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
  • the present invention can be utilized in the defense industry, security industry, communication industry and the like.
  • the techniques of the present invention can be utilized to bypass data transmission paths to protect specific nodes.
  • the telecommunications industry could also be used as a way to block the transmission of spam or unwanted data.

Abstract

본 발명은 통신 네트워크에서 라우팅 프로토콜을 이용한 통신 교란 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노드들로 구성된 멀티홉 네트워크에서 네트워크 계층 또는 라우팅 계층에서 통신의 교란이 이루어지는 통신 교란 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 통신 교란 지역 내의 제1 이웃노드가 정상적으로 통신 가능한 상태에 있다고 오인될 수 있도록 하는 최적의 펄스 주기를 도출한다. 이 때 본 발명은 라우팅 프로토콜에서 이웃노드를 확인하고자 하는 이웃노드 발견 메시지의 주기, 상태유효기간에 대한 정보를 이용하여 최적의 펄스 주기를 도출한다.

Description

무선 네트워크에서의 라우팅 기반 효율적 통신 교란 방법 및 그 장치
본 발명은 통신 네트워크에서 라우팅 프로토콜을 이용한 통신 교란 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노드들로 구성된 멀티홉 네트워크에서 네트워크 계층 또는 라우팅 계층에서 통신의 교란이 이루어지는 통신 교란 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신산업진흥원 및 정보통신산업진흥원의 대학 IT연구센터 육성지원사업, 교육과학기술부 및 한국연구재단의 일반연구자지원사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제고유번호 : NIPA-2012-(H0301-12-2003)), 과제명 : 국방 IT 전술통신 기술연구, 과제고유번호 : 2011-0026433, 과제명 : 애드혹 네트워크에서의 신뢰적 라우팅 기법].
재밍(jamming)이란 적의 전파와 주파수를 탐지해 통신체제를 혼란시키거나 방해하는 행위를 총칭하는 군사 용어로서, 레이더상의 항공기 표시나 라디오 교신, 무선항법 등을 방해하는 전자적 또는 기계적 간섭을 일컬으며, 주로 적의 장거리 센서나 탐색장비의 효과를 감소시킬 목적으로 사용한다. 대표적인 재밍 기법으로서 잡음 재밍은 일정 주파수 범위 내에 고출력의 잡음을 방사하여 대상 신호의 시간과 주파수 분석을 방해함으로써 위치와 속도 탐지를 못하게 하는 것이다.
종래의 군사용이나 상업용으로 쓰이는 통신 교란 장치는 통신 네트워크에서 물리 계층(physical layer)의 통신 특성을 이용하여 교란하고자 하는 신호 이외의 통신 교란 신호를 보내 통신 교란 범위 내의 통신 장치의 수신단에서 원하는 신호를 정상적으로 추출하지 못하도록 하고 있다. 이때, 기존의 통신 교란 신호는 지속적 신호 발생이나 펄스 신호를 이용해 왔다.
종래의 통신 교란 기술의 한 예로, 한국등록특허 10-0887767호 "주파수 감응형 무선전파교란장치"가 제안되었다. 상기 선행기술에서는 각각 설정된 주파수 대역의 신호를 송수신하는 다수개의 안테나가 신호를 검출하고, 검출된 신호의 주파수 대역에 감응하여 효율적인 교란 전파를 발생하는 교란 장치 기술이 개시되었다.
또 다른 통신 교란 기술의 한 예로, 한국등록특허 10-1045344호 "GPS 신호를 재밍하기 위한 장치 및 방법"가 제안되었다. 상기 선행기술에서는 GPS 신호의 C/A 코드와 재밍 데이터를 혼합하여 재밍 신호를 생성하는 교란 기술이 개시되었다.
이와 같은 물리 계층에서의 통신 교란 기술은, 교란하고자 하는 신호 각각에 대한 대응 과정이 필요하고 지속적으로 교란 신호를 발생해야 하는 문제점이 있었다. 즉, 원하는 수준의 교란 효과를 달성하기 위해서는 지속적이거나 거의 지속적으로 교란 신호를 발생해야 하므로, 통신 교란을 위한 에너지 소모가 크다는 문제점이 있었다.
최근에는 링크 계층(Link layer)의 특성을 이용한 교란 기법으로서, 링크 계층에서 특정 컨트롤 메시지의 전송이 이루어 질 때 통신 교란 신호를 보내어 정상적인 데이터 전송을 방해하는 통신 교란 방법이 제안되어 왔다. 하지만 링크 계층의 특성을 이용한 교란 방법은, 교란이 성공하여 컨트롤 메시지의 원활한 전송이 이루어지지 않으면 송신 노드에서 이를 감지하여 데이터를 보내지 않게 되므로, 통신 교란 동작에 대한 회피가 이루어질 수 있다. 이러한 회피 동작에 의하여 링크 계층의 통신 교란 방법의 효율이 저하되는 문제점이 존재하였다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 도출된 것으로서, 통신 교란에 필요한 자원의 소모를 줄이면서도 통신 교란의 효과를 높일 수 있으며, 일회성이 아닌 장기간 지속되는 통신 교란 효과를 얻기 위한 새로운 통신 교란 기법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로 본 발명은 다수의 통신기기, 즉 노드들로 구성된 멀티홉 네트워크에서 라우팅 프로토콜의 동작을 활용하여 적은 에너지 자원을 사용하면서 통신 교란의 효과를 극대화하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여 본 발명은 통신 네트워크 상의 각 주변 노드들의 통신 과정을 모니터(브로드캐스팅 메시지 청취, 도청 또는 감청)하여 주변 노드들의 이웃노드 발견 메시지의 주기값과 상태유효기간을 판별하고, 판별된 이웃노드 발견 메시지의 주기값과 상태유효기간을 이용하여 데이터 전송 손실을 극대화할 수 있는 최적의 펄스주기를 도출한다. 이후, 도출된 최적의 펄스 주기를 이용하여 통신 교란 지역 내의 제1 이웃노드가 데이터 전송경로에 지속적으로 또는 간헐적으로 포함되도록 펄스형 교란 신호를 발생하여 교란하기 위한 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 라우팅 프로토콜의 운영을 교란시킴으로써 송신자는 통신 교란을 감지하지 못하고 지속적으로 통신 장애 범위에 속한 노드에게 데이터를 전송하게 하여, 적은 자원을 이용하고도 통신 교란의 목적을 달성함과 더불어 공격 대상 네트워크의 통신 자원도 지속적으로 낭비하도록 유발하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 네트워크는 이웃노드 상태판별부, 펄스주기 도출부, 교란신호 발생부를 포함한다.
이웃노드 상태판별부는 통신 네트워크에서 각 주변 노드들의 통신 과정을 모니터(브로드캐스팅 메시지 청취, 도청 또는 감청)하여 주변 노드들의 이웃노드 발견 메시지의 주기값과 상태유효기간을 판별한다.
이때, 이웃노드 상태판별부는 통신 네트워크 내의 라우팅 프로토콜 제어 메시지를 수신하여 주변 노드들의 이웃노드 발견 메시지의 주기값과 상태유효기간에 대한 정보를 판별할 수도 있다.
펄스주기 도출부는 이웃노드 상태판별부에서 판별된 이웃노드 발견 메시지 주기값과 상태유효기간을 이용하여 주변 노드들 간의 데이터 전송 손실을 극대화할 수 있는 최적의 펄스 주기를 도출한다.
이때, 펄스주기 도출부는 이웃노드 발견 메시지가 성공적으로 전송되는 평균적인 시간 간격에 대한 모델링을 이용하여 최적의 펄스 주기를 도출할 수 있으며, 성공적으로 전송되는 평균적인 시간 간격과 상태유효기간 간의 크기를 비교하고, 비교 결과에 따른 데이터 손실률의 모델링을 이용하여 펄스 주기값을 도출 할 수 있다.
교란신호 발생부는 펄스주기 도출부에서 도출된 최적의 펄스 주기를 이용하여 통신 교란 지역내의 제1 이웃노드가 데이터 전송 경로에 지속적으로 또는 간헐적으로 포함되도록 펄스형 교란 신호를 발생하여 교란한다.
이 때, 펄스형 교란 신호에 의하여 주변 노드들이 라우팅 프로토콜 상 통신 교란 범위에 속해 있는 이웃노드를 정상적인 통신이 가능한 노드로 잘못 인지하도록 유도하여 제1 이웃노드로 데이터를 전송하도록 하고, 지속적으로 신호를 발생하는 대신에 간헐적인 펄스 방식 교란 신호를 활용하여 에너지 자원을 효율적으로 사용하면서 교란 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 통신 교란 장치로부터 지속적인 신호를 발생하는 대신에 간헐적인 펄스 방식의 교란 신호를 발신함으로써, 적은 에너지 자원으로 데이터 손실을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 주변 노드로 하여금 통신 교란 지역 내의 노드가 정상적인 통신이 가능하다고 오인하도록 하여, 교란 대상 네트워크의 자원 소모를 가중시키는 공격 효과가 있다.
또한, 본 발명은 국방 관련 핵심 기술로서 국내의 국방 산업뿐만이 아니라 해외 방위 산업에도 획기적인 통신 교란 기법으로 크게 활용될 수 있고, 기존의 라우팅 프로토콜의 신뢰적 경로 복구의 오류를 분석하는 과정에 역으로 활용이 가능하여, 방위산업뿐만 아니라 네트워크 장비 및 데이터 통신 장치 산업에도 널리 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 교란 방법을 네트워크 계층 또는 라우팅 계층에서 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 교란 방법이 수행되는 통신 네트워크의 시스템 계통을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 교란 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 4는 도 3의 단계 S320의 일 실시예를 더욱 상세히 나타낸 동작 흐름도이다.
도 5는 도 4의 단계 S420의 일 실시예를 더욱 상세히 나타낸 동작 흐름도이다.
도 6은 도 3의 단계 S310의 일 실시예를 더욱 상세히 나타낸 동작 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 교란 장치를 도시한 블록도이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 네트워크는 이웃노드 상태판별부, 펄스주기 도출부, 교란신호 발생부를 포함한다.
이웃노드 상태판별부는 통신 네트워크에서 각 주변 노드들의 통신 과정을 모니터(브로드캐스팅 메시지 청취, 도청 또는 감청)하여 주변 노드들의 이웃노드 발견 메시지의 주기값과 상태유효기간을 판별한다.
이때, 이웃노드 상태판별부는 통신 네트워크 내의 라우팅 프로토콜 제어 메시지를 수신하여 주변 노드들의 이웃노드 발견 메시지의 주기값과 상태유효기간에 대한 정보를 판별할 수도 있다.
펄스주기 도출부는 이웃노드 상태판별부에서 판별된 이웃노드 발견 메시지 주기값과 상태유효기간을 이용하여 주변 노드들 간의 데이터 전송 손실을 극대화할 수 있는 최적의 펄스 주기를 도출한다.
이때, 펄스주기 도출부는 이웃노드 발견 메시지가 성공적으로 전송되는 평균적인 시간 간격에 대한 모델링을 이용하여 최적의 펄스 주기를 도출할 수 있으며, 성공적으로 전송되는 평균적인 시간 간격과 상태유효기간 간의 크기를 비교하고, 비교 결과에 따른 데이터 손실률의 모델링을 이용하여 펄스 주기값을 도출 할 수 있다.
교란신호 발생부는 펄스주기 도출부에서 도출된 최적의 펄스 주기를 이용하여 통신 교란 지역내의 제1 이웃노드가 데이터 전송 경로에 지속적으로 또는 간헐적으로 포함되도록 펄스형 교란 신호를 발생하여 교란한다.
이 때, 펄스형 교란 신호에 의하여 주변 노드들이 라우팅 프로토콜 상 통신 교란 범위에 속해 있는 이웃노드를 정상적인 통신이 가능한 노드로 잘못 인지하도록 유도하여 제1 이웃노드로 데이터를 전송하도록 하고, 지속적으로 신호를 발생하는 대신에 간헐적인 펄스 방식 교란 신호를 활용하여 에너지 자원을 효율적으로 사용하면서 교란 효과를 얻을 수 있다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 교란 방법을 네트워크 계층 또는 라우팅 계층에서 도시한 도면이다.
각 노드 (또는 라우팅 서버)는 데이터를 전송하기 위한 라우팅 경로를 설정할 수 있다. 이러한 라우팅 경로의 설정 과정에 작용하는 프로토콜을 라우팅 프로토콜이라 한다. 라우팅 프로토콜에서는 라우팅 경로를 설정하기 위하여 각 노드에서 다른 노드를 거치지 않고 싱글 홉(single hop)으로 직접 통신이 가능한 노드들의 존재를 파악할 필요가 있다.
이 때 각 노드가 주기적으로, 또는 전송할 데이터가 존재할 때 주변 노드들과 메시지 교환을 하여 싱글 홉 노드를 파악하게 되는데, 이러한 확인 메시지를 이웃노드 발견 메시지 (Hello message)라 하기도 한다.
또한 라우팅 프로토콜에서 활용되는 대부분의 정보들은 유효기간을 가지는데, 견고한 시스템 운영을 위한 방법으로 상태 업데이트 메시지가 주기적으로 현 상태를 최신 정보로 재생하지 않으면 해당 상태는 무효화가 된다. 이러한 이웃노드들의 상태정보도 유효기간을 가지는데 이를 상태유효기간이라 칭한다. 즉, 이웃노드 발견 메시지가 성공적으로 전송되고 성공적으로 회신 메시지가 전송된 경우, 그로부터 소정의 기간 동안 각 노드는 주변의 이웃노드가 정상 통신 가능한 상태에 있다고 간주하게 된다.
도 1을 참조하면, 통신 교란 지역(130)을 교란 가능한 지역 범위로 가지는 통신 교란 장치(131)가 도시된다. 통신 교란 장치(131)의 방해 전파는 통신 교란 지역(130) 내에 미친다고 가정할 수 있다.
본 발명은 통신 교란 지역(130)을 중심으로 주변 노드들(120)의 라우팅 경로 설정에 영향을 미칠 수 있다. 즉, 통신 교란 지역(130) 내의 제1 이웃노드(110)는 실제로는 통신 교란 장치(131)의 방해 전파에 의하여 정상적인 통신이 불가능하지만, 통신 교란 장치(131)의 펄스 교란 신호에 의하여 주변 노드들(120)이 제1 이웃노드(110)가 정상적인 통신이 가능한 상태에 있다고 오인하도록 유도할 수 있다.
이 때, 제1 이웃노드(110)는 설명의 편의 상 하나의 노드로 도시되었으나, 실시예에 따라서는 통신 교란 지역(130) 내에 속한 임의의 노드일 수 있으며, 그 수 또한 복수 개일 수 있음은 당업자에게 자명하다.
제1 이웃노드(110)와 싱글 홉 거리 내에 위치한 주변 노드들을 본 명세서에서는 설명의 편의 상 제2 이웃노드(120)라 명명하기로 한다. 만일 링크 계층에서 통신 교란이 이루어진다면, 제2 이웃노드(120)는 제1 이웃노드(110)가 통신 불능 상태에 있다는 사실을 파악하는 순간, 라우팅 프로토콜에서 제1 이웃노드(110)를 제외함으로써 통신 교란 장치(131)의 영향을 받지 않는 신뢰적 전송 경로를 통하여 데이터를 전송할 수 있을 것이다. 이 경우 통신 교란 장치(131)의 통신 교란 기능은 수포로 돌아가게 된다.
반대로, 본 발명에서는 지속적인 교란 신호를 발생하는 대신에 주기적인 펄스 방식의 교란 신호를 생성함으로써 제2 이웃노드(120)가 제1 이웃노드(110)의 상태를 정상 상태로 오인하도록 유도함으로써, 신뢰적 전송 경로보다 짧은 손실 전송 경로로 데이터를 전송하도록 유도한다. 이로 인하여 교란 대상 네트워크는 (실제로는 데이터가 손실되는) 손실 전송 경로를 통하여 데이터를 전송함으로써 자원을 낭비하게 되는 효과를 얻을 수 있다. 즉, 본 발명에서는 네트워크 계층 또는 라우팅 계층에서 교란 효과를 얻을 수 있도록 유도함으로써 교란 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 교란 방법이 수행되는 통신 네트워크의 시스템 계통을 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 통신 네트워크(100) 내에 주변 노드들 중 제1 이웃노드(노드 B, 110)와 제2 이웃노드(노드 A, 120)를 포함한다. 제2 이웃노드(120)는 이웃노드 발견 메시지(121)를 제1 이웃노드(110)로 전송하고, 제1 이웃노드(110)는 수신된 이웃노드 발견 메시지(121)에 대응하는 응답 메시지를 제2 이웃노드(120)로 전송한다. 이 때 이웃노드 발견 메시지(121)와 응답 메시지는 통신 교란 신호(132)가 발신된 통신 교란 지역(130)을 통과하여 제1 이웃노드(110) 및 제2 이웃노드(120) 간에 전송된다. 동적으로 네트워크 상태가 변화하는 라우팅 프로토콜 상에서 이웃노드의 존재를 지속적으로 모니터링하기 위하여, 각 노드는 이웃노드 발견 메시지(121)를 주기적으로 전송하고 응답을 수신한다. 이 때 이웃노드 발견 메시지(121)의 주기성을 파악하기 위하여 통신 교란 장치(131)는 이웃노드 발견 메시지(121)를 지속적으로 수신하여 주기를 파악할 수도 있고, 또는 이웃노드 발견 메시지(121) 또는 라우팅 프로토콜 제어 메시지를 수신하고 해독함으로써 파악할 수도 있다. 이웃노드 발견 메시지(121)의 주기 정보는 이웃노드 발견 메시지(121) 내에 포함될 수도 있고, 라우팅 프로토콜 제어 메시지 내에 포함될 수도 있기 때문이다. 도 1에서는 이웃노드 발견 메시지(121)의 주기(H, 122)가 개념적으로 도시되었다.
라우팅 프로토콜에서는 앞서 설명한 바와 같이 견고한 시스템 운영을 위하여 상태 업데이트 메시지가 주기적으로 상태를 최신 정보로 재생하지 않으면 해당 상태를 무효화한다. 즉, 제2 이웃노드(120)가 제1 이웃노드(110)로 이웃노드 발견 메시지(121)를 전송하고 그에 대한 응답을 수신하면, 상태유효기간(V, 123) 동안 제2 이웃노드(120)는 제1 이웃노드(110)가 정상 상태인 것으로 간주한다. 일반적으로 주기(122)는 상태유효기간(123)보다 작게 설정된다. 만일 상태유효기간(123) 동안 제2 이웃노드(120)가 제1 이웃노드(110)로부터 응답을 수신하지 못하거나 수신 오류에 대한 응답을 수신하면 제2 이웃노드(120)는 제1 이웃노드(110)가 비정상 상태인 것으로 업데이트하고, 라우팅에서 제1 이웃노드(110)를 제외한다.
상태유효기간(123)을 파악하기 위해서는 통신 교란 장치(131)는 이웃노드 발견 메시지(121) 또는 라우팅 프로토콜 제어 메시지를 수신하고 해독할 필요가 있다. 이 때 통신 교란 장치(131)는 브로드캐스팅되는 메시지를 수신하고 해독하거나, 메시지를 감청 또는 도청할 수도 있다.
한편, 상태유효기간(123) 정보는 주기(122) 정보와는 달리 단순히 이웃노드 발견 메시지(121)에 대한 주기적인 수신만으로는 파악할 수 없고, 소정의 수신 및 해독 과정이 필요하다.
도 2에서는 통신 교란 장치(131)의 교란 신호(132)에 의한 이웃노드 발견 메시지(121)의 교란 과정이 개념적으로 도시된다.
제2 이웃노드(노드 A, 120)로부터 제1 이웃노드(노드 B, 110)로 메시지(121)가 성공적으로 전송되고, 제1 이웃노드(110)로부터의 응답 메시지 또한 제2 이웃노드(120)로 성공적으로 전송된 경우를 가정한다. 제2 이웃노드(120)는 상태유효기간(V, 123) 동안 제1 이웃노드(110)의 상태를 정상 상태로 간주한다.
이후 두 차례에 걸쳐 제2 이웃노드(120)와 제1 이웃노드(110) 간의 메시지(121) 및 응답 메시지 전송이 실패하였다고 가정한다. 제2 이웃노드(120)로부터 제1 이웃노드(110)로 메시지(121)의 전송이 실패할 수도 있고, 제1 이웃노드(110)로부터 제2 이웃노드(120)로 응답 메시지의 전송이 실패할 수도 있으며, 제1 이웃노드(110)가 정해진 시간(H, 122) 동안 메시지(121)가 도달하지 않았음을 알리는 메시지를 제2 이웃노드(120)로 회신할 수도 있다. 어느 경우이든 제2 이웃노드(120)는 제1 이웃노드(110)의 통신 상태에 대하여 업데이트된 정보를 가지게 된다. 특히, 상태유효기간(V, 123) 동안 제1 이웃노드(110)와의 메시지(121) 송수신이 실패하면, 제2 이웃노드(120)는 제1 이웃노드(110)를 통신 경로에서 제외하고 다른 경로로 데이터를 전송한다.
이후 이웃노드 발견 메시지(121)가 간헐적으로 전송에 성공하면, 다시 상태유효기간(V, 123) 동안 제2 이웃노드(120)는 제1 이웃노드(110)를 라우팅 경로에 포함시켜 데이터를 전송한다. 이웃노드 발견 메시지(121) 및 그 응답 메시지가 전송에 성공하면, 상태유효기간(V, 123)은 초기화되어 다시 상태유효기간(V. 123) 동안 제1 이웃노드(110)가 라우팅 경로에 포함된다.
도 2의 실시예에서는 메시지(121)의 간헐적인 전송 성공 이벤트의 평균 주기(설명의 편의상 T로 표시)가 상태유효기간(V, 123)보다 큰 경우가 도시되었으나, 실시예에 따라서는 메시지(121)의 전송 성공 평균 주기 T가 상태유효기간(V, 123)과 같거나 그보다 작을 수도 있다. T가 상태유효기간(V, 123)보다 작은 경우에는 평균적으로 제1 이웃노드(110)가 정상 통신 상태에 있는 것으로 간주되어, 지속적으로 라우팅 경로에 포함된다.
상태유효기간(V, 123) 동안 제2 이웃노드(120)는 제1 이웃노드(110)로 데이터를 전송하는데, 제1 이웃노드(110)는 통신 교란 지역(130) 내에 위치하므로 제1 이웃노드(110)에 대하여 전송된 데이터는 유실될 확률이 매우 높아진다. 따라서 본 발명의 통신 교란 기법에 따르면 제2 이웃노드(120)는 통신 교란 지역(130) 내의 제1 이웃노드(110)로 지속적으로 또는 간헐적으로 데이터를 전송하게 유도되어, 교란 대상 네트워크에 속하는 노드들(110, 120)의 자원 소모를 유발하는 효과를 가져올 수도 있다.
즉, 본 발명의 펄스형 교란 신호(132)는 모든 데이터의 수신을 완벽히 교란할 정도의 주기를 가지는 것이 아니라, 통신 교란 대상이 되는 제1 이웃노드(110)가 데이터 전송 경로에 지속적으로 또는 주기적/간헐적으로 포함될 수 있을 정도의 주기를 가지는 것이 특징이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 교란 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다. 또한 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 교란 장치(700)를 도시한 블록도이다. 도 7의 통신 교란 장치(700)의 기능은 도 1의 통신 교란 장치(131)의 기능과 동일하거나 거의 유사하다.
도 3 및 도 7을 참조하면, 이웃노드 상태판별부(710)는 각 주변 노드들의 통신 과정을 모니터, 도청 또는 감청하여 주변 노드들(110, 120)의 이웃노드 발견 메시지(121)의 주기값(H, 122)과 상태유효기간(V, 123)을 판별한다(S310).
펄스주기 도출부(720)는 이웃노드 상태판별부(710)에서 판별된 이웃노드 발견 메시지(121)의 주기값(H, 122)과 상태유효기간(V, 123)을 이용하여 데이터 전송 손실을 극대화할 수 있는 최적의 펄스 주기를 도출한다(S320).
교란신호 발생부(730)는 펄스주기 도출부(720)에서 도출한 최적의 펄스 주기를 이용하여 통신 교란 지역 내의 제1 이웃노드(110)가 데이터 전송 경로에 지속적으로 또는 간헐적으로 포함되도록 제1 이웃노드(110) 주변에 펄스형 교란 신호를 발생하여 교란한다(S330).
도 4는 도 3의 단계 S320의 일 실시예를 더욱 상세히 나타낸 동작 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 펄스주기 도출부(720)는 이웃노드 상태판별부(710)에서 판별된 이웃노드 발견 메시지(121)가 제2 이웃노드(120)에서 제1 이웃노드(110)로 성공적으로 전송되는 평균적인 시간 간격(T)에 대해서 확률적으로 모델링(S410) 한다. 이하에서는 수학식을 통하여 단계 S410의 확률적 모델링이 설명된다.
교란 펄스 신호(132)가
Figure PCTKR2013004347-appb-I000001
의 전송률로 전송되는 환경에서, 이웃노드 발견 메시지(121)의 전송에 교란이 발생될 확률은 하기 수학식 1과 같이 나타내어질 수 있다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2013004347-appb-I000002
여기서
Figure PCTKR2013004347-appb-I000003
는 이웃노드 발견 메시지(121)의 전송 지속 시간(duration of Hello packet transmission)을 나타내고,
Figure PCTKR2013004347-appb-I000004
는 교란 펄스 신호(132)의 전송 지속 시간(duration of jamming packet transmission)을 나타낸다.
Figure PCTKR2013004347-appb-I000005
와
Figure PCTKR2013004347-appb-I000006
각각은 대역폭(bandwidth)으로 패킷 크기(packet size)를 나눔으로써 얻어질 수 있다. H는 앞서 설명한 바와 같이 이웃노드 발견 메시지(121)의 전송 주기(122)를 나타낸다.
상기 수학식 1에서 얻어진 이웃노드 발견 메시지(121)의 전송이 실패할 확률로부터, 이웃노드 발견 메시지(121)의 전송이 성공할 확률을 구할 수 있다. 이웃노드 발견 메시지(121)의 전송이 성공할 확률은 하기 수학식 2와 같이 얻어진다.
[수학식 2]
Figure PCTKR2013004347-appb-I000007
1을 상기 수학식 2의 확률로 나눈 값은 이웃노드 발견 메시지(121)의 전송이 성공할 때까지 전송되는 이웃노드 발견 메시지(121)의 기대값(expected value)이 된다. 상기 기대값은 하기 수학식 3으로 나타내어진다.
[수학식 3]
Figure PCTKR2013004347-appb-I000008
상기 수학식 3의 기대값과 이웃노드 발견 메시지(121)의 전송 주기(122) H를 곱하면 이웃노드 발견 메시지(121)가 성공적으로 전송되는 데 걸리는 평균적인 시간 간격 T가 얻어진다. 시간 간격 T는 하기 수학식 4와 같이 나타내어진다.
[수학식 4]
Figure PCTKR2013004347-appb-I000009
메시지(121)의 평균적인 전송 성공 시간 간격 T에 대한 모델링에 기초하여 데이터 전송 손실을 극대화할 수 있는 최적의 펄스 주기를 도출한다(S420).
도 5는 도 4의 단계 S420의 일 실시예를 더욱 상세히 나타낸 동작 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 메시지(121)의 평균적인 전송 성공 시간 간격 T와 상태유효기간(V, 123) 간의 크기를 비교한다(S510).
상기 비교 결과에 따라, 데이터 손실률을 확률적으로 모델링하여 펄스 주기값을 도출한다(S520). 데이터 전송의 손실률과 성공률은 동전의 양면과도 같은 관계이다. 이후의 설명에서는 데이터 전송의 성공률을 최소화하는 최적의 펄스 주기값을 도출하는 과정이 제시된다.
전송 성공 사이의 시간 간격 T가 상태유효기간 V보다 작거나 V와 같은 경우, 제1 이웃노드(110)는 지속적으로 데이터 라우팅 경로에 포함될 것이다. 제1 이웃노드(110)로부터의 응답 메시지가 상태유효기간 V 가 경과하기 전에 제2 이웃노드(120)에 도달할 것이기 때문이다.
한편 주변 노드들(120) 간의 패킷 전송이 성공할 확률은 라우팅 경로가 신뢰할 수 있는지 여부에 따라 결정된다. 라우팅 경로에 제1 이웃노드(110)와 같은 교란된 노드가 포함되는 경우, 패킷 전송 성공률 S는 교란 펄스 신호(132)에 의한 영향을 포함하여 하기 수학식 5와 같이 나타내어진다.
[수학식 5]
Figure PCTKR2013004347-appb-I000010
Figure PCTKR2013004347-appb-I000011
는 데이터 패킷 전송의 지속 시간(duration of data packet transmission)을, m은 링크 계층에서 허용되는 재전송 횟수를 나타낸다.
전송 성공 사이의 시간 간격 T가 상태유효기간 V보다 큰 경우, 시간 V 동안은 교란 펄스 신호(132)의 영향을 받으므로 상기 수학식 5의 확률로 데이터 전송이 성공하고, 시간 (T-V) 동안은 교란 펄스 신호(132)의 영향을 받지 않고 데이터 전송이 지속적으로 성공할 수 있다. 이 때 교란 지역(130) 밖에 위치한 제2 이웃노드(120)는 시간 V 동안 제1 이웃노드(110)의 상태를 정상 상태로 인식하고, 나머지 시간 (T-V) 동안은 제1 이웃노드(110)의 상태를 비정상 상태로 인식한다. 이와 같이 T가 V보다 큰 경우에는 제2 이웃노드(120)는 제1 이웃노드(110)의 상태를 정상 상태와 비정상 상태로 번갈아가며 인식하도록 유도된다.
이에 따라 T와 V 간의 크기 비교에 따른 데이터 전송 성공률 S는 하기 수학식 6과 같이 모델링될 수 있다.
[수학식 6]
Figure PCTKR2013004347-appb-I000012
T가 V보다 작거나 V와 같은 경우, 데이터 전송 성공률 S를 최소화하는
Figure PCTKR2013004347-appb-I000013
는 하기 수학식 7과 같이 나타내어진다.
[수학식 7]
Figure PCTKR2013004347-appb-I000014
T가 V보다 큰 경우, 데이터 전송 성공률 S를 최소화하는
Figure PCTKR2013004347-appb-I000015
는 하기 수학식 8과 같이 나타내어진다.
[수학식 8]
Figure PCTKR2013004347-appb-I000016
상기 수학식 7과 상기 수학식 8을 이용하여 교란 펄스 신호(132)의 최적 전송률을 하기 수학식 9와 같이 얻을 수 있다.
[수학식 9]
Figure PCTKR2013004347-appb-I000017
교란 펄스 신호(132)의 최적 펄스 주기는 상기 수학식 9로부터 얻을 수 있음은 당업자에게 자명하다. 상기 최적 펄스 주기는 데이터의 전송 성공률 S를 최소화하는 조건으로부터 얻어진다. 즉, 데이터의 손실률 또는 교란 성공률을 최대화하는 조건으로부터 얻어지는 것으로도 볼 수 있다.
최적 펄스 주기는 데이터의 전송 성공률 S를 최소화하는 조건으로부터 얻어지는데, 이 때 얻어지는 최적 펄스 주기로 인하여 T가 V보다 큰 경우가 얻어질 수도 있고, T가 V보다 작거나 V와 같은 경우가 얻어질 수도 있다. 만일 최적 펄스 주기로 인한 T 값이 V보다 큰 경우 제1 이웃노드(110)는 제2 이웃노드(120)에 의하여 정상 상태와 비정상 상태로 번갈아가며 인식될 것이고, 제1 이웃노드(110)는 제2 이웃노드(120)의 라우팅 경로에 간헐적으로 포함될 것이다. 최적 펄스 주기로 인한 T 값이 V와 같거나 V보다 작은 경우 제1 이웃노드(110)는 지속적으로 제2 이웃노드(120)의 라우팅 경로에 포함될 것이다.
도 6은 도 3의 단계 S310의 일 실시예를 더욱 상세히 나타낸 동작 흐름도이다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 이웃노드 상태판별부(710)는 통신 네트워크 내의 라우팅 프로토콜 제어 메시지를 수신한다(S610). 이웃노드 상태판별부(710)는 라우팅 프로토콜 제어 메시지를 수신하고 해독함으로써, 이웃노드 발견 메시지(121)의 주기값(H, 122)과 상태유효기간(V, 123)에 대한 정보를 식별/판별할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 라우팅 프로토콜을 이용한 통신 교란 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
본 발명은 방위 산업 분야, 보안 산업, 통신 산업 등에 활용될 수 있다.
방위 산업 분야에서는 상대의 네트워크를 교란시키는 기법으로 활용할 수 있으며, 또한 본 발명의 기법을 응용하여 방어를 위한 대응 기법으로도 사용할 수 있다.
보안 산업 분야에서는 특정 노드를 보호하기 위해 데이터 전송 경로를 우회하도록 본 발명의 기법을 활용할 수 있다.
통신 산업에서도 스팸 데이터나 원하지 않는 데이터의 전송을 차단하는 방법으로 사용될 수 있을 것이다.

Claims (14)

  1. 통신 교란 방법에 있어서,
    적어도 하나 이상의 주변 노드의 통신 과정을 모니터하여 상기 적어도 하나 이상의 주변 노드의 이웃노드 발견 메시지의 주기값과 상태유효기간을 판별하는 단계;
    상기 판별된 상기 주기값과 상기 상태유효기간을 이용하여 상기 적어도 하나 이상의 주변 노드 간에 전송되는 데이터의 손실을 유도하는 최적의 펄스 주기를 도출하는 단계; 및
    상기 펄스 주기를 이용하여 상기 적어도 하나 이상의 주변 노드 중 통신 교란 지역 내의 적어도 하나 이상의 제1 이웃노드 주변에 펄스형 교란 신호를 발생하여 교란하는 단계;
    를 포함하는 통신 교란 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 최적의 펄스 주기를 도출하는 단계는,
    상기 적어도 하나 이상의 제1 이웃노드가 상기 적어도 하나 이상의 주변 노드 간의 데이터 라우팅 경로에 포함되도록 상기 최적의 펄스 주기를 도출하는 통신 교란 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 최적의 펄스 주기를 도출하는 단계는,
    상기 적어도 하나 이상의 주변 노드로부터 상기 이웃노드 발견 메시지가 상기 적어도 하나 이상의 제1 이웃노드에 성공적으로 전송되는 평균적인 시간 간격에 대한 모델링을 이용하여 상기 최적의 펄스 주기를 도출하는 통신 교란 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 최적의 펄스 주기를 도출하는 단계는,
    상기 적어도 하나 이상의 주변 노드로부터 상기 이웃노드 발견 메시지가 상기 적어도 하나 이상의 제1 이웃노드에 성공적으로 수신되는 평균적인 시간 간격과 상기 상태유효기간 간의 크기를 비교하여 비교 결과에 따른 데이터 손실률의 모델링을 이용하여 상기 최적의 펄스 주기를 도출하는 통신 교란 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 최적의 펄스 주기를 도출하는 단계는,
    상기 적어도 하나 이상의 주변 노드 중 상기 교란 지역 외의 적어도 하나 이상의 제2 이웃노드가 상기 제1 이웃노드의 상태를 정상 상태로 인식하도록 유도하는 상기 최적의 펄스 주기를 도출하는 통신 교란 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 최적의 펄스 주기를 도출하는 단계는,
    상기 적어도 하나 이상의 주변 노드 중 상기 교란 지역 외의 적어도 하나 이상의 제2 이웃노드가 상기 제1 이웃노드의 상태를 정상 상태와 비정상 상태로 번갈아가며 인식하도록 유도하는 상기 최적의 펄스 주기를 도출하는 통신 교란 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 주기값과 상기 상태유효기간을 판별하는 단계는,
    통신 네트워크내의 라우팅 프로토콜의 제어 메시지를 수신하여 상기 적어도 하나 이상의 주변 노드의 상기 이웃노드 발견 메시지의 상기 주기값과 상기 상태유효기간에 대한 정보를 판별하는 단계;
    를 포함하는 통신 교란 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.
  9. 통신 교란 장치에 있어서,
    적어도 하나 이상의 주변 노드의 통신 과정을 모니터하여 상기 적어도 하나 이상의 주변 노드의 이웃노드 발견 메시지의 주기값과 상태유효기간을 판별하는 이웃노드 상태판별부;
    상기 판별된 상기 주기값과 상기 상태유효기간을 이용하여 상기 적어도 하나 이상의 주변 노드 간에 전송되는 데이터의 손실을 유도하는 최적의 펄스 주기를 도출하는 펄스주기 도출부; 및
    상기 도출된 상기 펄스 주기를 이용하여 상기 적어도 하나 이상의 주변 노드 중 통신 교란 지역 내의 적어도 하나 이상의 제1 이웃노드 주변에 펄스형 교란 신호를 발생하여 교란하는 교란신호 발생부;
    를 포함하는 통신 교란 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 펄스주기 도출부는,
    상기 적어도 하나 이상의 제1 이웃노드가 상기 적어도 하나 이상의 주변 노드 간의 데이터 라우팅 경로에 지속적 또는 간헐적으로 포함되도록 상기 최적의 펄스 주기를 도출하는 통신 교란 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 펄스주기 도출부는,
    상기 적어도 하나 이상의 주변 노드로부터 상기 이웃노드 발견 메시지가 상기 적어도 하나 이상의 제1 이웃노드에 성공적으로 도달하는 평균적인 시간 간격에 대한 모델링을 이용하여 상기 최적의 펄스 주기를 도출하는 통신 교란 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 펄스주기 도출부는,
    상기 적어도 하나 이상의 주변 노드로부터 상기 이웃노드 발견 메시지가 상기 적어도 하나 이상의 제1 이웃노드에 성공적으로 도달하는 평균적인 시간 간격에 대한 모델링을 이용하여 상기 최적의 펄스 주기를 도출하는 통신 교란 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 펄스주기 도출부는
    상기 적어도 하나 이상의 주변 노드 중 상기 교란 지역 외의 적어도 하나 이상의 제2 이웃노드가 상기 제1 이웃노드의 상태를 정상 상태와 비정상 상태로 번갈아가며 인식하도록 유도하는 상기 최적의 펄스 주기를 도출하는 통신 교란 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 이웃노드 상태판별부는,
    통신 네트워크 내의 라우팅 프로토콜의 제어 메시지를 수신하여 상기 적어도 하나 이상의 주변 노드의 상기 이웃노드 발견 메시지의 상기 주기값과 상기 상태유효기간에 대한 정보를 판별하는 통신 교란 장치.
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