IEEE 802.11ax 무선랜에서의 상향링크 보안성 향상을 위한 전력할당 기법
A Security-Aware Uplink Power Allocation Technique in IEEE 802.11ax WLANs
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초록
무선랜(WLAN)은 무선 매체를 이용하여 유연하게 데이터 통신을 수행할 수 있는 시스템으로, 최신 Wi-Fi 6, Wi-Fi 7 표준은 높은 속도, 효율성,연결성을 증대시켜 스마트홈, 산업용 IoT, 사용자 밀집 환경에서 사용자 편의를 높이는 데 기여하고 있다. 현재 무선랜 보안은 Shannon의 보안모델에 주로 의존하는 암호화 키 기반 공유 접근 방식에 의존하고 있지만, 암호화 기반 보안 기법은 해독 위험이 존재하고, 이에 대비하여 암호기반 보안 방식 외의 대안이 필요한 실정이다. 본 논문에서는 최신 무선랜 표준에서 도입된 OFDMA의 다중 자원 특성을 활용하여 추가적인 간섭생성 주체 없이 결합된 사용자들만으로 다중 사용자 간섭을 발생시켜 도청 채널을 저하시킬 수 있는 기술을 제안한다. 본 연구는 OFDMA 상향링크에서의 보안성 향상을 위한 전력할당을 처음으로 논의하는 연구로, IEEE 802.11ax에서의 실제 표준을 고려하여 상향링크 보안을 위한 전력할당기법을 제안함에 있어 실질적인 의의를 가진다. 제안된 기술은 기밀 통신을 수행하는 자원 단위에 의도적으로 다중 사용자 간섭을 발생시키기위해 자원 단위 및 전력을 할당하고, 이를 조정하는 알고리즘으로 구성된다. 본 논문에서는 SDR 장비를 사용하여 제안 기술의 성능을 실험 및평가하고, 기존에 잘 알려진 전력할당 알고리즘과 비교하여 도청자의 비트 에러율과 보안율을 분석한다.
Abstract
With the advancement of wireless communication technologies, modern WLAN systems enable flexible data transmission through wirelessnetworks. The latest Wi-Fi 6 and Wi-Fi 7 standards significantly improve speed, efficiency, and connectivity, making them suitable forapplications in smart homes, industrial IoT, and densely populated environments. However, current WLAN security mainly relies oncryptographic key-based methods based on Shannon's security model, which may not be sufficient in the approaching quantumcryptography era. In this paper, we propose a technique to enhance security by leveraging the multi-resource features of OFDMA, akey element introduced in the latest WLAN standards. Our method leverages artificial multi-user interference among legitimate users withoutadding extra interfering sources, thus reducing the effectiveness of eavesdropping. This study is the first to discuss power allocation forenhancing security in the OFDMA uplink. It holds practical significance by proposing a power allocation technique for uplink securitywhile considering the standards outlined in IEEE 802.11ax. We introduce an algorithm that adjusts resource allocation and power tointentionally create interference in secure communication channels. Performance evaluations using SDR equipment show that the proposedapproach improves security, as demonstrated by enhancements in bit error rate and security rate compared to well-known power allocationalgorithms.