스마트 홈부터 상호 연결된 산업 시스템에 이르기까지 IoT 네트워크는 점점 더 보편화되고 있습니다. 그러나 이러한 급속한 확장으로 인해 특히 컴퓨팅 부하를 관리하고 강력한 보안을 보장하는 데 많은 어려움이 따릅니다.
이 가이드에서는 블록체인 기반 IoT 네트워크의 보안과 성능을 모두 최적화하기 위한 미묘한 접근 방식을 제공하여 이러한 과제를 해결하기 위해 제안된 모델에 이 모델의 작동 방식, 보안 위협에 대한 혁신적인 솔루션, 네트워크 무결성을 손상시키지 않고 고성능을 유지하기 위한 전략을 살펴봅니다.
IoT란 무엇이고 어떤 과제가 있나요?
사물 인터넷(IoT) 네트워크는 장치가 통합 센서를 통해 수집된 데이터를 교환하는 동적 시스템을 나타냅니다. 이는 소비자 라이프스타일을 간소화할 뿐만 아니라 제조업체가 비즈니스 전략을 수립하는 데에도 도움이 됩니다. 사용자 장치에서 제조업체로 데이터를 전송하는 과정에서 몇 가지 문제가 발생합니다. 실시간 계산 시스템이라는 특성을 고려할 때 이러한 장치는 데이터를 신속하게 처리해야 합니다.
그러나 IoT 네트워크 내 장치의 계산 속도는 다양하므로 네트워크 전체에서 균일한 계산 속도가 필요합니다. IoT 네트워크의 중요한 측면은 방대한 양의 개인 소비자 데이터를 관리하는 것이며, 이를 위해서는 데이터 위반을 방지하기 위한 강력한 보안 조치가 필요합니다.
IoT 네트워크는 혁신적이고 혁신적이지만 컴퓨팅 부하 및 보안 측면에서 상당한 장애물에 직면해 있습니다. 이러한 문제는 광범위한 채택을 방해합니다. 네트워크가 복잡한 세부 사항을 처리하는 것은 사용자 개인 정보 보호에 위험을 초래할 뿐만 아니라 다양한 계산 능력을 갖춘 장치의 처리 효율성에 대한 의문을 제기합니다. 컴퓨팅 작업을 보다 효과적으로 관리하기 위한 잠재적인 접근 방식은 IoT 네트워크를 컴퓨팅 능력을 기반으로 여러 계층으로 계층화하는 것입니다.
그럼에도 불구하고 이 전략은 장치 추가 또는 제거로 인해 네트워크가 변경됨에 따라 균형을 유지하는 데 어려움을 겪습니다. "계산 부하"라는 개념은 네트워크에 있는 각 장치의 최대 계산 용량에 대한 진행 중인 작업의 비율을 나타냅니다. 이 부하는 해당 장치의 컴퓨팅 성능이 낮기 때문에 낮은 수준에서 증가하는 경향이 있습니다. 이 로드를 보다 균등하게 분산하려면 각 수준에 "보조 노드"를 도입해야 합니다. 이러한 노드는 기본 장치의 과부하를 방지하기 위해 추가 계산 작업을 수행합니다.
블록체인은 어디에 적합합니까?
적절한 암호화 알고리즘과 통합된 블록체인 기술은 이 IoT 모델의 보안 문제를 해결합니다. 분산 원장 시스템과 분산 인증 프로세스에서 작동합니다. 네트워크의 모든 노드에서 정보에 액세스하라는 요청이 있을 때마다 분산 합의를 통해 검증을 거칩니다. 이 프로세스에서는 각 요청을 인증하기 위해 장치에서 상당한 계산 노력이 필요합니다.
블록체인의 강점은 네트워크 중심 접근 방식에 있습니다. 네트워크 노드 수가 늘어날수록 취약해지는 중앙 집중식 보안 시스템과 달리, 블록체인은 노드를 추가할수록 보안이 강화된다. 이러한 개선은 분산 합의에 대한 참여가 증가하여 네트워크가 더욱 강력하고 안전해졌기 때문입니다. 블록체인의 이러한 분산 특성은 보안을 강화할 뿐만 아니라 네트워크 전반에 걸쳐 계산 부하를 보다 공평하게 분배하는 데에도 기여합니다.
IoT에서 계산 부하를 관리하기 위해 블록체인을 사용하는 다양한 모델이 제안되었습니다. 그러나 Procedia Computer Science의 최근 연구에서는 블록체인 기반 다층 IoT 네트워크를 위한 새로운 메커니즘을 제안했습니다.
이 모델에서 IoT 네트워크 내의 장치는 계산 기능을 기반으로 다양한 계층으로 분류됩니다. 기본적으로 네트워크는 레벨 0 레이어와 레벨 N 레이어라는 두 가지 주요 범주로 나뉩니다.
레벨 0 레이어
이 구조의 가장 기본에는 레벨 0 레이어가 있습니다. 이 계층의 장치는 계산 능력이 가장 낮습니다. 이러한 제한으로 인해 이 수준에서 직접적으로 강력한 보안 메커니즘을 구현하는 것은 불가능합니다. 보안을 유지하기 위해 이러한 장치는 적절한 유효성 검사 메커니즘이 부족하므로 서로 직접 통신하는 것이 제한됩니다.
레벨 0 계층의 장치가 동일한 레벨의 다른 장치와 상호 작용해야 하는 경우 간접적으로 그렇게 해야 합니다. 이 프로세스에는 상위 계층에 있는 노드를 통해 요청을 보내는 작업이 포함됩니다. 이러한 배열은 모든 Level-N 레이어에 사용되는 메시 토폴로지 덕분에 가능합니다. 레벨 0 계층 장치의 주요 기능은 센서를 통해 데이터를 수집하고 이 데이터를 다음 상위 계층의 연결된 노드로 즉시 전달하는 것입니다. 그런 다음 이 노드는 처리를 처리하거나 데이터를 다른 요청 노드로 중계합니다.
레벨 N 레이어
레벨 N 레이어는 레벨 0 레이어 위의 모든 레이어를 포함합니다. 이러한 레이어에서 노드는 유사한 계산 기능을 기반으로 그룹화됩니다. 레벨 N 계층의 각 노드에는 나중에 처리할 작업을 보관하는 버퍼 메모리가 장착되어 있습니다. 노드는 기본 노드와 보조 노드의 두 가지 유형으로 분류됩니다. 기본 노드는 주로 작업 처리를 담당하고 보조 노드는 기본 노드를 지원합니다. 특정 계층 내의 모든 노드는 상호 연결되어 있으며 레벨 N 계층의 각 노드는 위 계층의 여러 기본 노드에 연결되어 일대다 관계를 형성합니다. 구체적으로 모든 노드는 바로 상위 계층에 있는 세 개의 기본 노드에 연결됩니다.
레벨 N 레이어 노드의 주요 속성
NodeID 세트: 광범위한 IoT 네트워크 내에서 식별을 dent 고유한 ID가 있습니다 이 ID는 동일한 레이어와 인접한 레이어에 있는 장치를 포함하여 연결된 모든 장치를 추적 trac
NodeInfo 세트: 이 세트는 다음을 포함하여 노드 기능에 대한 요약을 제공합니다.
- NodeID: 노드의 고유 dent
- LayerID: 노드의 레이어 수준입니다.
- NodeType: 노드가 기본 노드인지 보조 노드인지를 나타냅니다.
- NodeState: 보조 노드가 현재 사용 가능하거나 기본 노드를 지원하는 데 참여하고 있는지 표시합니다.
- MaxComputeLoad: 노드가 보조 노드로부터 지원을 구하는 계산 부하 임계값입니다.
- MinComputeLoad: 외부 지원 없이 dent 으로 작동할 수 있는 로드 수준입니다
SecondNodeSet: 보조 노드 관련 목록으로, 현재 지원 중인 NodeID를 자세히 설명합니다. 보조 노드가 기본 노드를 지원하지 않는 경우 "null"로 설정되고 기본 노드의 경우 항상 "null"로 설정됩니다.
Level-N 계층 내의 상호 연결성에도 불구하고 노드 간의 직접적인 정보 교환은 제한됩니다. 이 예방 조치는 노드가 손상되더라도 동일한 계층의 다른 노드에 직접 정보를 요청할 수 없도록 보장합니다. 이는 레벨 0 레이어로부터 민감하고 암호화되지 않은 정보를 받는 가장 낮은 레벨 N 레이어에서 특히 중요합니다.
노드가 상위 계층으로 요청을 전달할 때 요청의 적법성은 블록체인 프로토콜에 따라 분산 합의를 통해 결정됩니다. 해당 레이어 피어에게 요청을 전파하는 노드를 '호출 노드'라고 합니다. 이 노드는 검증에 참여하지 않지만 프로세스를 조정하여 다른 노드의 집단적 결정을 수락합니다. 호출 노드는 결정이 동률인 경우에만 검증 프로세스에 개입합니다.
보안 분석: IoT 네트워크 강화
암호 분석 공격에 맞서 싸우기
이 모델은 노드 선택 방법을 무작위로 지정하여 보안 설명에 영리한 변형을 도입합니다. 이러한 무작위성은 공격자가 취약점을 찾아 악용하는 것을 매우 어렵게 만드는 획기적인 요소입니다. 특히 암호화가tron하지 않은 네트워크의 하위 계층에서 이 전략은 추가 보호 계층을 추가합니다. 상위 계층에서는 노드 풀이 작아 예측 가능성이 높아짐에도 불구하고 여러 계층의 암호화가 암호 분석에 대한 강력한 장벽을 만듭니다.
네트워크 공격으로부터 보호
IoT 네트워크를 분주한 도시로 상상해보세요. 도시에 위협에 대한 강력한 방어가 필요한 것처럼 IoT 네트워크도 마찬가지입니다. 이 모델은 항상 경계하는 감시자처럼 행동하여 서비스 거부 및 버퍼 오버플로 공격과 같은 위험을 감지하고 방지하는 블록체인 메커니즘을 사용합니다. 노드가 반복적으로 의심스러운 행동을 하면 일시적인 시간 초과가 발생하거나 더 심각한 경우 영구적으로 종료가 표시됩니다. 또한 이 시스템은 비린내가 날 때마다 네트워크 감독자에게 경고하여 잠재적인 침해를 방지하도록 설계되었습니다.
개인정보 보호
디지털 시대에는 개인정보 보호가 무엇보다 중요합니다. 이 모델은 각 노드의 모든 데이터 조각, 모든 트랜잭션 및 모든 로그가 블록체인 암호화 계층으로 래핑되도록 보장합니다. 이는 데이터를 위한 개인 경호원을 두어 네트워크를 통한 정보의 이동이 안전하고 비공개인지 확인하는 것과 같습니다.
성능 분석: 효율성을 위한 간소화
모델은 보안에만 그치지 않습니다. 또한 성능을 면밀히 검토합니다. 이는 고성능 자동차를 튜닝하여 아무런 문제 없이 원활하게 주행할 수 있도록 하는 것과 같습니다.
보조 노드의 역할: 이 노드를 IoT 네트워크의 알려지지 않은 영웅으로 생각하십시오. 그들은 추가 작업을 수행하여 단일 노드가 압도되지 않도록 보장합니다. 이는 네트워크가 효율적으로 작동하도록 유지할 뿐만 아니라 IoT 설정의 구조적 무결성도 유지합니다. 그러나 이러한 효율성에는 비용이 발생합니다. 즉, 추가 인프라가 필요합니다.
파급 효과: Ripple 개념이 있습니다. 즉, 추가 로드를 처리하기 위해 상위 계층에서 노드를 빌려오는 것입니다. 그러나 여기에는 어려움이 있습니다. 한 레이어의 차용이 추가 도움이 필요한 다른 레이어로 이어지는 도미노 효과를 상상해 보세요. 이러한 계단식 영향은 잠재적으로 전체 네트워크의 안정성을 흔들 수 있습니다.
결론
제안된 IoT 모델을 통한 여정은 보안과 성능이 단순한 목표가 아니라 필수적인 기둥이라는 환경을 보여줍니다. 이 모델은 IoT 네트워크의 복잡한 세계를 탐색하는 데 필요한 독창성을 입증합니다. 무작위 노드 선택과 노드 기능에 대한 계층적 접근 방식을 구현함으로써 네트워크 효율성을 유지하면서 다양한 보안 위협에 대한 강력한 방어를 제공합니다. 보조 노드의 도입과 동적 노드 이동 가능성은 적응성과 리소스 최적화에 대한 의지를 강조합니다.
IoT의 미래를 내다보는 이 모델은 보안과 성능이라는 두 가지 요구 사항의 균형을 맞추는 청사진 역할을 합니다. 이는 끊임없이 진화하고 디지털 생태계에 점점 더 통합되는 분야에서 지속적인 혁신의 중요성을 강조합니다. 이 모델에서 얻은 통찰력은 현재 IoT 네트워크에 대한 이해를 향상시킬 뿐만 아니라 이 흥미롭고 역동적인 분야에서 미래 발전을 위한 길을 열어줍니다.
