안전한 스마트 그린 하우스를 위한 블록체인 기반의 프레임워크에 대한 연구

Abstract

최근 다양한 분야에서 사물인터넷(IoT)이 광범위하게 사용되며 전통적인 농업 방법을 개선하여 품질과 수량 및 재정적인 부분을 효과적으로 향상시켰다. IoT의 개발은 농업과 농사 분야에서 새로운 방향을 제시하였으며 IoT에 기반하여 원격 모니터링 및 자동화 농업 분야 중 온실 농업 기술을 빠르게발전시켰다. 그러나 네트워크의 대규모 확장으로 인해 보안성 및 개인 정보보호에 대한 우려가 발생하였다. 이러한 보안 문제를 극복하기 위해 분산성,익명성, 보안성을 갖춘 블록체인 기술을 채택하여 본 논문에서는 IoT 및 블록체인 기술을 함께 사용하는 시스템 모델을 제안하였다. 제안하는 시스템 모델은 스마트 온실 농장을 기반으로 농가가 원격으로 데이터에 접근하고 스마트 온실을 모니터링 할 수 있는 시스템 모델이다. 시스템에서는 블록체인 기술을 사용하여 IoT 네트워크의 모든 참여 노드 간에 공유되는 트랜잭션의 분산 디지털 원장을 생성하였으며 IoT 장비들은 중앙에서 관리되는 Private 블록체인의 원장으로부터 이익을 얻을 수 있다. 한편 Public 블록체인은 공개적으로 접근 할 수 있는 분산 원장으로써 높은 리소스를 가지는 장치로 구현된 오버레이 네트워크에서 종단 간 보안 및 개인 정보의 안전성을 보장 하지만 계산 비용이 많이 들고 높은 에너지 사용이 필요하였다. 이에 따라 Contiki 기반 Cooja 시뮬레이터를 사용하여 시뮬레이션을 수행방법을 통해 제안하는 시스템 모델에서의 에너지 소비 및 시간 오버 헤드를 기반으로 결과를 평가하였다.

In recent times, The Internet of Things are widely applied in various agricultural fields to improve the traditional method of farming, which enables effective results in terms of quality, quantity and financially. The development of the Internet of Things triggered a new direction of research in agriculture and farming domain. Simultaneously, the emerging greenhouse farming technology in agriculture based on Internet of Things used for remote monitoring and automation has been rapidly developed. But it still has a major concern about security and privacy, due to the large scale of disseminating nature of the network. To overcome from this security challenges we adopt the blockchain technology having attractive security features such as decentralization anonymity and security. In this thesis, we proposed a system model which shows the collaboration of IoT and blockchain technology. Our system model based on smart greenhouse farming, where farmer can remotely access data and monitor smart greenhouse. We use blockchain technology, which allows the creation of a distributed digital ledger of transactions that is shared among all participate nodes in IoT network. IoT devices benefits from a private blockchain, i.e. immutable ledgers, which is managed centrally in smart greenhouse. A Public blockchain is publicly accessible distributed ledgers which guarantee the end-to-end security and privacy implemented on an overlay network, created with high resource devices. Blockchain technologies are computationally expensive and required high energy resource. Lastly, we conduct our simulation using Contiki based Cooja simulator, where we approach our system model and evaluate the result based on energy consumption and time overhead.