WO2019160192A1 - 재밍 공격을 회피하는 데이터 송수신 방법 및 장치 - Google Patents

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WO2019160192A1
WO2019160192A1 PCT/KR2018/004185 KR2018004185W WO2019160192A1 WO 2019160192 A1 WO2019160192 A1 WO 2019160192A1 KR 2018004185 W KR2018004185 W KR 2018004185W WO 2019160192 A1 WO2019160192 A1 WO 2019160192A1
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WO
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data packet
transmitting
data
channel
blocks
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PCT/KR2018/004185
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English (en)
French (fr)
Inventor
박세웅
허정륜
Original Assignee
서울대학교산학협력단
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04K—SECRET COMMUNICATION; JAMMING OF COMMUNICATION
    • H04K3/00—Jamming of communication; Counter-measures
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W12/00—Security arrangements; Authentication; Protecting privacy or anonymity
    • H04W12/10—Integrity

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for transmitting and receiving data that can avoid jamming attacks occurring in a wireless network. More specifically, the present invention relates to low-power and lossy wireless networks, which are difficult to apply a large overhead security technique. It relates to a data transmission and reception method and apparatus capable of responding to a jamming attack.
  • the wireless sensor network refers to a communication network between nodes for transmitting various types of sensor data wirelessly over a wide area and a long distance in a situation where a base station, an access point, or a wired network device is insufficient. Jamming attacks that interfere with data packet transmission may occur when data is transmitted and received between these nodes.
  • Jamming attacks typically include a Reactive jamming attack that detects a packet transmission and sends a short jamming signal to interrupt the packet transmission, an ACK attack by the receiver, and a Jamming that causes the sender to retransmit the packet without knowing that the packet transmission was successful.
  • LPN Low Power and Lossy Network
  • High overhead security techniques can be difficult to apply to low-power wireless networks, and these low-power wireless networks are more susceptible to jamming attacks that send jamming signals short enough to interrupt packing transmissions. .
  • the present invention has been made to solve the above problems, and relates to a data packet transmission and reception method and apparatus capable of efficiently responding to jamming signals in a wireless sensor network (Dodge-Jam).
  • the method and apparatus for transmitting and receiving data in a wireless network may avoid a Fake Ack attack and a Jamming Ack attack by transmitting and receiving an acknowledgment signal through a channel different from the transmission of the data packet, and splitting the data packet into a plurality of blocks By determining whether there is a deficiency for each block and retransmitting the data packet by moving the location of the block, even if a reactive jamming attack or a fake ack attack occurs continuously, data can be completely transmitted by avoiding it.
  • a method of transmitting and receiving data in a wireless network system in a method of transmitting and receiving data between different nodes in a wireless network system, transmitting a data packet divided into a plurality of blocks to a receiving node through a first channel. step; And waiting to receive an acknowledgment signal indicating completion of reception of the data packet from the receiving node through a second channel different from the first channel.
  • the method may further include retransmitting the data packet having the sequence of the plurality of blocks moved to the receiving node.
  • the data packet further includes CRC information located at each end of each of the plurality of blocks, and the receiving node may check whether each block is integrity through the CRC information.
  • the receiving node may recombine the divided blocks to generate an original data packet, and transmit the acknowledgment signal to the transmitting node after generation of the original data packet.
  • the data packet may further include movement information indicating a movement order of the plurality of blocks.
  • the method may further include determining the second channel.
  • the second channel may be determined according to the information of the data packet.
  • the second channel may be randomly selected to any one of a plurality of channels different from the first channel.
  • a method of transmitting and receiving data in a wireless network system in a method of transmitting and receiving data between different nodes in a wireless network system, receiving a data packet divided into a plurality of blocks from a transmitting node through a first channel step; Determining whether the received data packet is integrity; And transmitting, to the transmitting node, an acknowledgment signal indicating completion of reception of the data packet through at least one channel different from the first channel, depending on whether there is data missing in the received data packet.
  • the data packet further includes CRC information located at each end of each of the plurality of blocks, and the integrity of each block can be confirmed through the CRC information.
  • the divided data block may be recombined to generate an original data packet, and the confirmation signal may be transmitted to the transmitting node.
  • the confirmation signal is not transmitted to the transmitting node, and further comprising the step of storing a block without data loss of the plurality of blocks have.
  • a data packet can be generated.
  • the method may further include determining a channel for transmitting the acknowledgment signal, and the channel for transmitting the acknowledgment signal may be determined according to the information of the data packet.
  • the method may further include determining a plurality of channels for transmitting the confirmation signal, and the confirmation signal may be sequentially transmitted through the plurality of channels.
  • a wireless device is a wireless device configured to transmit and receive data as a node included in a wireless network system, and receives a data packet divided into a plurality of blocks from a neighboring node through a first channel, A transceiver for transmitting from the peripheral node an acknowledgment signal indicating completion of reception of the data packet over at least one channel different from the first channel; And a processor configured to determine whether the data packet divided into the plurality of blocks is integrity, and determine whether to transmit the acknowledgment signal according to the presence or absence of data loss of the received data packet.
  • the data packet further includes CRC information located at the end of each of the plurality of blocks, and when there is no data loss through the confirmation of the CRC information, the processor may recombine the divided data blocks to generate an original data packet. have.
  • the data packet further includes CRC information located at the end of each of the plurality of blocks, and when the processor detects data loss of the received data packet through confirmation of the CRC information, the acknowledgment signal is sent to the transmitting node.
  • the non-transmitted block without data loss may be stored in the memory.
  • the processor determines a channel for transmitting the confirmation signal, and the channel for transmitting the confirmation signal may be determined according to the information of the data packet.
  • the processor may determine a plurality of channels for transmitting the acknowledgment signal, and the acknowledgment signal may be sequentially transmitted through the plurality of channels.
  • the data transmission / reception method can avoid stealthy jamming attacks such as Reactive jamming attacks, Jamming ACK attacks, and Fake ACK attacks even if a large overhead security technique is not applied. That is, as a data security transmission and reception method that can be applied to a low power wireless network, it is possible to increase the packet transmission rate and greatly reduce the number of packet transmissions.
  • FIG. 1 is an exemplary diagram for describing a wireless network system to which a jamming signal response method according to an embodiment of the present invention can be applied.
  • FIG 2 is an exemplary view showing an example of a jamming attack.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of transmitting / receiving data according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating a process of transmitting a data packet and receiving an acknowledgment signal.
  • FIG. 5 is an exemplary diagram illustrating a multi-block structure of a data packet.
  • FIG. 6 is an exemplary diagram illustrating a channel for transmitting a confirmation signal.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a data transmission / reception method according to another embodiment of the present invention.
  • 9 is a graph showing simulation results according to another experimental example.
  • FIG. 10 is a diagram for describing an apparatus for performing an operation as described above.
  • 1 is an exemplary diagram for describing a wireless network system to which a jamming signal response method according to an embodiment of the present invention can be applied.
  • 2 is an exemplary view showing an example of a jamming attack.
  • the wireless network system 10 may include a plurality of nodes 110 and a sink 100.
  • Node 110 may be a sensor node.
  • the node 110 may generate a data signal through sensing and may provide a path for transmitting data signals of other nodes.
  • the sink 100 may be a node that is the final destination of signals generated at the plurality of nodes.
  • the data signal may be transmitted to the external network through the sink.
  • the sink 100 may be replaced by terms such as "coordinator" or "gateway.”
  • the sink 100 may provide an external signal to the plurality of nodes 110 or may generate a signal by itself and provide the signal to the plurality of nodes 110.
  • the uplink means that the data signals are moved from the plurality of nodes 110 to the sink 100
  • the downlink may be defined that the data signals are moved from the sink 100 to the plurality of nodes 110. have.
  • the wireless network system 10 may be a network system consisting of a battery powered node 110.
  • the facility in which the wireless network system 10 is implemented may include a plurality of partitioned spaces, and the plurality of nodes 110 may be located in each space.
  • the wireless network system 10 may be a wireless image sensor network including sensor nodes including battery-powered wireless video camera (image) sensors, but is not limited thereto.
  • the node 110 is battery-powered, so that the transmit power may be low and the signal output radius may be limited to adjacent nodes.
  • the transmission of data packets between non-adjacent transmitting nodes and receiving nodes may be a multi-hop relay method performed through other nodes located between both nodes.
  • the plurality of nodes 110 may form a wireless link with adjacent nodes to transmit data packets.
  • the wireless network system 10 may be a network system that requires a routing path (signal transmission / reception path) to minimize battery consumption.
  • the receiving node 110 confirms that the data packet has been received by the transmitting node 110 (hereinafter 'Ack signal'). You can reply If the Ack signal is not returned, the transmitting node 110 may determine that the data packet is not completely transmitted and may retransmit the data packet.
  • the wireless network system 10 may be in a state in which a jammer 120 is located near the node 110 and prevents data transmission and reception between the nodes 110.
  • the jammer 120 may interfere with data transmission and reception between the neighboring nodes 110 through the radio wave interference device.
  • the jammers 120 may be plural and located adjacent to the primary data transmission node.
  • the jammer 120 may be driven by a battery.
  • the jammer 120 may be activated only when data transmission / reception between the nodes 110 is sensed to transmit a jamming signal.
  • the jammer 120 may transmit a stealthy attack, which may increase the energy efficiency while reducing the probability of being detected by transmitting a jamming signal short enough to interrupt data packet transmission as follows.
  • the jammer 120 receives a start-of-frame-delimiter (SFD) signal among data packets transmitted from the transmitting node 110 to the receiving node 110. By sensing, the start of transmission of the data packet can be detected.
  • the jammer 120 that detects the SFD signal may change a state from a reception mode to a transmission mode and transmit a jamming signal for interrupting data transmission.
  • the jammer 120 may transmit a jamming signal to a plurality of adjacent nodes 110, but is not limited thereto.
  • the jammer 120 may identify the specific node 110 to which the data packet is received from the data packet, and may transmit a jamming signal to the specific node 110.
  • the jammer 120 may transmit a jamming signal overlapping with a dataload of a data packet. As a result, the receiving node 110 may not completely receive the data section overlapping the jamming signal, resulting in a loss of the data packet.
  • the attack method of the jammer 120 is called a reactive jamming attack.
  • the jammer 120 includes a Len signal (length information signal) including information related to the length of the data packet among data packets transmitted from the transmitting node 110 to the receiving node 110.
  • the return time of the Ack signal can be calculated by analyzing the. That is, the jammer 120 may calculate information on the transmission time of the Ack signal returned from the receiving node 110 after transmitting the data packet, and transmits the jamming signal to the receiving node 110 at the same time at that time. This can interfere with the transmission of the Ack signal. That is, the Ack signal returned to the transmitting node 110 may be interrupted to induce data retransmission of the transmitting node 110.
  • Such an attack method of the jammer 120 is called a jamming Ack attack.
  • the jammer 120 may transmit a jamming signal overlapping the data interval in the data packet and then return the fake Ack signal to the transmitting node 110. If the data packet is not easy between specific nodes, the node may be excluded from the entire routing path carrying the data packet. That is, if the Ack signal is not returned and the data packet is continuously retransmitted, the corresponding node may be excluded from the routing path. In consideration of this, the jammer 120 may generate a fake Ack signal and transmit the fake Ack signal to the transmitting node 110. The transmitting node 110 receives the fake Ack signal even though there is a deficiency of the data packet. It can be judged that it was performed. That is, the attack method of the jammer 120, which deceives that the data transmission is normally performed even though there is a deficiency in the data packet transmitted between the nodes 110, is called a Fake Ack attack.
  • the stealthy attack of the jammer 120 instantaneously transmits a jamming signal in response to the transmission of the data packet.
  • the jammer 120 may interrupt only the packet transmission while minimizing energy use.
  • the device may not be easily detected.
  • a method of transmitting / receiving data between nodes 110 that can avoid such a jamming attack will be described.
  • the subject performing the method of transmitting and receiving data may be a transmitting node.
  • the present invention is not limited thereto, and in another embodiment, the subject performing the data transmission / reception method may be a receiving node.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of transmitting / receiving data according to an embodiment of the present invention.
  • 4 is an exemplary diagram illustrating a process of transmitting a data packet and receiving an acknowledgment signal.
  • 5 is an exemplary diagram illustrating a multi-block structure of a data packet.
  • 6 is an exemplary diagram illustrating a channel for transmitting a confirmation signal.
  • a method for transmitting and receiving data relates to a method of transmitting and receiving data by a transmitting node in a wireless network system, including transmitting a data packet (S100) and receiving an acknowledgment signal. Waiting for step (S110).
  • the transmitting node 100a transmits the data packet divided into a plurality of blocks to the receiving node 100b through the first channel.
  • both the transmitting node 100a and the receiving node 100b may be sensor nodes, but the present invention is not limited thereto.
  • one of the transmitting node 100a and the receiving node 100b may be a sink node. .
  • the data packet transmitted from the transmitting node 100a may be further divided into a plurality of blocks and further include CRC information (cyclic redundancy check information, hereinafter referred to as 'CRC') located at the end of each block.
  • the data packet may be divided into three data blocks Data0, Data1, and Data2 as shown in FIG. 5, but is not limited thereto.
  • the transmitting node 100a may provide the receiving node 100b with a data packet generated by dividing an original packet into a plurality of blocks and inserting CRC information at the end of each block.
  • the receiving node 100b receiving the data packet may check CRC information of each block corresponding to each block.
  • the receiving node 100b may check not only whether a plurality of blocks have been received but also whether data is missing in a block by checking the CRC information.
  • the receiving node 100b may recombine the divided data blocks to generate the original data packet.
  • the receiving node 100b may generate the original data packet by deleting the CRC information located at the end of the plurality of blocks and recombining only the blocks.
  • the reception node 100b may transmit an acknowledgment signal indicating reception of a normal data packet to the transmission node 100a.
  • the transmitting node 100a may wait to receive an acknowledgment signal through a second channel different from the first channel. That is, the transmitting node 100a and the receiving node 100b may transmit and receive an acknowledgment signal through a second channel instead of the first channel transmitting the data packet.
  • the first channel and the second channel may have different allocated frequency ranges. As shown in FIG. 6 (a), data packet transmission may be performed through a first channel, but transmission of an acknowledgment signal may be performed through another second channel.
  • the jammer 120 may not detect a change in a channel for transmitting and receiving the confirmation signal, and the jamming signal may be performed as a first channel through which a conventional data packet is transmitted. Therefore, even if the jammer 120 makes a Fake Ack attack to the transmitting node 100a, the transmitting node 100a can avoid the Fake Ack attack because it is waiting to receive the confirmation signal through the second channel. In addition, even if the jammer 120 makes a Jamming Ack attack to the receiving node 100b, the acknowledgment signal is transmitted through the second channel, and thus, the Jamming Ack attack can also be avoided.
  • the transmitting node 100a and the receiving node 100b may determine this second channel in the same manner.
  • the transmitting node 100a and the receiving node 100b may respectively determine a second channel for transmitting / receiving an acknowledgment signal according to information of a data packet to be transmitted.
  • the information of the data packet may include a header of the data packet and a dataload of the data packet. Therefore, even when a plurality of data packets including the same data period (Payload) are continuously transmitted, since the header information thereof is different, the second channel for transmitting the confirmation signal of each of the plurality of data packets may be determined differently.
  • the transmitting node 100a and the receiving node 100b may determine the second channel according to the size of the data packet.
  • the data transmission / reception method may further include a step S115 of determining, by the transmitting node 100a, a second channel to receive the confirmation channel, and may be performed before transmission of the data packet.
  • a step S115 of determining, by the transmitting node 100a, a second channel to receive the confirmation channel may be performed before transmission of the data packet.
  • the present invention is not limited thereto, and the determining of the second channel (S115) may be performed even after the transmission of the data packet.
  • the transmitting node 100a may end the data packet transmission task when the confirmation signal is received through the second channel. However, even if the transmitting node 100a waits to receive the confirmation signal through the determined second channel, the confirmation signal may not be received. As described above, when it is determined that the data packet is not completely transmitted through the CRC verification, the receiving node 100b may not transmit an acknowledgment signal to the transmitting node 100a. When the data packet is in a missing state through an attack sent by a reactive jamming attack, a fake ack attack, or a missing data packet during the transmission of the data packet, an acknowledgment signal may not be received.
  • the transmitting node 100a may change the order of the plurality of blocks included in the data packet.
  • the transmitting node 100a may retransmit the data packet to which the order of the plurality of blocks Data0, Data1, and Data2 has been shifted to the receiving node 100b through the first channel.
  • the data packet transmitted by the transmitting node 100a may further include movement information Flag indicating a movement order of the plurality of blocks. As shown in FIG. 5, the data packet may be divided into three data blocks Data0, Data1, and Data2. When the movement information Flag is 1, the order of the data blocks may be Data1, Data2, Data0. .
  • the reactive jamming attack and the fake ack attack described above may be to transmit a jamming signal to a receiving node at a specific time at which a data packet is transmitted. Therefore, the time at which the jamming attack occurs when the first data packet is transmitted and the second data packet is transmitted may be the same, but the data blocks lost due to the movement of the data block may be different. For example, if Data1 is lost in the first data packet transmission, Data2 moved to the seat of the conventional Data1 may be lost in the second data packet transmission.
  • the receiving node 100b may store and store the blocks Data0 and Data2 having completed the CRC verification when transmitting the first data packet.
  • the receiving node 100b may generate the original data packet by combining the data block that has been conventionally verified with the remaining block Data1 normally received through the second data packet transmission. That is, the data transmission / reception method according to an embodiment of the present invention divides a data packet into a plurality of blocks in response to a jamming attack in which data is lost in the middle, and determines whether there is a loss for each block. In addition, since the data packet is retransmitted by relocating the block to avoid data loss, even if a reactive jamming attack or a fake ack attack occurs continuously, the data can be transmitted by avoiding it.
  • a plurality of channels for transmitting the confirmation signal may be determined. That is, the transmitting node 100a and the receiving node 100b may determine a plurality of channels different from the first channel as the channel for transmitting the confirmation signal. The transmitting node 100a may select one of the plurality of channels and wait for reception of an acknowledgment signal.
  • the process of selecting a plurality of channels may be determined according to the information of the data to be transmitted, but selecting one from the determined channel by the transmitting node 100a may be arbitrarily selected. For example, as illustrated in FIG. 6B, the transmitting node 100a and the receiving node 100b may determine transmission of an acknowledgment signal on a second channel and a third channel.
  • the transmitting node 100a may wait to receive an acknowledgment signal through one of the third channels.
  • the receiving node 100b may sequentially transmit an acknowledgment signal through the second channel and the third channel, respectively, and the transmitting node 100a may normally receive the acknowledgment signal through the waiting third channel.
  • the jammer 120 may perform a jamming attack by changing a channel from the Fake Ack attack and the Jamming Ack attack. As described above, if a plurality of acknowledgment signal transmission channels are determined and randomly used, jamming attacks involving such channel change can be effectively avoided.
  • the number of channels that transmit such acknowledgment signals may correspond to the number of retransmissions of data packets.
  • the number of channels for transmitting an acknowledgment signal may be determined according to the movement information Flag of the packet of data. That is, the number of channels for transmitting the confirmation signal may increase in proportion to the number of retransmissions. For example, when the mobile information flag is 2, the transmitting node 100a and the receiving node 100b may determine three channels different from the first channel as the channel for transmitting the confirmation signal.
  • the receiving node 100b may transmit an acknowledgment signal to the transmitting node 100a through three channels sequentially determined, and the transmitting node 100a randomly selects one of the three channels and waits for reception of the acknowledgment signal. can do.
  • the subject performing the data transmission / reception method may be a receiving node.
  • 7 is a flowchart illustrating a method of transmitting and receiving data according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 3 to 6 may be referred to for understanding of the description.
  • the data transmission and reception method relates to a method of transmitting and receiving data by a receiving node in a wireless network system, receiving a data packet (S200), determining whether the received data packet is integrity ( S210) and transmitting a confirmation signal (S210).
  • a data packet divided into a plurality of blocks is received from a transmitting node through a first channel (S200).
  • the data packet transmitted from the transmitting node 100a may be further divided into a plurality of blocks and further include CRC information located at the end of each block.
  • the data packet may be divided into three blocks Data0, Data1, and Data2, but is not limited thereto.
  • the transmitting node 100a may provide the receiving node 100b with a data packet generated by dividing the original data packet into a plurality of blocks and inserting CRC information at the end of each block.
  • the integrity of the received data packet is determined (S210).
  • the receiving node 100b may check CRC information of each block corresponding to each block.
  • the receiving node 100b may check not only whether a plurality of blocks have been received but also whether data is missing in a block by checking the CRC information.
  • the receiving node 100b may recombine the divided data blocks to generate the original data packet.
  • the original data packet may be generated by deleting the CRC information located at the end of the plurality of blocks and recombining only the blocks.
  • the acknowledgment signal is transmitted according to the presence or absence of data loss of the received data packet (S210).
  • an acknowledgment signal indicating completion of reception of the data packet is transmitted to the transmitting node 100a through at least one channel different from the first channel.
  • the reception node 100b may transmit an acknowledgment signal indicating reception of a normal data packet to the transmission node 100a through a second channel different from the first channel.
  • the first channel and the second channel may have different allocated frequency ranges. That is, the transmitting node 100a and the receiving node 100b may transmit and receive an acknowledgment signal through a second channel instead of the first channel transmitting the data packet.
  • the receiving node 100b and the transmitting node 100a may avoid the Fake Ack attack and the Jamming Ack attack of the jammer 120 performed through the first channel.
  • the transmitting node 100a and the receiving node 100b may determine a channel different from the first channel in the same manner.
  • the transmitting node 100a and the receiving node 100b may respectively determine a second channel for transmitting / receiving an acknowledgment signal according to information of a data packet to be transmitted.
  • a plurality of channels for transmitting the confirmation signal may be determined.
  • the transmitting node 100a and the receiving node 100b may determine a plurality of channels different from the first channel as the channel for transmitting the confirmation signal.
  • the transmitting node 100a may select one of the plurality of channels and wait for reception of an acknowledgment signal.
  • the process of selecting a plurality of channels may be determined according to the information of the data to be transmitted, but selecting one from the determined channel by the transmitting node 100a may be arbitrarily selected.
  • the confirmation signal is not transmitted to the transmitting node (100a).
  • a block without data loss among the plurality of blocks may be temporarily stored in a memory.
  • the transmitting node 100a may retransmit the data packet to which the order of the plurality of blocks has been shifted. Therefore, in the data transmission / reception method according to an embodiment of the present invention, the step of re-receiving the data packet to which the order of the plurality of blocks is shifted may be further performed.
  • the original data packet may be generated by combining the undeleted block of the re-received data packet with the stored data block, and the confirmation signal is transmitted through a channel other than the first channel. Can be sent.
  • Figure 9 is a graph showing a simulation result according to another experimental example.
  • One experimental example is to apply the data transmission and reception method of the present invention in a single hop topology.
  • One transmitting node and one receiving node are at a distance of 2m, and a jammer is located 1.5m away from the transceiver. Jammer uses one of the three jamming attacks described above. Retransmission is allowed up to 4 times, so that one packet can be transmitted up to 5 times.
  • the packet reception ratio (PRR) and average number of required transmissions per packet (ATX) were used as performance indicators. PRR is 'a packet properly received / transmitted packet', and ATX indicates 'total number of packet transmissions / a packet properly received'. ATX includes retransmissions, which shows how many transmissions are needed to properly receive a packet.
  • FIG. 8 (a) is a PRR graph according to an attack
  • FIG. 8 (b) corresponds to an ATX graph according to an attack.
  • A1 is a reactive jamming attack
  • A2 is a Fake Ack attack
  • A3 is a Jamming Ack attack
  • Dodge-Jam means a signal transmission / reception method according to an embodiment of the present invention.
  • the PRR drops to zero without Dodge-Jam. Since PRR becomes 0, ATX naturally shows infinity.
  • both A1 and A2 attacks recover PRR to 1 and ATX increases to about 2 to cope with both attacks after about 1 retransmission.
  • the attacker jammer attacks only the ACK without attacking the data packet, so the receiving node can receive the packet normally, so the PRR is 1 even if there is an attack.
  • ATX shows a value of 5 since the packet is retransmitted up to the maximum value.
  • Dodge-Jam we can see that the increased ATX value is similar to that of no attack.
  • FIG. 9 (a) shows the packet transmission rate from the first node transmitting data to the sink node
  • FIG. 9 (b) shows the average number of transmissions per packet of the entire network.
  • jammer If jammer is in position 1, jamming can be significant because it jams all paths to the route. Jammers also affect nodes in the subtree of the attacking node, so the farther away from the root, the less the impact of the attack. In the case of A1 or A3, since the sender does not receive the ACK, the link state is considered bad and the path can be changed and the impact of the attack is reduced. However, in case of A2 attack, the sender sends fake ACK, so the sender may not know that the transmission is not good and continue to transmit over the attacked link, which may degrade performance.
  • the PRR is 98% or more in all cases, and ATX decreases compared to the control group not applied. That is, the data transmission / reception method according to the present embodiment can avoid stealthy jamming attacks such as a reactive jamming attack, a jamming ACK attack, and a fake ACK attack even without applying a large overhead security technique.
  • the data transmission / reception method according to the present embodiment is a data security transmission / reception method that may be applied to a low power wireless network, and may increase the packet transmission rate and greatly reduce the number of packet transmissions.
  • FIG. 10 is a diagram for describing an apparatus for performing an operation as described above.
  • the wireless device / device 210 of FIG. 10 may correspond to the transmitting node of the above description, and the wireless device / device 200 may correspond to the receiving node of the above description.
  • the wireless device 200 may include a processor 201, a memory 202, and a transceiver 203, and the wireless device 210 also includes a processor 211, a memory 212, and a transceiver 213. can do.
  • the transceivers 203 and 213 may transmit / receive radio signals and may be executed in a physical layer such as IEEE / 3GPP.
  • the processors 201 and 211 are executed at the physical layer and / or MAC layer, and are connected to the transceivers 203 and 213.
  • the processors 201 and 211 may be operable to perform the above-mentioned signal transmission and reception method.
  • the wireless devices 200 and 210 may be configured to transmit and receive data signals as nodes included in the wireless network system.
  • the processor 201 of the wireless device 200 may divide the original data packet and generate a data packet in which CRC information located at each terminal of the plurality of blocks is inserted.
  • the transceiver 203 may transmit this data packet to the transceiver 213 of the wireless device 210.
  • the transceiver 213 may receive a data packet divided into a plurality of blocks from the wireless device 200 through a first channel.
  • the processor 211 may determine whether the data packet divided into a plurality of blocks is integrity, and determine whether to transmit an acknowledgment signal according to whether the received data packet is missing. When there is no data loss through the confirmation of the CRC information, the processor 211 may recover the divided data block to generate an original data packet, and determine to transmit an acknowledgment signal.
  • the processor 211 may determine a channel for transmitting the confirmation signal.
  • the processor 201 of the wireless device 200 to receive the confirmation signal may also determine a channel for receiving the confirmation signal and wait for reception of the confirmation signal in the corresponding channel.
  • the channel through which the confirmation signal is transmitted may be different from the first channel, and the channels determined by the processor 211 and the processor 201 may be the same.
  • the channel for transmitting the acknowledgment signal may be determined according to the information of the data packet.
  • the processor 211 may determine a plurality of channels for transmitting an acknowledgment signal, and may sequentially transmit the acknowledgment signals to the transmitting node through the plurality of channels.
  • the processor 201 may also determine a plurality of channels in the same manner as the processor 211, and randomly select one of the determined channels to wait for reception of the confirmation signal.
  • the processor 211 may determine not to transmit an acknowledgment signal when there is a data loss through confirmation of the CRC information. In addition, the processor 211 may store a block without data loss among the plurality of blocks in the memory 212. As the confirmation signal is not transmitted from the wireless device 210, the wireless device 200 may generate a data packet in which the order of the plurality of blocks is shifted, and may transmit the data packet back to the wireless device 210.
  • the reactive jamming attack and the fake ack attack described above may be to transmit a jamming signal to a receiving node at a specific time at which a data packet is transmitted.
  • the wireless device 210 may generate the original data packet by combining the remaining blocks that have been conventionally verified and stored in the memory together with the remaining blocks normally received through the second data packet transmission. As the original data packet is generated, the wireless device 210 may transmit a confirmation signal to the wireless device 200 through a channel other than the first channel.
  • Processors 201 and 211 and / or transceivers 203 and 213 may include application-specific integrated circuits (ASICs), other chipsets, logic circuits and / or data processors.
  • the memories 202 and 212 may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory cards, storage media and / or other storage units.
  • ROM read-only memory
  • RAM random access memory
  • flash memory memory cards
  • the method described above can be executed as a module (eg, process, function) that performs the functions described above.
  • the module may be stored in memories 202 and 212 and executed by processors 201 and 211.
  • the memories 202 and 212 may be disposed inside or outside the processors 201 and 211, and may be connected to the processors 201 and 211 by well known means.

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Abstract

무선 네트워크 시스템에서 서로 다른 노드간의 데이터 송수신하는 방법이 제공된다. 일 실시예에서 데이터 송수신 방법은 복수의 블록으로 분할된 데이터 패킷을 제1 채널을 통해 수신 노드로 송신하는 단계 및 상기 수신 노드로부터 상기 제1 채널과 상이한 제2 채널을 통해 상기 데이터 패킷의 수신 완료를 나타내는 확인 신호의 수신을 대기하는 단계를 포함한다.

Description

재밍 공격을 회피하는 데이터 송수신 방법 및 장치
본 발명은 무선 네트워크에서 발생하는 재밍 공격을 회피할 수 있는 데이터 송수신 방법 및 장치에 관한 것으로, 구체적으로 오버헤드가 큰 보안 기법의 적용이 어려운 저전력 손실 네트워크(Low-power and Lossy Wireless Networks)에서 발생하는 재밍 공격에 대응할 수 있는 데이터 송수신 방법 및 장치에 관한 것이다.
[국가지원 연구개발에 대한 설명]
본 연구는 서울대학교의 주관 하에 과학기술정보통신부의 개인기초연구(미래부)(Bluetooth Low Energy(BLE) 기반 소방 방재 시스템을 위한 네트워킹 및 실내 위치 인식 기술에 관한 연구, 과제 고유번호: 1711051863, 세부과제번호: 2015R1A2A2A01008240)의 지원에 의하여 이루어진 것이다.
무선 센서 네트워크는 기지국이나 공유기(Access Point), 유선망 장비 설치가 미비한 상황에서 다양한 종류의 센서 데이터를 넓은 영역과 장거리까지 무선으로 전송하기 위한 노드들 간의 통신 네트워크를 뜻한다. 이러한 노드 간의 데이터 송수신시 데이터 패킷 전송을 방해하는 재밍 공격이 발생할 수 있다.
재밍 공격은 대표적으로, 패킷 전송을 감지하면 짧은 재밍 신호를 전송하여 패킷 전송을 방해하는 Reactive jamming 공격, 수신자가 보내는 ACK를 공격, 송신자가 패킷 전송이 성공했다는 것을 모르게 하여 패킷의 재전송을 유도하는 Jamming ACK 공격, 패킷 전송을 방해하는 재밍 신호뿐만 아니라 가짜 ACK를 송신자에게 송신하여 패킷 전송이 실패하였다는 것을 송신자가 모르게 하는 Fake ACK 공격 등이 있다.
무선 센서 네트워크의 하나인 저전력 무선 네트워크(Low power and Lossy Network: 이하 LLN)는 배터리 전원으로 동작하는 노드로 이루어져 있다. 오버헤드가 큰 보안 기법은 전력 소비량이 많은 바, 저전력 무선 네트워크로의 적용이 어려울 수 있으며, 이러한 저전력 무선 네트워크는 패킹 전송을 방해할 정도로 재밍 신호를 짧게 전송하는 재밍 공격에 보다 쉽게 노출될 수 있다.
따라서, 오버헤드가 큰 보안 기법을 적용하지 않더라도 재밍 공격에 효율적으로 대응할 수 있는 신호 송수신 방법이 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 무선 센서 네트워크에서 재밍 신호에 효율적으로 대응(Dodge-Jam)할 수 있는 데이터 패킷 송수신 방법 및 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 무선 네트워크의 데이터 송수신 방법 및 장치는 데이터 패킷의 전송과 상이한 채널을 통해 확인 신호를 송수신함에 따라 Fake Ack 공격 및 Jamming Ack 공격을 회피할 수 있으며, 데이터 패킷을 복수의 블록으로 분할하고 각 블록마다 결손 여부를 판정하고, 블록의 위치를 이동하여 데이터 패킷을 재전송하는 바, Reactive jamming attack, Fake Ack attack이 계속적으로 발생하더라도 이를 회피하여 데이터를 완전히 전송할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 네트워크 시스템의 데이터 송수신 방법은 무선 네트워크 시스템에서 서로 다른 노드간의 데이터 송수신하는 방법에 있어서, 복수의 블록으로 분할된 데이터 패킷을 제1 채널을 통해 수신 노드로 송신하는 단계; 및 상기 수신 노드로부터 상기 제1 채널과 상이한 제2 채널을 통해 상기 데이터 패킷의 수신 완료를 나타내는 확인 신호의 수신을 대기하는 단계를 포함한다.
상기 수신 노드로부터 상기 확인 신호를 수신하지 못하는 경우, 상기 복수의 블록의 순서가 이동된 데이터 패킷을 상기 수신 노드로 재송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 데이터 패킷은 복수의 블록 각각의 말단에 위치된 CRC 정보를 더 포함하며, 상기 수신 노드는 상기 CRC 정보를 통해 각 블록의 무결성 여부를 확인할 수 있다.
상기 수신 노드는 상기 CRC 정보의 확인을 통해 데이터 결손이 없는 경우, 분할된 블록을 재결합하여 원본 데이터 패킷을 생성하며, 상기 원본 데이터 패킷의 생성 이후 상기 확인 신호를 상기 송신 노드로 송신할 수 있다.
상기 데이터 패킷은 상기 복수의 블록의 이동 순서를 나타내는 이동 정보를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 채널을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 채널은 상기 데이터 패킷의 정보에 따라 결정될 수 있다.
상기 제2 채널은 상기 제1 채널과 상이한 복수의 채널 중 어느 하나로 랜덤하게 선택될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 네트워크 시스템의 데이터 송수신 방법은 무선 네트워크 시스템에서 서로 다른 노드간의 데이터 송수신하는 방법에 있어서, 복수의 블록으로 분할된 데이터 패킷을 제1 채널을 통해 송신 노드로부터 수신하는 단계; 상기 수신된 데이터 패킷의 무결성 여부를 판단하는 단계; 및 상기 수신된 데이터 패킷의 데이터 결손 유무에 따라, 상기 제1 채널과 상이한 적어도 하나 이상의 채널을 통해 상기 데이터 패킷의 수신 완료를 나타내는 확인 신호를 상기 송신 노드로 송신하는 단계를 포함한다.
상기 데이터 패킷은 복수의 블록 각각의 말단에 위치된 CRC 정보를 더 포함하며, 상기 CRC 정보를 통해 각 블록의 무결성 여부를 확인할 수 있다.
상기 CRC 정보의 확인을 통해 데이터 결손이 없는 경우, 분할된 데이터 블록을 재결합하여 원본 데이터 패킷을 생성하고, 상기 확인 신호를 상기 송신 노드로 송신할 수 있다.
상기 CRC 정보의 확인을 통해 상기 수신된 데이터 패킷의 데이터 결손이 있는 경우, 상기 확인 신호는 상기 송신 노드로 송신되지 않으며, 상기 복수의 블록 중 데이터 결손이 없는 블록을 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 확인 신호가 송신되지 않은 이후, 상기 복수의 블록의 순서가 이동된 데이터 패킷을 재수신하는 단계를 더 포함하며, 상기 재수신된 데이터 패킷 중 결손되지 않은 블록과 상기 저장된 데이터 블록을 조합하여 원본 데이터 패킷을 생성할 수 있다.
상기 확인 신호를 송신하는 채널을 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 확인 신호를 송신하는 채널은 상기 데이터 패킷의 정보에 따라 결정될 수 있다.
상기 확인 신호를 송신하는 복수의 채널을 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 확인 신호는 상기 복수의 채널을 통해 순차적으로 송신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 기기는 무선 네트워크 시스템에 포함된 노드로서 데이터를 송수신하도록 구성되는 무선 기기에 있어서, 복수의 블록으로 분할된 데이터 패킷을 제1 채널을 통해 주변 노드로부터 수신하고, 상기 제1 채널과 상이한 적어도 하나 이상의 채널을 통해 상기 데이터 패킷의 수신 완료를 나타내는 확인 신호를 상기 주변 노드로부터 송신하는 송수신기; 및 상기 복수의 블록으로 분할된 데이터 패킷의 무결성 여부를 판단하고, 상기 수신된 데이터 패킷의 데이터 결손 유무에 따라, 상기 확인 신호의 송신 여부를 결정하는 프로세서를 포함한다.
상기 데이터 패킷은 복수의 블록 각각의 말단에 위치된 CRC 정보를 더 포함하며, 상기 프로세서는 상기 CRC 정보의 확인을 통해 데이터 결손이 없는 경우, 분할된 데이터 블록을 재결합하여 원본 데이터 패킷을 생성할 수 있다.
상기 데이터 패킷은 복수의 블록 각각의 말단에 위치된 CRC 정보를 더 포함하며, 상기 프로세서는 상기 CRC 정보의 확인을 통해 상기 수신된 데이터 패킷의 데이터 결손이 있는 경우, 상기 확인 신호는 상기 송신 노드로 송신되지 않으며, 상기 복수의 블록 중 데이터 결손이 없는 블록을 메모리에 저장할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 확인 신호를 송신하는 채널을 결정하며, 상기 확인 신호를 송신하는 채널은 상기 데이터 패킷의 정보에 따라 결정될 수 있다.
상기 프로세서는 상기 확인 신호를 송신하는 복수의 채널을 결정하며, 상기 확인 신호는 상기 복수의 채널을 통해 순차적으로 송신될 수 있다.
본 실시예에 따른 데이터 송수신 방법은 Reactive jamming 공격, Jamming ACK 공격, Fake ACK 공격 등과 같은 은밀한 재밍 공격을 오버 헤드가 큰 보안 기법을 적용하지 않더라도 회피할 수 있다. 즉, 저전력 무선 네트워크에도 적용될 수 있는 데이터 보안 송수신 방법으로, 패킷 전송률을 높이고 및 패킷 전송 횟수를 크게 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재밍 신호 대응 방법이 적용될 수 있는 무선 네트워크 시스템을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2는 재밍 공격의 예시를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터의 송수신 방법에 따른 순서도이다.
도 4는 데이터 패킷 송신과 확인 신호의 수신 과정을 나타내는 예시도이다.
도 5는 데이터 패킷의 멀티 블록 구조를 나타낸 예시도이다.
도 6은 확인 신호를 전송하는 채널을 나타내는 예시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터의 송수신 방법에 따른 순서도이다.
도 8은 일 실험예에 따른 시물레이션 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 다른 실험예에 따른 시물레이션 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10는 상술한 바와 같은 동작을 수행하기 위한 장치를 설명하기 위한 도면이다.
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. 명세서 전체에서, 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재밍 신호 대응 방법이 적용될 수 있는 무선 네트워크 시스템을 설명하기 위한 예시도이다. 도 2는 재밍 공격의 예시를 나타낸 예시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 무선 네트워크 시스템(10)은 복수의 노드(110)와 싱크(100)를 포함할 수 있다. 노드(110)는 센서 노드일 수 있다. 노드(110)는 센싱을 통해 데이터 신호를 생성할 수 있고, 다른 노드들의 데이터 신호를 전송하기 위한 경로를 제공할 수도 있다. 싱크(100)는 복수의 노드에서 생성된 신호의 최종 종착점이 되는 노드일 수 있다. 데이터 신호는 싱크를 통해 외부 네트워크로 전달될 수 있다. 싱크(100)는 "코디네이터" 또는 "게이트웨이" 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 싱크(100)는 외부의 신호를 복수의 노드(110)로 제공하거나 자체적으로 신호를 생성하여 복수의 노드(110)로 제공할 수도 있다. 여기서, 데이터 신호가 복수의 노드(110)에서 싱크(100)로 이동되는 것을 상향 링크로 정의하고, 데이터 신호가 싱크(100)에서 복수의 노드(110)로 이동되는 것을 하향 링크로 정의할 수 있다.
무선 네트워크 시스템(10)은 배터리로 구동되는 노드(110)로 구성된 네트워크 시스템일 수 있다. 무선 네트워크 시스템(10)이 구현된 시설은 구획된 복수의 공간을 포함할 수 있으며, 복수의 노드(110)는 각 공간에 위치할 수 있다. 예시적으로, 무선 네트워크 시스템(10)은 배터리로 구동되는 무선 비디오 카메라(영상) 센서들을 포함하는 센서 노드들로 구성된 무선 영상센서 네트워크일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
무선 네트워크 시스템(10)에서, 노드(110)는 배터리로 구동되는 바, 전송 전력이 낮을 수 있으며, 신호 출력 반경이 인접한 노드까지 한정될 수 있다. 인접하지 않은 송신 노드와 수신 노드 간의 데이터 패킷의 전송은 양 노드 사이에 위치한 다른 노드를 거쳐서 수행되는 다중 홉 중계(Multi-Hop) 방식일 수 있다. 복수의 노드(110)는 인접한 노드와 무선 링크를 형성하여 데이터 패킷을 전송할 수 있다. 무선 네트워크 시스템(10)은 배터리 소모를 최소화하기 위한 라우팅 경로(신호 송수신 경로)가 필요한 네트워크 시스템일 수 있다. 인접하게 위치한 송신 노드(110)와 수신 노드(110)간에 데이터 패킷의 전송이 완료된 경우, 수신 노드(110)는 송신 노드(110)에 데이터 패킷을 수신하였다는 확인 신호(이하 'Ack 신호')를 회신할 수 있다. Ack 신호가 회신되지 않는 경우, 송신 노드(110)는 데이터 패킷의 전송이 완전히 이루어지지 않은 것으로 판단하고 데이터 패킷을 재전송할 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따른 무선 네트워크 시스템(10)는 노드(110) 주변에 위치하여 노드(110)간의 데이터 송수신을 방해하는 재머(120)가 침입된 상태일 수 있다. 재머(120)는 전파 방해 장치로 주변 노드(110)간의 데이터 송수신을 방해할 수 있다. 재머(120)는 복수일 수 있으며, 주요 데이터 전송 노드와 인접하게 위치할 수 있다. 재머(120)는 노드(110)와 마찬가지로 배터리로 구동될 수 있으며, 노드(110)간의 데이터 송수신이 감지되는 경우에만 활성화되어 재밍 신호를 송출할 수 있다. 재머(120)는 데이터 패킷 전송을 방해할 정도로만 짧게 재밍 신호를 전송하여 발각될 확률을 줄이면서 에너지 효율을 높일 수 있는 은밀한 재밍 공격(stealthy attack)을 다음과 같이 송출할 수 있다.
도 2(a)에 도시된 바와 같이, 재머(120)는 송신 노드(110)에서 수신 노드(110)로 전달되는 데이터 패킷 중 SFD(start-of-frame-delimiter, 시작 프레임 구분 문자) 신호를 감지하여, 데이터 패킷의 전송의 시작을 검출할 수 있다. SFD 신호를 감지한 재머(120)는 수신 모드에서 송신 모드로 상태를 변화하며, 데이터 전송을 방해하기 위한 재밍 신호를 송출할 수 있다. 여기서, 재머(120)는 인접하게 위치한 복수의 노드(110)를 대상으로 재밍 신호를 송출할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 재머(120)는 데이터 패킷에서 데이터 패킷을 전달받아야 되는 특정 노드(110)를 파악할 수 있으며, 특정 노드(110)를 대상으로 재밍 신호를 송출할 수도 있다. 재머(120)는 데이터 패킷의 데이터 구간(Payload)과 중복되는 재밍 신호를 송출할 수 있다. 이에 따라, 수신 노드(110)는 재밍 신호와 중복되는 데이터 구간을 완전히 수신할 수 없게 되며, 데이터 패킷의 결손이 발생하게 된다. 이러한 재머(120)의 공격 방식을 reactive jamming attack이라 한다.
도 2(b)에 도시된 바와 같이, 재머(120)는 송신 노드(110)에서 수신 노드(110)로 전달되는 데이터 패킷 중 데이터 패킷의 길이와 관련된 정보를 포함하는 Len 신호(길이 정보 신호)를 분석하여 Ack 신호의 회신 시각을 산출할 수 있다. 즉, 재머(120)는 데이터 패킷의 전송 이후 수신 노드(110)로부터 회신되는 Ack 신호의 송신 시점에 대한 정보를 산출할 수 있으며, 해당 시점에 동일한 시점에 재밍 신호를 수신 노드(110)로 송출하여 Ack 신호의 전송을 방해할 수 있다. 즉, 송신 노드(110)로 회신되는 Ack 신호를 방해하여 송신 노드(110)의 데이터 재전송을 유도할 수 있다. 이러한 재머(120)의 공격 방식을 Jamming Ack attack이라 한다.
도 2(c)에 도시된 바와 같이, 재머(120)는 데이터 패킷에서 데이터 구간과 중복되는 재밍 신호를 송출한 후, 가짜 Ack 신호를 송신 노드(110)로 회신할 수 있다. 특정 노드간에 데이터 패킷이 용이하지 않은 경우, 데이터 패킷을 전달하는 전체 라우팅 경로에서 해당 노드는 제외될 수 있다. 즉, Ack 신호가 회신되지 않아 계속하여 데이터 패킷을 재전송하는 경우 해당 노드가 라우팅 경로에서 제외될 수도 있다. 이러한 점을 감안하여 재머(120)는 가짜 Ack 신호를 생성하여 송신 노드(110)로 송출할 수 있으며, 송신 노드(110)는 데이터 패킷의 결손이 있음에도 가짜 Ack 신호를 수신함에 따라 데이터 전송이 정상적으로 수행된 것으로 판단할 수 있다. 즉, 노드(110)간의 전송되는 데이터 패킷에 결손이 있음에도 데이터 전송이 정상적으로 수행되고 있다고 속이는 이러한 재머(120)의 공격 방식을 Fake Ack attack이라 한다.
이러한 재머(120)의 은밀한 공격(stealthy attack)은 데이터 패킷의 전송에 대응하여 재밍 신호를 순간적으로 송출하는 것으로, 에너지 사용이 최소화하면서 패킷 전송만을 방해할 수 있으며, 실제 작동하는 시간이 짧으므로 보안 장치에도 쉽게 검출되지 않을 수 있다. 이하, 이러한 재밍 공격을 회피할 수 있는 노드(110)간의 데이터 송수신 방법을 설명하도록 한다.
일 실시예에서, 데이터의 송수신 방법을 수행하는 주체는 송신 노드일 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시예에서, 데이터 송수신 방법을 수행하는 주체는 수신 노드일 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터의 송수신 방법에 따른 순서도이다. 도 4는 데이터 패킷 송신과 확인 신호의 수신 과정을 나타내는 예시도이다. 도 5는 데이터 패킷의 멀티 블록 구조를 나타낸 예시도이다. 도 6은 확인 신호를 전송하는 채널을 나타내는 예시도이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송수신 방법은 무선 네트워크 시스템에서 송신 노드가 데이터를 송수신하는 방법에 관한 것으로, 데이터 패킷을 송신하는 단계(S100) 및 확인 신호 수신을 대기하는 단계(S110)를 포함한다.
송신 노드(100a)는 복수의 블록으로 분할된 데이터 패킷을 제1 채널을 통해 수신 노드(100b)로 송신한다. 여기서, 송신 노드(100a) 및 수신 노드(100b)는 모두 센서 노드일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라 송신 노드(100a) 및 수신 노드(100b) 중 하나는 싱크 노드일 수도 있다.
송신 노드(100a)에서 전송되는 데이터 패킷은 복수의 블록으로 분할된 상태로, 각 블록의 말단에 위치된 CRC 정보(순환 중복 검사 정보, 이하 'CRC')를 더 포함할 수 있다. 데이터 패킷은 도 5에 도시된 바와 같이 3개의 데이터 블록(Data0, Data1, Data2)으로 분할된 상태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 송신 노드(100a)는 원본 데이터 패킷(Original packet)을 복수의 블록으로 분할하고 각 블록의 말단에 CRC 정보를 삽입하여 생성한 데이터 패킷을 수신 노드(100b)로 제공할 수 있다.
데이터 패킷을 수신하는 수신 노드(100b)는 각 블록에 해당하는 각 블록의 CRC 정보를 확인할 수 있다. 수신 노드(100b)는 CRC 정보의 확인을 통해 복수의 블록의 수신 여부뿐만 아니라 블록의 데이터 결손 여부도 확인할 수 있다. 수신 노드(100b)는 복수의 블록이 모두 수신되고, 데이터의 결손이 없는 경우 분할된 데이터 블록을 재결합하여 원본 데이터 패킷을 생성할 수 있다. 수신 노드(100b)는 복수의 블록 말단에 위치한 CRC 정보를 삭제하고 블록만을 재결합하여 원본 데이터 패킷을 생성할 수 있다. 수신 노드(100b)는 원본 데이터 패킷의 생성 이후, 정상적인 데이터 패킷의 수신을 나타내는 확인 신호를 송신 노드(100a)로 전송할 수 있다.
송신 노드(100a)는 확인 신호를 상기 제1 채널과 상이한 제2 채널을 통해 수신하도록 대기할 수 있다. 즉, 송신 노드(100a) 및 수신 노드(100b)는 데이터 패킷을 전송한 제1 채널이 아닌 제2 채널을 통해 확인 신호의 송수신을 수행할 수 있다. 제1 채널과 제2 채널은 할당된 주파수 영역이 상이할 수 있다. 도 6(a)에 도시된 바와 같이 데이터 패킷의 전송은 제1 채널을 통해 수행되나 확인 신호의 전송은 이와 다른 제2 채널을 통해 수행될 수 있다.
재머(120)는 이러한 확인 신호를 송수신하는 채널의 변경을 감지하지 못한 상태일 수 있으며, 재밍 신호는 종래 데이터 패킷이 전송된 제1 채널로 수행될 수 있다. 따라서, 재머(120)가 송신 노드(100a)로 Fake Ack 공격을 하더라도 송신 노드(100a)는 제2 채널을 통해 확인 신호의 수신을 대기하고 있기에 Fake Ack 공격을 회피할 수 있다. 또한, 재머(120)가 수신 노드(100b)로 Jamming Ack 공격을 하더라도 확인 신호는 제2 채널을 통해 송신되는 바, 이러한 Jamming Ack 공격 또한 회피할 수 있다.
송신 노드(100a) 및 수신 노드(100b)는 이러한 제2 채널을 동일한 방식을 통해 결정할 수 있다. 송신 노드(100a) 및 수신 노드(100b)는 현재 전송해야 하는 데이터 패킷의 정보에 따라 확인 신호를 송수신할 제2 채널을 각각 결정할 수 있다. 여기서, 데이터 패킷의 정보는 데이터 패킷의 헤더(Header) 및 데이터 패킷의 데이터 구간(Payload)을 포함할 수 있다. 따라서, 동일한 데이터 구간(Payload)을 포함하는 복수의 데이터 패킷을 연속적으로 전송하더라도, 이들의 헤더 정보가 상이하므로 복수의 데이터 패킷 각각의 확인 신호를 전송하는 제2 채널은 상이하게 결정될 수 있다. 일 예시에서 송신 노드(100a) 및 수신 노드(100b)는 데이터 패킷의 크기에 따라 제2 채널을 결정할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송수신 방법은 송신 노드(100a)가 확인 채널을 수신할 제2 채널을 결정하는 단계(S115)를 더 포함할 수 있으며, 데이터 패킷의 송신 이전에 수행될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 제2 채널을 결정하는 단계(S115)는 데이터 패킷의 송신 이후에도 수행될 수 있다.
송신 노드(100a)는 확인 신호가 제2 채널로 통해 수신되는 경우 데이터 패킷 전송 작업이 종료될 수 있다. 다만, 송신 노드(100a)가 결정된 제2 채널을 통해 확인 신호의 수신을 대기하더라도 확인 신호가 수신되지 않을 수 있다. 상술한 바와 같이 수신 노드(100b)는 CRC 검증을 통해 데이터 패킷이 완전히 전송되지 않은 것으로 판단되는 경우 확인 신호를 송신 노드(100a)로 송신하지 않을 수 있다. 데이터 패킷의 전송 과정에 Reactive jamming attack, Fake Ack attack 등과 데이터 패킷의 결손이 발송하는 공격을 통해 데이터 패킷이 결손 된 상태인 경우, 확인 신호는 수신되지 않을 수 있다. 송신 노드(100a)는 제2 채널을 통해 확인 신호가 일정 시간 이상 수신되지 않는 경우, 데이터 패킷에 포함된 복수의 블록의 순서를 변경할 수 있다. 송신 노드(100a)는 복수의 블록(Data0, Data1, Data2)의 순서가 이동된 데이터 패킷을 수신 노드(100b)로 제1 채널을 통해 재전송할 수 있다. 송신 노드(100a)가 송신하는 데이터 패킷은 복수의 블록의 이동 순서를 나타내는 이동 정보(Flag)를 더 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 데이터 패킷은 3개의 데이터 블록(Data0, Data1, Data2)로 구분될 수 있으며, 이동 정보(Flag)가 1인 경우 데이터 블록의 순서는 Data1, Data2, Data0일 수 있다.
상술한 Reactive jamming attack, Fake Ack attack은 데이터 패킷이 전송되는 특정 시간에 jamming 신호를 수신 노드로 송신하는 것일 수 있다. 따라서, 첫 번째 데이터 패킷 전송과 두 번째 데이터 패킷의 전송시 jamming 공격이 발생하는 시각은 동일할 수 있으나, 데이터 블록 이동에 따라 유실되는 데이터 블록은 상이할 수 있다. 예시적으로 첫 번째 데이터 패킷 전송시 Data1이 유실되었다면, 두 번째 데이터 패킷 전송 시에는 종래 Data1의 자리로 이동된 Data2가 유실될 수 있다. 수신 노드(100b)는 첫 번째 데이터 패킷 전송시 CRC 검증이 완료된 블록(Data0, Data2)을 저장하여 보관할 수 있다. 또한, 수신 노드(100b)는 두 번째 데이터 패킷 전송을 통해 정상적으로 수신된 나머지 블록(Data1)과 함께 종래 검증이 완료된 데이터 블록을 조합하여 원본 데이터 패킷을 생성할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송수신 방법은 데이터를 중간에 결손 시키는 재밍 공격에 대응하여 데이터 패킷을 복수의 블록으로 분할하고 각 블록마다 결손 여부를 판정한다. 또한, 데이터 결손을 회피하기 위해 블록의 위치를 이동하여 데이터 패킷을 재전송하는 바, Reactive jamming attack, Fake Ack attack이 계속적으로 발생하더라도 이를 회피하여 완전한 데이터를 전송할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 확인 신호를 전송하는 채널은 복수 개로 결정될 수 있다. 즉, 송신 노드(100a)와 수신 노드(100b)는 제1 채널과 상이한 복수개의 채널을 확인 신호를 전송하는 채널로 결정할 수 있다. 송신 노드(100a)는 복수개의 채널 중 하나를 선택하여 확인 신호의 수신을 기다릴 수 있다. 여기서, 복수개의 채널을 선택하는 과정은 전송하는 데이터의 정보에 따라 결정될 수 있으나, 송신 노드(100a)가 결정된 채널에서 하나를 선택하는 것은 임의적으로 선택될 수 있다. 예시적으로, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 송신 노드(100a)와 수신 노드(100b)는 제2 채널, 제3 채널로 확인 신호의 전송을 결정할 수 있다. 송신 노드(100a)는 이중 하나인 제3 채널로 확인 신호의 수신을 대기할 수 있다. 수신 노드(100b)는 제2 채널 및 제3 채널을 통해 각각 확인 신호를 순차적으로 송신할 수 있으며, 송신 노드(100a)는 대기하고 있던 제3 채널을 통해 확인 신호를 정상적으로 수신할 수 있다. 재머(120)는 Fake Ack 공격과 Jamming Ack 공격을 채널 변경을 수반하여 재밍 공격을 수행할 수도 있다. 확인 신호 전송 채널을 상술한 바와 같이 복수 개로 결정하여 랜덤하게 이용한다면 이러한 채널 변경을 수반한 재밍 공격을 효과적으로 회피할 수 있다.
또한, 몇몇 실시예에서 이러한 확인 신호를 전송하는 채널의 수는 데이터 패킷의 재전송 횟수와 대응될 수 있다. 데이터의 패킷의 이동 정보(Flag)에 따라 확인 신호를 전송할 채널의 수가 결정될 수 있다. 즉, 재전송 횟수에 비례하여 확인 신호를 전송할 채널의 개수가 증가할 수 있다. 예시적으로, 이동 정보(Flag)가 2인 경우, 송신 노드(100a)와 수신 노드(100b)는 제1 채널과 상이한 3개의 채널을 확인 신호를 전송하는 채널로 결정할 수 있다. 수신 노드(100b)는 확인 신호를 순차적으로 결정된 3개의 채널을 통해 송신 노드(100a)로 송신할 수 있으며, 송신 노드(100a)는 3개의 채널 중 하나를 랜덤하게 선택하여 확인 신호의 수신을 대기할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 송수신 방법에서, 데이터의 송수신 방법을 수행하는 주체는 수신 노드일 수 있다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터의 송수신 방법에 따른 순서도이며, 설명의 이해를 위해 도 3 내지 도 6이 참조될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 송수신 방법은 무선 네트워크 시스템에서 수신 노드가 데이터를 송수신하는 방법에 관한 것으로, 데이터 패킷을 수신하는 단계(S200), 수신된 데이터 패킷의 무결성 여부를 판단하는 단계(S210) 및 확인 신호를 송신하는 단계(S210)를 포함한다.
복수의 블록으로 분할된 데이터 패킷을 제1 채널을 통해 송신 노드로부터 수신한다(S200).
송신 노드(100a)에서 전송되는 데이터 패킷은 복수의 블록으로 분할된 상태로, 각 블록의 말단에 위치된 CRC 정보를 더 포함할 수 있다. 데이터 패킷은 3개의 블록(Data0, Data1, Data2)으로 분할된 상태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 송신 노드(100a)는 원본 데이터 패킷을 복수의 블록으로 분할하고 각 블록의 말단에 CRC 정보를 삽입하여 생성한 데이터 패킷을 수신 노드(100b)로 제공할 수 있다.
수신된 데이터 패킷의 무결성 여부를 판단한다(S210).
수신 노드(100b)는 각 블록에 해당하는 각 블록의 CRC 정보를 확인할 수 있다. 수신 노드(100b)는 CRC 정보의 확인을 통해 복수의 블록의 수신 여부뿐만 아니라 블록의 데이터 결손 여부도 확인할 수 있다. 수신 노드(100b)는 복수의 블록이 모두 수신되고, 데이터의 결손이 없는 경우 분할된 데이터 블록을 재결합하여 원본 데이터 패킷을 생성할 수 있다. 복수의 블록 말단에 위치한 CRC 정보를 삭제하고 블록만을 재결합하여 원본 데이터 패킷을 생성할 수 있다.
수신된 데이터 패킷의 데이터 결손 유무에 따라 확인 신호를 송신한다(S210).
수신된 데이터 패킷의 데이터 결손 유무에 따라, 제1 채널과 상이한 적어도 하나 이상의 채널을 통해 상기 데이터 패킷의 수신 완료를 나타내는 확인 신호를 송신 노드(100a)로 송신한다. 구체적으로, 수신 노드(100b)는 원본 데이터 패킷의 생성 이후, 정상적인 데이터 패킷의 수신을 나타내는 확인 신호를 제1 채널과 상이한 제2 채널을 통해 송신 노드(100a)로 전송할 수 있다. 제1 채널과 제2 채널은 할당된 주파수 영역이 상이할 수 있다. 즉, 송신 노드(100a) 및 수신 노드(100b)는 데이터 패킷을 전송한 제1 채널이 아닌 제2 채널을 통해 확인 신호의 송수신을 수행할 수 있다. 이에 따라 제1 채널을 통해 수행되는 재머(120)의 Fake Ack 공격 및 Jamming Ack 공격을 수신 노드(100b) 및 송신 노드(100a)는 회피할 수 있다. 여기서, 송신 노드(100a) 및 수신 노드(100b)는 이러한 제1 채널과 상이한 채널을 동일한 방식을 통해 결정할 수 있다. 송신 노드(100a) 및 수신 노드(100b)는 현재 전송해야 하는 데이터 패킷의 정보에 따라 확인 신호를 송수신할 제2 채널을 각각 결정할 수 있다. 또한, 확인 신호를 전송하는 채널은 복수 개로 결정될 수 있다. 송신 노드(100a)와 수신 노드(100b)는 제1 채널과 상이한 복수개의 채널을 확인 신호를 전송하는 채널로 결정할 수 있다. 송신 노드(100a)는 복수개의 채널 중 하나를 선택하여 확인 신호의 수신을 기다릴 수 있다. 여기서, 복수개의 채널을 선택하는 과정은 전송하는 데이터의 정보에 따라 결정될 수 있으나, 송신 노드(100a)가 결정된 채널에서 하나를 선택하는 것은 임의적으로 선택될 수 있다.
여기서, CRC 정보의 확인을 통해 수신된 데이터 패킷의 데이터 결손이 있는 경우, 확인 신호는 송신 노드(100a)로 송신되지 않는다. 그리고, 복수의 블록 중 데이터 결손이 없는 블록은 메모리에 임시 저장될 수 있다. 확인 신호가 전송되지 않음에 따라 송신 노드(100a)는 복수의 블록의 순서가 이동된 데이터 패킷을 재송신할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송수신 방법은 상기 복수의 블록의 순서가 이동된 데이터 패킷을 재수신하는 단계가 더 수행될 수 있다. 블록의 위치를 이동하여 데이터를 재전송하는 바, Reactive jamming attack, Fake Ack attack이 계속적으로 발생하더라도 이를 회피하여 완전한 데이터의 전송이 수행될 수 있다. 재수신한 데이터 패킷에 대한 무결성 판단 이후, 상기 재수신된 데이터 패킷 중 결손되지 않은 블록과 상기 저장된 데이터 블록을 조합하여 원본 데이터 패킷이 생성될 수 있으며, 확인 신호는 제1 채널이 아닌 다른 채널을 통해 송신될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송수신 방법에 관한 실험 예를 분석하도록 한다.
도 8은 일 실험예에 따른 시물레이션 결과를 나타낸 그래프이며, 도 9는 다른 실험예에 따른 시물레이션 결과를 나타낸 그래프이다.
일 실험예는 싱글 홉 토폴로지에 본 발명의 데이터 송수신 방법을 적용한 것이다.
하나의 송신 노드와 하나의 수신 노드가 2m의 거리를 두고 있고, 송수신자에게서 1.5m 떨어진 곳에 재머가 위치하였다. 재머는 상술한 세 가지 jamming 공격 중에 하나의 공격을 사용한다. 재전송은 4번까지 허용하여 하나의 패킷을 총 5번까지 전송할 수 있게 하였다. 성능 지표로 패킷 수신률(Packet reception ratio, PRR) 와 패킷당 필요한 평균 전송 횟수(Average number of required transmissions per packet, ATX)을 사용하였다. PRR은 '제대로 수신한 패킷/전송한 패킷' 이며, ATX는 '총 패킷 전송 횟수/제대로 수신한 패킷' 을 나타낸다. ATX는 재전송을 포함하므로 하나의 패킷을 제대로 수신하는데 몇 번의 전송이 필요한 지를 보여준다.
도 8(a)는 공격에 따른 PRR 그래프이고, 도 8(b)는 공격에 따른 ATX 그래프에 해당한다. N0는 아무 공격이 없는 경우, A1은 reactive jamming 공격, A2는 Fake Ack 공격, A3는 Jamming Ack 공격, Dodge-Jam은 본 발명의 실시예에 따른 신호 송수신 방법을 각각 의미한다. A1과 A2 공격이 있는 경우에는 Dodge-Jam이 없으면 PRR이 0으로 떨어지는 것을 볼 수 있다. PRR이 0이 되므로 자연스럽게 ATX는 무한대 값(inf)을 보이게 된다.
본 실시예에 따른 신호 송수신 방법을 적용한 경우, A1과 A2 공격 모두 PRR을 1로 회복시키고 ATX는 2정도로 증가하여 약 1번의 재전송 후에 두 공격을 모두 대응할 수 있는 것을 볼 수 있다. A3 공격의 경우, 공격자(재머)는 데이터 패킷을 공격하지 않고 ACK만 공격하므로 수신 노드는 패킷을 정상적으로 수신할 수 있어 공격이 있어도 PRR은 1의 값을 보인다. 하지만 송신 노드는 ACK을 못 받으므로 최대치까지 패킷을 재전송하므로 ATX는 5의 값을 보인다. Dodge-Jam을 사용하면 증가된 ATX값을 공격이 없을 때와 비슷한 수준을 나타내는 것을 알 수 있다.
다른 실험예는 멀티 홉 토폴로지에 본 발명의 데이터 송수신 방법을 적용한 것이다. 도 1의 무선 네트워크 시스템(10)에 본 발명의 데이터 송수신 방법을 적용한 실험한 것으로, 8개의 송신 노드와 1개의 수신 노드(싱크 노드), 1개의 재머가 존재하는 시스템에서, 재머의 위치(위치 1, 위치 2, 위치 3)를 변동하여 실험을 진행하였다. 도 9(a)는 데이터를 처음 전송하는 노드에서 싱크 노드까지의 패킷 송신률을 나타내며, 도 9(b)는 전체 네트워크의 패킷당 필요한 평균 전송 횟수를 나타낸다.
재머가 위치 1에 있는 경우 루트로 가는 모든 경로를 재밍하므로 재밍의 영향이 클 수 있다. 재머자는 공격하는 노드의 서브트리에 있는 노드들에게까지 영향을 주므로 루트에서 멀어질수록 공격의 영향력이 작아지게 된다. A1이나 A3의 경우, 송신자가 ACK을 받지 못하므로 링크 상태가 나쁘다고 생각하여 경로를 변경할 수 있고 공격의 영향이 작아지게 된다. 하지만 A2 공격의 경우 가짜 ACK을 전송하므로 송신자는 전송이 잘 되지 않는다는 것을 모르고 공격 받고 있는 링크를 통해 계속 전송을 하여 성능이 저하될 수 있다.
본 실시예에 따른 방법을 적용한 경우, 모든 케이스에서 PRR이 98% 이상의 값을 나타내고, 적용하지 않는 대조군 대비 ATX가 감소하는 것을 알 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 데이터 송수신 방법은 Reactive jamming 공격, Jamming ACK 공격, Fake ACK 공격 등과 같은 은밀한 재밍 공격을 오버 헤드가 큰 보안 기법을 적용하지 않더라도 회피할 수 있다. 본 실시예에 따른 데이터 송수신 방법은 저전력 무선 네트워크에도 적용될 수 있는 데이터 보안 송수신 방법으로, 패킷 전송률을 높이고 및 패킷 전송 횟수를 크게 감소시킬 수 있다.
도 10는 상술한 바와 같은 동작을 수행하기 위한 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 10의 무선 장치/기기(210)는 상술한 설명의 송신 노드, 그리고 무선 장치/기기(200)는 상술한 설명의 수신 노드에 대응할 수 있다.
무선 기기(200)는 프로세서(201), 메모리(202), 송수신부(203)를 포함할 수 있고, 무선 기기(210) 역시 프로세서(211), 메모리(212) 및 송수신부(213)를 포함할 수 있다. 송수신부(203 및 213)은 무선 신호를 송신/수신하고, IEEE/3GPP 등의 물리적 계층에서 실행될 수 있다. 프로세서(201 및 211)는 물리 계층 및/또는 MAC 계층에서 실행되고, 송수신부(203 및 213)와 연결되어 있다. 프로세서(201 및 211)는 상기 언급된 신호 송수신 방법 수행하도록 동작할 수 있다.
즉, 무선기기(200 및 210)는 무선 네트워크 시스템에 포함된 노드로서 데이터 신호를 송수신하도록 구성될 수 있다.
무선기기(200)의 프로세서(201)는 원본 데이터 패킷을 분할하고, 복수의 블록 각각의 말단에 위치된 CRC 정보를 삽입한 데이터 패킷을 생성할 수 있다. 송수신기(203)는 이러한 데이터 패킷을 무선기기(210)의 송수신기(213)로 송신할 수 있다.
송수신기(213)는 복수의 블록으로 분할된 데이터 패킷을 제1 채널을 통해 무선기기(200)로부터 수신할 수 있다. 프로세서(211)는 복수의 블록으로 분할된 데이터 패킷의 무결성 여부를 판단하고, 수신된 데이터 패킷의 데이터 결손 유무에 따라, 확인 신호의 송신 여부를 결정할 수 있다. 프로세서(211)는 CRC 정보의 확인을 통해, 데이터 결손이 없는 경우, 분할된 데이터 블록을 회복하여 원본 데이터 패킷을 생성할 수 있으며, 확인 신호를 송신하도록 결정할 수 있다. 또한, 프로세서(211)는 확인 신호를 송신할 채널을 결정할 수 있다. 그리고, 확인 신호를 수신할 무선기기(200)의 프로세서(201) 또한 확인 신호를 수신하기 위한 채널을 결정하여 해당 채널에서 확인 신호의 수신을 대기할 수 있다. 확인 신호가 송신되는 채널은 제1 채널과 상이할 수 있으며, 프로세서(211)과 프로세서(201)에서 결정되는 채널은 동일할 수 있다. 확인 신호를 송신하는 채널은 데이터 패킷의 정보에 따라 결정될 수 있다. 데이터 패킷의 전송과 상이한 채널을 통해 확인 신호를 송수신함에 따라 Fake Ack 공격 및 Jamming Ack 공격을 회피할 수 있다.
몇몇 실시예에서 프로세서(211)는 확인 신호를 송신할 채널을 복수로 결정할 수도 있으며, 확인 신호를 복수의 채널을 통해 순차적으로 송신 노드로 송신될 수 있다. 이 경우, 프로세서(201) 또한 복수의 채널을 프로세서(211)과 동일하게 결정할 수 있으며, 결정된 채널 중 하나를 랜덤하게 선택하여 확인 신호의 수신을 대기할 수 있다.
프로세서(211)는 CRC 정보의 확인을 통해, 데이터 결손이 있는 경우, 확인 신호를 송신하지 않도록 결정할 수 있다. 또한, 프로세서(211)는 복수의 블록 중 데이터 결손이 없는 블록을 메모리(212)에 저장할 수 있다. 무선기기(210)에서 확인 신호가 송신하지 않음에 따라, 무선기기(200)는 복수의 블록의 순서가 이동된 데이터 패킷을 생성할 수 있으며, 이를 무선기기(210)로 다시 송신할 수 있다. 상술한 Reactive jamming attack, Fake Ack attack은 데이터 패킷이 전송되는 특정 시간에 jamming 신호를 수신 노드로 송신하는 것일 수 있다. 따라서, 첫 번째 데이터 패킷 전송과 두 번째 데이터 패킷의 전송시 jamming 공격이 발생하는 시각은 동일할 수 있으나, 데이터 블록 이동에 따라 유실되는 데이터 블록은 상이할 수 있다. 따라서, 무선기기(210)는 두 번째 데이터 패킷 전송을 통해 정상적으로 수신된 나머지 블록과 함께 종래 검증이 완료되어 메모리에 저장되어있던 나머지 블록을 조합하여 원본 데이터 패킷을 생성할 수 있다. 원본 데이터 패킷을 생성함에 따라 무선기기(210)는 확인 신호를 제1 채널이 아닌 다른 채널을 통해 무선기기(200)로 송신할 수 있다.
프로세서(201 및 211) 및/또는 송수신부(203 및 213)는 특정 집적 회로(application-specific integrated circuit, ASIC), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 프로세서를 포함할 수 있다. 메모리(202 및 212)은 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래시 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 유닛을 포함할 수 있다. 일 실시 예가 소프트웨어에 의해 실행될 때, 상기 기술한 방법은 상기 기술된 기능을 수행하는 모듈(예를 들어, 프로세스, 기능)로서 실행될 수 있다. 상기 모듈은 메모리(202 및 212)에 저장될 수 있고, 프로세서(201 및 211)에 의해 실행될 수 있다. 상기 메모리(202 및 212)는 상기 프로세서(201 및 211)의 내부 또는 외부에 배치될 수 있고, 잘 알려진 수단으로 프로세서(201 및 211)와 연결될 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만 본 발명은 이러한 실시예들 또는 도면에 의해 한정되는 것으로 해석되어서는 안 되며, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 무선 네트워크 시스템에서 서로 다른 노드간의 데이터 송수신하는 방법에 있어서,
    복수의 블록으로 분할된 데이터 패킷을 제1 채널을 통해 수신 노드로 송신하는 단계; 및
    상기 수신 노드로부터 상기 제1 채널과 상이한 제2 채널을 통해 상기 데이터 패킷의 수신 완료를 나타내는 확인 신호의 수신을 대기하는 단계를 포함하는 무선 네트워크 시스템의 데이터 송수신 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 수신 노드로부터 상기 확인 신호를 수신하지 못하는 경우,
    상기 복수의 블록의 순서가 이동된 데이터 패킷을 상기 수신 노드로 재송신하는 단계를 더 포함하는 무선 네트워크 시스템의 데이터 송수신 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 데이터 패킷은 복수의 블록 각각의 말단에 위치된 CRC 정보를 더 포함하며,
    상기 수신 노드는 상기 CRC 정보를 통해 각 블록의 무결성 여부를 확인하는 무선 네트워크 시스템의 데이터 송수신 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 수신 노드는 상기 CRC 정보의 확인을 통해 데이터 결손이 없는 경우, 분할된 블록을 재결합하여 원본 데이터 패킷을 생성하며, 상기 원본 데이터 패킷의 생성 이후 상기 확인 신호를 상기 송신 노드로 송신하는 무선 네트워크 시스템의 데이터 송수신 방법.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 데이터 패킷은 상기 복수의 블록의 이동 순서를 나타내는 이동 정보를 더 포함하는 무선 네트워크 시스템의 데이터 송수신 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 채널을 결정하는 단계를 더 포함하는 무선 네트워크 시스템의 신호 송수신 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 채널은 상기 데이터 패킷의 정보에 따라 결정되는 무선 네트워크 시스템의 신호 송수신 방법.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 채널은 상기 제1 채널과 상이한 복수의 채널 중 어느 하나로 랜덤하게 선택되는 무선 네트워크 시스템의 신호 송수신 방법.
  9. 무선 네트워크 시스템에서 서로 다른 노드간의 데이터 송수신하는 방법에 있어서,
    복수의 블록으로 분할된 데이터 패킷을 제1 채널을 통해 송신 노드로부터 수신하는 단계;
    상기 수신된 데이터 패킷의 무결성 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 수신된 데이터 패킷의 데이터 결손 유무에 따라, 상기 제1 채널과 상이한 적어도 하나 이상의 채널을 통해 상기 데이터 패킷의 수신 완료를 나타내는 확인 신호를 상기 송신 노드로 송신하는 단계를 포함하는 무선 네트워크 시스템의 데이터 송수신 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 데이터 패킷은 복수의 블록 각각의 말단에 위치된 CRC 정보를 더 포함하며,
    상기 CRC 정보를 통해 각 블록의 무결성 여부를 확인하는 무선 네트워크 시스템의 데이터 송수신 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 CRC 정보의 확인을 통해 데이터 결손이 없는 경우, 분할된 데이터 블록을 재결합하여 원본 데이터 패킷을 생성하고, 상기 확인 신호를 상기 송신 노드로 송신하는 무선 네트워크 시스템의 신호 송수신 방법.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 CRC 정보의 확인을 통해 상기 수신된 데이터 패킷의 데이터 결손이 있는 경우, 상기 확인 신호는 상기 송신 노드로 송신되지 않으며,
    상기 복수의 블록 중 데이터 결손이 없는 블록을 저장하는 단계를 더 포함하는 무선 네트워크 시스템의 신호 송수신 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 확인 신호가 송신되지 않은 이후, 상기 복수의 블록의 순서가 이동된 데이터 패킷을 재수신하는 단계를 더 포함하며,
    상기 재수신된 데이터 패킷 중 결손되지 않은 블록과 상기 저장된 데이터 블록을 조합하여 원본 데이터 패킷을 생성하는 무선 네트워크 시스템의 데이터 송수신 방법.
  14. 제9 항에 있어서,
    상기 확인 신호를 송신하는 채널을 결정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 확인 신호를 송신하는 채널은 상기 데이터 패킷의 정보에 따라 결정되는 무선 네트워크 시스템의 신호 송수신 방법.
  15. 제9 항에 있어서,
    상기 확인 신호를 송신하는 복수의 채널을 결정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 확인 신호는 상기 복수의 채널을 통해 순차적으로 송신되는 무선 네트워크 시스템의 신호 송수신 방법.
  16. 무선 네트워크 시스템에 포함된 노드로서 데이터를 송수신하도록 구성되는 무선 기기에 있어서,
    복수의 블록으로 분할된 데이터 패킷을 제1 채널을 통해 주변 노드로부터 수신하고, 상기 제1 채널과 상이한 적어도 하나 이상의 채널을 통해 상기 데이터 패킷의 수신 완료를 나타내는 확인 신호를 상기 주변 노드로부터 송신하는 송수신기; 및
    상기 복수의 블록으로 분할된 데이터 패킷의 무결성 여부를 판단하고, 상기 수신된 데이터 패킷의 데이터 결손 유무에 따라, 상기 확인 신호의 송신 여부를 결정하는 프로세서를 포함하는 무선 기기.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 데이터 패킷은 복수의 블록 각각의 말단에 위치된 CRC 정보를 더 포함하며,
    상기 프로세서는 상기 CRC 정보의 확인을 통해 데이터 결손이 없는 경우, 분할된 데이터 블록을 재결합하여 원본 데이터 패킷을 생성하는 무선 기기.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 데이터 패킷은 복수의 블록 각각의 말단에 위치된 CRC 정보를 더 포함하며,
    상기 프로세서는 상기 CRC 정보의 확인을 통해 상기 수신된 데이터 패킷의 데이터 결손이 있는 경우, 상기 확인 신호는 상기 송신 노드로 송신되지 않으며, 상기 복수의 블록 중 데이터 결손이 없는 블록을 메모리에 저장하는 무선 기기.
  19. 제16 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 확인 신호를 송신하는 채널을 결정하며,
    상기 확인 신호를 송신하는 채널은 상기 데이터 패킷의 정보에 따라 결정되는 무선 기기.
  20. 제16 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 확인 신호를 송신하는 복수의 채널을 결정하며,
    상기 확인 신호는 상기 복수의 채널을 통해 순차적으로 송신되는 무선 기기.
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