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과제기본정보

NFV 기반의 안전한 스마트홈 네트워크 시스템 개발3년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술사업화지원 과제번호 22TBIP-C155666-03
국가과학표준분류 1순위 농림·수산 | None | None 적용분야 교통/정보통신/기타 기반시설
2순위 원자력 | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 통신 | None | None 과제유형 개발
과제명 NFV 기반의 안전한 스마트홈 네트워크 시스템 개발
주관연구기관 아토리서치(주)
총괄연구 책임자 성명 이태경
소속 아토리서치(주) 직위 수석보연구원
전화번호 02-6093-1401 FAX 070-4009-1459
총 연구기간 2020-04-27 ~ 2022-12-31
당해연도 연구기간 2022-01-01 ~ 2022-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
3차년도 470,000,000 25,340,000 228,042,000 253,382,000 723,382,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 아래 2가지의 기술을 기반으로 스마트홈 네트워크 환경에 적합한 “안전한 스마트홈 네트워크 시스템”의 개발 및 실제 테스트 환경에서의 실증을 3차년에 걸쳐 수행하려고 함

1) NFV (Network Function Virtualization)
- NFV(Network Function Virtualization)은 주로 미들박스와 같은 네트워크 서비스 기능들을 하드웨어 전용장비로부터 고성능 범용 서버 등으로 분리시켜 소프트웨어적으로 유연하게 제어와 관리가 가능하도록 가상화 시키는 기술. NFV는 사실상 새로운 기술이 아니라 계속 연구돼어 오던 네트워크 가상화의 현실화된 버전. 표준화하기 위해 유럽 표준화 기구인 ETSI에서 통신 사업자 중심으로 2012년 말, NFV ISG(Industry Specification Group)를 구성해 표준 개발

2) SD-WAN (Software Defined WAN)
- SD-WAN(소프트웨어 정의 원거리 통신망)은 기존 고가의 전용망이나 서비스를 이용하지 않고 다수의 일반 인터넷 회선을 이용해 기업이 저렴한 비용으로 사설 네트워크를 사용할 수 있게 해주는 네트워크 기능
최종목표 1) 본 사업화의 최종 목표는 NFV 기반의 안전한 스마트홈 네트워크 시스템을 개발하는 것이며, 실제 주거환경의 실증을 통해 향후 국내시장 확대 및 글로벌 진출을 위한 경쟁력 확보임

2) 최종목표의 성격 및 설정근거
- 본 사업화의 최종 성과물의 성격은 제품 개발에 속함
- 본 사업의 TRL은 6~8 단계이며, 상용제품 시험평가 및 기능/성능/현장적용에 대한 신뢰성 검증을 목표로 함
- 본 사업의 최종 성과물은 TRL9를 위한 준비 단계이며, 향후 상용제품의 양산준비를 목표로 함
- 현재 아토리서치는 NFV 및 SD-WAN 기술의 특허 및 연구개발을 통한 제품을 보유하였으며, 이를 토대로 스마트홈 네트워크 및 보안 인프라에 해당 기술들을 적용하려 함
- 현재 스마트홈 네트워크의 기술은 단지별 홈네트워크가 동일한 L2 네트워크로 구성되거나 동별 또는 시설물별 구분하여 L3 네트워크로 구성됨
- 현재 스마트홈 기술현황
* 현재 스마트홈 네트워크의 기술은 단지별 홈네트워크가 동일한 L2 네트워크로 구성하거나 동별 또는 시설물별 구분하여 L3 네트워크로 구성
* 위의 경우, 별도의 암호화터널이나 암호화통신을 사용하지 않으므로 보안침해 우려
* 클라우드와의 연결시 방화벽이 존재하나, 단지내 홈네트워크 내부간 통신제어 불능 우려
* 클라우드와의 연결시 단일회선을 사용하며, 회선 장애시 클라우드와의 연결단절 우려
- NFV 기술의 스마트홈 적용
* 단지별 홈네트워크를 세대별 또는 시설물별로 암호화터널을 통한 격리
* 기존 기술보다 세대/시설물별 네트워크 구분으로 통신제어 및 보안레벨의 상승 기대
* NFV 기반의 분산된 장비 관리기술을 활용하여 신규기능 적용과 기존기능 업그레이드시 유리
* NFV 기반의 장비 관리기술은 홈네트워크 장비의 선형적 증가시에도 수용가능하며, 이는 기존 단지의 시설물 또는 서비스 확충시에 활용 가능
- SD-WAN 기술의 스마트홈 적용
* 단지별 홈네트워크와 클라우드간 멀티회선 구성을 통한 연결단절 우려를 해소
* 멀티회선 구성시 회선상태별 최적화된 통신을 제공하여 회선가용성 상승 기대
* 멀티회선 구성은 유무선 복합으로 가능하며, 무선의 경우 5G 회선 적용 가능
연구내용 및 범위 1) 연구개발 내용
- 스마트홈 네트워크 분석 및 NFV기반 스마트홈 네트워크 실증
* 스마트홈 네트워크 보안 및 최적화 분석
* 스마트홈 네트워크에 NFV기반 네트워크보안과 클라우드 연결관리 시스템 실증
- NFV기반 스마트홈 네트워크 보안강화 SW 개발
- NFV기반 스마트홈 네트워크 보안시스템 개발
* NFV기반 스마트홈 로컬 네트워크 및 클라우드 연결 보안시스템 개발
- SD-WAN기반 클라우드 연결관리 시스템 개발
* SD-WAN기반 클라우드 연결 멀티패스관리, 암호화터널관리, 최적화관리 개발
- 스마트홈 네트워크 보안 및 클라우드 연결 중앙관제 시스템 개발

2) 연구 범위
- 본 사업의 TRL 단계는 6~8 단계이며, 기 개발된 기술을 기반으로 시작품과 현장적용을 통한 실증 진행

3) 기관별 연구개발 내용
- 주관연구기관(아토리서치):
- 스마트홈 네트워크 최적화 분석
* 스마트홈 로컬 네트워크 특성 및 최적화 분석
* 스마트홈과 클라우드간 네트워크 특성 및 최적화 분석
- SD-WAN기반 클라우드 연결관리 시스템 개발
* SD-WAN기반 클라우드 연결 멀티패스관리 개발
* SD-WAN기반 클라우드 연결 네트워크 암호화터널관리 개발
- SD-WAN기반 클라우드 연결 네트워크 최적화관리 개발
* 스마트홈과 클라우드 연결관리 모니터링 Agent 및 중앙관제 연동 개발
- 공동연구기관(현대통신):
- 스마트홈 클라우드 연결 중앙관제 시스템 개발
* 클라우드 연결 네트워크 모니터링 데이터 수집 및 시각화 개발
* 클라우드 연결 네트워크 장애 감시 및 대응 개발
- 테스트베드에 SD-WAN기반 클라우드 연결관리 시스템 적용
* 스마트홈 테스트베드에 SD-WAN기반 클라우드 연결관리 시스템 적용 및 기능적합성 테스트
* 스마트홈 테스트베드에 클라우드 연결 중앙관제 시스템 적용 및 기능적합성 테스트

4) 정략적 성과항목
- 스마트홈 네트워크 보안 공격분석 및 방어 : 5개
- 스마트홈 네트워크 최적화 전략 : 5개
- 서비스 접근제어 동시관리 개수 : 1,000개
- 서비스 보안스캔 속도 : 30초
- 서비스 대역폭 제한 동시관리 개수 : 1,000개
- 중앙장비 VPN연결 관리 개수 : 350개
- 멀티패스 VPN 속도 : 4.5 Gbps
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
3차년도 1) 공통
- NFV 기반 스마트홈 네트워크 보안시스템 개발을 통한 스마트홈 보안강화

2) 주관연구기관(아토리서치)
- 스마트홈 네트워크 보안 분석
- 스마트홈 네트워크 보안강화 SW 개발
- NFV기반 스마트홈 네트워크 보안시스템 개발

3) 공동연구기관(현대통신)
- 스마트홈 네트워크 보안 중앙관제 시스템 개발
- 테스트베드에 NFV기반 보안시스템 적용
1) 주관연구기관(아토리서치):
- 스마트홈 네트워크 보안 분석
* 스마트홈 로컬 네트워크 특성 및 보안취약점 분석
* 스마트홈과 클라우드간 네트워크 특성 및 보안취약점 분석
- NFV기반 스마트홈 네트워크 보안강화 SW 개발
* 서비스별 접근 제어 개발
* 서비스별 네트워크 보안 스캔 개발
* 서비스별 대역폭 제한 개발
- NFV기반 스마트홈 네트워크 보안시스템 개발
* NFV기반 스마트홈 로컬 네트워크 암호화터널관리 개발
* NFV기반 보안시스템에 보안강화 SW 생명주기관리 개발
* 스마트홈 네트워크 모니터링 Agent 및 중앙관제 연동 개발

2) 공동연구기관(현대통신):
- 스마트홈 네트워크 보안 중앙관제 시스템 개발
* 스마트홈 네트워크 모니터링 데이터 수집 및 시각화 개발
* 스마트홈 네트워크 보안 감시 및 대응 개발
- 테스트베드에 NFV기반 보안시스템 적용
* 스마트홈 테스트베드에 NFV기반 보안시스템 적용 및 기능적합성 검증
* 스마트홈 테스트베드에 보안 중앙관제 시스템 적용 및 기능적합성 검증
연구성과 기술적 기대성과 1) 주요개발 성과
- NFV기반 스마트홈 네트워크 테스트베드
- NFV기반 스마트홈 네트워크 보안강화 SW
- NFV기반 스마트홈 네트워크 보안시스템
- SD-WAN기반 클라우드 연결관리 시스템
- 스마트홈 네트워크 보안 및 클라우 연결 중앙관제 시스템

2) 기술적 기대효과
- NFV 기술은 네트워크 장비 내 기능들을 분리시켜 소프트웨어적으로 제어할 수 있도록 함으로써 표준화된 방법으로 대용량 데이터를 액세스할 수 있음. 그리고 소프트웨어적으로 개발된 네트워크 기능들이 네트워크 장비에 자동적으로 설치/동작/이동할 수 있도록 함으로써 네트워크 장비 비용과 전 력손실을 획기적으로 줄일 수 있고, 소프트웨어적인 네트워크 장비 제어기능을 통해 보다 유연한 서비스와 용이한 스케일 관리, 가상화 기기 및 순수 소프트웨어 시장 확대 등 의 효과를 기대할 수 있음
- SD-WAN은 비용이 많이 들고 복잡성도 커진 WAN을 보다 경제적이고도 효율적인 방식으로 구축·운영할 수 있다는 장점에다 퍼블릭 클라우드(IaaS/SaaS) 서비스 활용으로 변화하는 애플리케이션 사용 환경도 유연하게 관리해 경험을 향상시킴. SD-WAN은 전체 WAN을 하나의 패브릭으로 손쉽게 구축·관리할 수 있도록 제공하고, 개별 네트워크 장비를 관리자가 일일이 구성할 필요가 없음
- 또한 가상 오버레이 네트워크 환경으로 구현해 MPLS, VPN을 사용하거나 이동통신 무선 네트워크를 사용하던 관계없이, 언더레이 장비와는 상관없이 컨트롤 플레인에서 보다 유연하고 간편하고도 통합적으로 오케스트레이션하고 관리할 수 있는 환경을 구현. 프로그래밍가능성과 자동화를 통해 손쉬운 사용자 인터페이스(GUI) 환경에서 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API)로 손쉽게 새로운 기능을 구성하고 정책을 만들어 적용할 수 있어, 자동화된 기능을 구현해 관리자 개입을 최소화할 수 있음
사회 경제적 파급효과 1) 지속적으로 늘어나는 스마트홈 아파트의 보안 이슈를 해소함으로써 기존의 공동현관 출입 통제, 가스·조명 제어, 원격검침, 차량출입관리 등의 기능 외에도 지능형 서비스의 원활한 도입이 가능해져 진정한 의미의 스마트홈을 구현하는 기반을 확보할 수 있음

2) 홈 네트워크 시스템 제품군을 B2B로 공급하고 있는 기업들은 기존 산업의 위기를 극복하면서 서비스 사업으로의 전환을 추구할 수 있으며 이를 통해 수많은 서비스가 범람하는 과도기적 상황에서 미래산업의 주축로 발돋움할 수 있는 기반을 마련함. 같은 맥락에서 서비스 사업으로의 전환을 달성할 수 있다면 4차 산업혁명, 융합시대의 산업을 주도하는 역할을 통해 글로벌 기업으로 성장할 수 있는 원동력을 확보할 수 있을 것으로 판단됨

3) 또한 규격화된 아파트의 주거 환경으로서의 특수성은 보안성을 완비한 홈 네트워크 시스템을 국내 주거환경의 표준으로 평가할 요소가 되며 융합산업 시대에서 아파트 단지를 넘어 지역 기반의 서비스를 통해 상권과 커뮤니티에 대한 복합 서비스를 구축할 수 있는 발판으로 만들 수 있음

4) IT 환경이 클라우드 및 빅데이터 환경으로 진화되면서 개인정보의 범위는 점차 확대되고 있으며결국 IT 환경의 변화에 따라 대량의 데이터가 서로 결합되면서 식별성이 없었던 정보도 식별성이 있는 정보로 인식되는 경우가 잦아짐

5) 미래의 스마트 홈은 사용자 가동감지 센서, 마그넷 감지 센서, 적외선 센서, 가속도 센서, 온습도 센서, 불꽃감지 센서, 조도 센서, 소리감지 센서, 음량측정 센서(dB), 그리고 두 가지의 가스감지 센서(CO2 감지, 가연성가스 감지) 등의 데이터 조합을 통해 이상 징후를 파악하고 이런 종류의 데이터 분석으로 화재, 침입, 독거노인 상태 확인 등 사회 문제를 해결할 수 있어 주목되고 있으나 IoT의 적용 범위가 광범위한 만큼 다양한 공격 경로를 통해 개인 프라이버시 침해 등이 발생할 수 있음

6) 스마트 홈 시대로의 전환을 위한 홈 네트워크 시스템의 보안성 확보는 스마트 홈 서비스의 전제가 되어야 하며 보안성의 확보를 통해 사용자는 다양한 서비스를 경험함으로써 보다 나은 삶의 편익을 제공받을 수 있게 됨. 이와 같이 보안성이 확보된 홈 네트워크 시스템은 궁극적으로 사용자 편익을 증대시키기 위한 전제이자 첫 번째 조건이라고 할 수 있음
활용방안 1) 공동주택을 중심으로 하는 스마트홈 네트워크 신규 구축 사업에 우선 적용

2) 신축 및 기축 공동주택의 스마트홈을 중심으로 실증 다지 조성

3) 국내 공동주택 실적을 바탕으로 중국/베트남 등 해외 스마트홈 사업 진출
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 네트워크 기능 가상화 소프트웨어 정의 광역네트워크 스마트홈 네트워크 네트워크 보안 네트워크 최적화
영문 NFV(Network Function Virtualization) SD-WAN(Software Defined Wide Area Network) Smart Home Network Network Security Network Optimization
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