지스트, 5G·사물인터넷 환경에 최적화된 무선통신 인증방식 개발

사진제공=지스트

[이뉴스코리아 최지현 기자] 기존 암호학 기반의 인증방식은 많은 계산량을 요구해 에너지량이 소모량이 크고 통신 지연시간이 길다는 문제가 있었다. 이에 지스트(총장 김기선) 기계공학부 황의석 교수 연구팀이 사물인터넷(IoT)에 적합한 물리계층 무선 통신 인증방식이 개발했다.

연구팀은 이번 연구를 통해 인증방식의 계산 복잡도를 낮추고 보안성을 향상했으며, 전력 사물인터넷의 실제 데이터를 활용해 실효성을 검증했다.

제한된 하드웨어 리소스(메모리, 통신 대역폭 등)가 있는 IoT장치에서는 실시간으로 고용량의 데이터를 전송하는 것이 어려울 수 있다. 또한 실시간 데이터 전송과 인증방식의 높은 계산량은 전력소모가 크기 때문에 IoT장치의 배터리 교체 비용 등 추가적인 관리비용을 발생시킬 수 있다.

개발된 데이터 압축기반 물리계층 무선 통신 인증방식은 복잡한 수학적 연산과정이 필요없고, 압축된 데이터 전송이 가능해 IoT 네트워크망의 부담을 줄여줄 수 있으며, IoT 장치의 유지관리에도 효과적일 것으로 기대된다.

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연구팀은 IoT 환경에서 적합한 인증방식의 개발을 위해 신호를 나이키스트 속도 이상으로 샘플링하지 않아도 완전하게 신호를 재생할 수 있는 압축 센싱 기반의 데이터 인증방식도 개발했다.

송신단에서 데이터를 압축 후 송신하여 데이터 전송량을 감소시켰으며, 압축에 활용하였던 압축행렬을 수신단 측에 공유하여 수신단에서는 데이터 복원이 가능하다. 동시에 압축행렬을 인증키로 활용함으로써 압축과 인증을 같이 수행할 수 있도록 했다.

압축률에 따른 통신에서의 에너지 사용량에 대한 분석 결과, 데이터를 80%를 압축할 경우 에너지 사용량의 최대 80%가 감소함을 보였고 제안하는 방식의 보안성을 검증하기 위해 다양한 환경(부반송파 수, 신호대 잡음 전력 비율)에서 시뮬레이션을 통해 성능을 검증했다.

황의석 교수는 “이번 연구는 대규모 IoT 환경에서 적용 가능한 가벼운 통신 인증방식을 개발했다는데 가장 큰 연구의 의의가 있으며, 향후 다양한 정보를 공유하는 빅데이터 환경에 적합한 보안 솔루션으로 적용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

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