A Security Nonce Generation Algorithm Scheme Research for Improving Data Reliability and Anomaly Pattern Detection of Smart City Platform Data Management

스마트시티 플랫폼 데이터 운영의 이상패턴 탐지 및 데이터 신뢰성 향상을 위한 보안 난수 생성 알고리즘 방안 연구

Abstract

The smart city is developing an energy system efficiently through a common management of the city resource for the growth and a low carbon social. However, the smart city doesn't counter a verification effectively about a anomaly pattern detection when existing security technology (authentication, integrity, confidentiality) is used by fixed security key and key deodorization according to generated big data. This paper is proposed the "security nonce generation based on security nonce generation" for anomaly pattern detection of the adversary and a safety of the key is high through the key generation of the KDC (Key Distribution Center; KDC) for improvement. The proposed scheme distributes the generated security nonce and authentication keys to each facilities system by the KDC. This proposed scheme can be enhanced to the security by doing the external pattern detection and changed new security key through distributed security nonce with keys. Therefore, this paper can do improving the security and a responsibility of the smart city platform management data through the anomaly pattern detection and the safety of the keys.

마이크로 그리드 환경에는 변압기, 스위치, 에너지저장장치 등 많은 종류의 전력 설비가 존재하지만, IoT 기술의 발달에 따라 온도, 압력, 습도와 같은 센서 정보를 취득할 수 있는 기회를 제공하고 있다. 기존의 마이크로 그리드 환경에서는 IEC 61850 표준에서 정의하고 있는 MMS 등의 통신 프로토콜을 준용하여 전력 설비와 플랫폼 간 통합 운용되고 있다. 그렇기 때문에 IoT 데이터를 수용하기 위해서는 IEC61850 기반으로 구성된 데이터 수집 장치(FEP)에 IoT 데이터를 연계해 줄 수 있는 게이트웨이 기술이 필요하다. 본 논문에서는 마이크로그리드 운영 시스템 연계를 위한 IEC61850기반 IoT 게이트웨이 플랫폼 프로토타입을 제안하고자 한다. 게이트웨이 플랫폼은 IoT 프로토콜(MQTT, CoAP, AMQP) 인터페이스 모듈과 데이터베이스, IEC61850서버로 구성되어 있다. 데이터베이스의 경우, JSON 데이터를 저장하기 위해 오픈소스 기반의 NoSQL 데이터베이스인 Hbase와 MongoDB를 이용하였다. IoT 프로토콜을 검증하기 위해 라즈베리파이 아두이노 인텔 에디슨 SoC 기반 전력 IoT 디바이스 시뮬레이터를 이용하였고, IEC61850은 Sisco's MMS EASY Lite를 이용하여 IoT 프로토콜과 IEC 61850 프로토콜간의 상호호환성을 검증하였다.

Fig 1. 스마트시티 구성도.

Fig 1. 스마트시티 구성도.

Fig 2. P2P 보안기술.

Fig 2. P2P 보안기술.

Fig 3. 스마트시티 통합 운영 보안 시스템.

Fig 3. 스마트시티 통합 운영 보안 시스템.

Fig 4. First‐Step 인증.

Fig 4. First‐Step 인증.

Fig 5. Second‐Step 인증.

Fig 5. Second‐Step 인증.

Fig 6. Third‐Step 인증.

Fig 6. Third‐Step 인증.

Fig 7. Fourth‐Step 인증.

Fig 7. Fourth‐Step 인증.

Fig 8. 스마트시티 분배장치 보안 플랫폼.

Fig 8. 스마트시티 분배장치 보안 플랫폼.

Fig 9. 공격자 이상행동 탐지 알고리즘.

Fig 9. 공격자 이상행동 탐지 알고리즘.

Fig 10. 공개키/난수 및 이상징후 탐지 내부 프로세스 절차.

Fig 10. 공개키/난수 및 이상징후 탐지 내부 프로세스 절차.

Fig 11. 키쌍 및 랜덤값 분배 과정.

Fig 11. 키쌍 및 랜덤값 분배 과정.

Fig 12. 키쌍 및 랜덤값 생성 과정.

Fig 12. 키쌍 및 랜덤값 생성 과정.