다중 블록코드 기반 무선 센서 네트워크 키 사전배포 기법

초록

본 논문은 블록코드의 여러 코드워드를 이용한 키 사전배포 스킴(KPS)을 제안한다. 제안 방식은 노드 간 공통 키 보유 확률과 협력 공격에 대한 복원력을 수식적으로 분석하고, 선형·비선형 코드 모두에 적용 가능함을 보인다. 특히 최대거리분리(MDS) 코드일 경우 분석이 크게 단순화된다. 다중 코드를 활용함으로써 저장량은 약간 증가하지만, 연결성·보안성이 크게 향상된다. 시뮬레이션 결과는 협력 노드 수가 증가해도 안전한 쌍의 복원 확률이 완만하게 감소함을 확인한다.

상세 분석

제안된 KPS는 각 센서 노드에 블록코드 (C(n,k,q)) 의 서로 다른 (M)개의 코드워드를 할당하고, 각 코드워드의 심볼을 키 풀에 매핑하여 키 집합을 구성한다. 이때 두 노드가 공유하는 키의 존재 여부는 두 코드워드가 동일 위치에서 같은 심볼을 갖는지에 의해 결정되며, 이는 코드의 최소 거리 (d_{\min })와 직접적인 연관성을 가진다. 최소 거리가 클수록 동일 심볼이 겹칠 확률이 낮아 보안성이 강화되지만, 동시에 연결성(공통 키 보유 확률)도 감소한다. 논문은 이러한 트레이드오프를 정량화하기 위해 두 노드가 최소 한 개의 공통 키를 가질 확률 (P_{\text{share}})를 \