사물인터넷(Internet of Things: IoT)은 최근 가장 주목 받고 있는 인터넷 관련 기술로 지능화된 스마트 디바이스 및 단말과의 연동을 통해 주변 다양한 형태의 센서로부터 수집된 정보를 가공 및 처리하여 다양한 서비스를 제공한다. 시장조사기관 리포츠앤리포츠가 2017년 3월에 발간한 자료에 따르면 2016년 사물인터넷 시장은 다양한 스마트 기기 등의 증가로 데이터 처리를 위한 유무선 통신 인프라의 수요가 높아져 160억 달러 시장 규모로 성장하였다. 아울러, 리포츠앤리포츠는 2023년이 되면 글로벌 사물인터넷 시장 규모가 2016년의 10배 이상인 약 2,000억 달러까지 성장할 것으로 전망하였다.

최근 사물인터넷 관련 연구 개발 및 표준화는 서비스 기술, 플랫폼 기술, 네트워크 기술, 디바이스 기술, 보안 기술, 4개의 기술 계층으로 나누어 다양한 분야에서 진행되고 있다. 본 고에서는 사물인터넷 서비스 계층의 핵심 기술 중 하나인 식별자 체계 및 해석시스템에 대한 내용을 다루고자 한다. 

첫 번째로, 사물인터넷을 위한 식별자 기술에 대한 연구 동향을 유럽 프로젝트 연구, 미래인터넷 기반 연구, 국내의 식별자 기반 통신 연구를 기반으로 소개한다. 두 번째로, 사물인터넷을 위한 식별자 기술에 대한 표준화 동향을 최근 ITU를 중심으로 사물인터넷을 위한 유일한 식별체계 및 해석 시스템으로 고려하여 표준화 작업중인 새로운 기술에 대해서 소개한다. 

사물인터넷을 위한 식별자 기술 연구 동향

1. 유럽 IERC 프로젝트 연구 동향

사물인터넷을 위한 식별자 및 해석시스템 관련 프로젝트는 유럽의 IERC(European Research Cluster on the Internet of Things, IoT European Research Cluster)를 중심으로 진행되고 있다. IERC는 여러 개의 Active Chain(AC)로 이루어져 있으며, 그 중에서 AC02 (Active Chain 02)가 표 1과 같이 사물인터넷을 위한 네이밍(Naming), 어드레싱(Addressing), 탐색(Search) 및 발견(Discovery) 주제를 중심으로 11개 프로젝트를 수행하고 있다. 식별자의 경우, Semantic Ontology, W3C SSN Compliant 기반의 RDF(Resource Description Framework) 기반 URI를 사용하거나 기존 RFID에서 사용되던 EPC 기반의 URN를 사용하고 있다. 

▲ 표 1. 유럽 IERC 프로젝트별 식별자 및 해석시스템

RDF는 웹상의 자원의 정보를 표현하기 위한 XML 규격으로 상이한 메타데이터 간의 어의, 구문 및 구조에 대한 공통적인 규칙을 지원하는 기법을 통해 웹상에 존재하는 기계 해독형(machine-understandable)정보를 교환하기 위하여 W3C 컨소시엄에서 제안한 것으로, 메타데이터간의 효율적인 교환 및 상호호환을 목적으로 한다. EPCglobal은 상품코드의 국제표준 개발/관리기구 인 European Article Number(EAN)과 Unique Country Code(UCC)의 통합으로 탄생한 GS1이 2003년 11월에 설립한 자회사이다. 

해석시스템의 경우, URI/RDF 식별자에 대해서는 SPARQL/Semantic 방식을 적용하는 DNS 방식을 사용하고 URN/EPC(Electronic Product Code) 식별자에 대해서는 특정 EPC에 대한 정보를 찾아 그 정보에 액세스 할 수 있도록 해주는 종합적인 객체 네이밍 서비스인 ONS(Object Naming Service) 방식을 사용하고 있다. 결국, 유럽에서 진행중인 사물인터넷 기반 프로젝트에서는 현재 인터넷 기반의 “어디(Where)”에 초점을 두는 식별자과 이에 따른 Lookup-by-Name 기반의 해석시스템을 채택하고 있다고 볼 수 있다.

2. 미래인터넷 기반 연구 동향

미래인터넷 연구인 MobilityFirst와 ICN(Information-centric networking) 프로젝트는 사물인터넷을 미래인테넷의 일부로 생각하고 있으며 오버레이(Overlay) 개념으로 간주하고 있다. 사물인터넷은 WoT(Web of Things)의 다른 이름이며, 기존 M2M, CPS(Cyber Physical System) 응용의 다른 표현으로 보고 있다. 궁극적으로 사물인터넷은 미래인터넷의 일부가 되어야 한다고 생각하고 있다.

가. MobilityFirst 프로젝트

MobilityFirst 프로젝트는 “Mobility is the norm”, 즉 이동성(Mobility)을 기본 요구조건으로 하는 미래인터넷 구조를 연구 개발한다. 특히, GDTN(Generalized Delay Tolerant Networking)을 적용하여 링크나 네트워크의 접속이 끊겼을 경우에도 원활한 통신이 이루어지도록 한다. 또한, 네트워크의 신뢰성을 높이기 위해 자기인증(Self-certifying) 기능을 수행하는 공용 어드레스를 이용한다. 이동성을 최우선으로 하는 구조는 통신 환경과 위치를 인식하는 것이 가능하기 때문에 네트워크 적응성이 뛰어나다.

MobilityFirst에서 플랫 구조의 네임과 Lookup-by-Name 및 Route-by-Name 혼용 기반의 네임시스템을 갖는다. 콘텐츠에 GUID(Globally Unique Name)란 식별자을 사용하며 GNRS(Global Name Resolution Service)이라는 해석시스템을 이용한 Content Delivery 기법을 제공하며 기존 NDN (Named Data Networking)과 차별화된 기법이라고 주장하고 있다. 즉, MobilityFirst의 경우 다양한 통신 객체를 사용할 수 있는 가능성을 제시하는 수준이라 할 수 있다. MobilityFirst에서 고려하는 사물인터넷을 위한 식별자는 미래인터넷에서 식별자로 사용하던 GUID에 RDF 개념을 적용하는 것이다. MF 라우터가 GUID로 식별하여 RDF 기반의 사물인터넷 서비스를 In-network 형태로 제공한다. 즉, 사물인터넷 서비스를 CCN(Content-Centric Networking) 개념으로 라우팅하여 서비스 한다는 개념이다.

나. ICN 프로젝트

다양한 인터넷 디바이스의 급증으로 인한 데이터 트래픽 폭발은 물론 동일한 콘텐츠의 중복 전송 이슈 등과 같은 비효율적인 현재 인터넷(Legacy Internet) 문제점을 해결하기 위해 처음부터 인터넷 구조(Architecture)을 새롭게 설계하고자 미래인터넷(Future Internet)의 대표적인 아키텍처로 정보 중심의 네트워킹(Information-Centric Networking: ICN)이 부각되었으며 현재 전 세계적으로 관련 연구가 진행되고 있다. 최근 인터넷관련 국제표준화 기구인 IETF(Internet Engineer Task Force)의 사전연구기관인 IRTF (Internet Research Task Force) 내 ICNRG(Information Centric Networking Research Group)에서는 사물인터넷에 ICN 개념을 적용하는 경우에 대한 요구사항은 물론 다양한 기술적 이슈를 분석하는 문서와 효율적인 사물인터넷을 위해 ICN을 사용하는 경우의 응용 및 Tradeoff 등을 포함하는 문서 등 관련 연구 작업이 진행 중이다. 

ICNRG의 ICN 기반 사물인터넷 연구는 화웨이가 에디터를 담당하고 있으며 Winlab을 포함한 다양한 기업, 연구기관 등에서 공동연구자로 참여하고 있다. 연구 주제 중 하나가 사물인터넷 식별자(Naming, 네이밍)이며, ICN을 위한 해석시스템 및 네이밍 방안에 대한 논의를 진행하고 있다. ICN 기반 사물인터넷 네트워크 플랫폼에 대한 주요 요구사항 중 네이밍에 관한 요구사항은 사물인터넷 네트워크 플랫폼을 실현하는 첫 번째 단계의 기술이다. 즉, 정보 객체에 할당되는 식별자는 동적인 환경을 갖는 사물인터넷에서 영속성(Persistence) 보장은 물론 보안성 및 응용 편리성을 제공해야 한다. 다시 말해서, ICN 기반 사물인터넷의 장점 중의 하나가 디바이스와 데이터 및 서비스에 대한 네이밍이라 할 수 있다. 반면, 기존 호스트 기반의 현재 인터넷(Legacy Internet)에서는 디바이스나 네트워크 인터페이스를 통해 식별(네이밍)하고 데이터나 서비스는 응용 계층에서 처리하는 것으로 간주한다. 반면에, 사물인터넷 서비스 환경에서는 데이터나 서비스가 주요 목적이며 디바이스 간의 통신은 이차적인 경우가 많다. 

3. 국내의 식별자 기반 네트워킹 연구 동향

현재 우리가 사용하는 대부분의 네트워크는 인터넷 주소 IP(Internet Protocol) 기술을 기반으로 하고 있다. 하지만 다양한 새로운 서비스의 등장, 폭발적인 네트워크 기기와 데이터량 증가로 인해 기존의 인터넷 주소 IP를 사용한 현재의 네트워킹 기술은 그 한계에 다다르고 있다. 기존의 IP 기술은 주소를 기반으로 통신하기 때문에 수신측 인터넷 디바이스가 이동하거나 네트워크에 동일한 데이터가 존재하는 등 새로운 네트워크 환경에서는 통신 효율이 크게 떨어지는 문제가 있다. 이런 문제를 극복하기 위해 IP 대신 식별자(Identifier, ID)에 기반한 새로운 네트워킹 기술 연구가 전 세계적으로 이루어지고 있다].

최근, 한국전자통신연구원(ETRI)은 유·무선 통신 네트워크에서 일반적으로 사용하는 인터넷 주소 IP 대신 식별자에 기반한 차세대 네트워킹 기술을 개발하였다. 한계에 다다른 IP기반 네트워크의 대안 기술인 식별자 기반 차세대 네트워킹 핵심 기술 개발에 성공하였으며, 이를 검증 완료하였다. 식별자 기반 차세대 네트워킹 기술은 IP 주소와 독립적으로 단말, 사람, 데이터, 서비스 등 다양한 통신 객체(Object)에 식별자를 부여하여 이를 기반으로 통신한다. 이 기술은 네트워크 자체에서 필요한 위치 정보를 실시간으로 관리할 수 있도록 설계되어 있어 기존 인터넷 주소 IP 기반 네트워킹의 문제점들을 근본적으로 해결할 수 있다. 본 기술을 구성하는 핵심 기술로는 대규모 네트워크에서 빠르게 정보 전달 경로를 찾는 라우팅 프로토콜 기술, 대규모 통신 객체의 위치를 실시간으로 찾는 기술, 구조적 이동성을 제공하는 매핑시스템 기술, 인증 정보가 포함된 식별자를 이용해 네트워크 자체적으로 송신자의 위·변조를 방지하고 분산 서비스 거부 공격(Distributed Denial-of-Service: DDoS) 공격에 효율적 대응할 수 있는 신뢰 통신 프로토콜 기술 등이다.

국내 표준화 동향을 살펴보면, 먼저 사물인터넷 관련 표준화는 표 2와 같이 ITU-T, ISO/IEC, oneM2M, OCF 등 다양한 공식표준화 기구는 물론 사실표준화 기구에서 다양한 주제로 진행되어왔고 현재 진행중이다. 이 중에서, 객체식별자를 이용한 사물인터넷 디바이스의 식별에 대한 표준화를 완료하고 이를 기반으로 국제표준화를 추진 중이다. 특히, 객체식별자를 이용한 사물인터넷 디바이스의 식별에 대한 표준화의 경우, TTA에서 사물인터넷 디바이스 식별자 및 사물인터넷을 위한 객체식별자 할당체계 표준 계정하였고, 사물인터넷 포럼은 사물인터넷 디바이스 식별자 및 사물인터넷을 위한 객체식별자 할당 체계 표준 제정하였으며, 지난 2017. 11월 국립전파원 국가 표준 심의회의에서는 “객체식별자 기반 사물인터넷 디바이스 식별체계(KS X 1907:2017)” 과 “사물인터넷을 위한 객체 식별자 할당절차(KS X 1908:2017)”이 국가표준으로 상정되었다.

▲ 표 2. 표준화 기구별 사물인터넷 표준화 주요 활동

사물인터넷을 위한 식별자 기술 표준화 동향

앞서 언급한 사물 인터넷 관련 다양한 표준화 동향 중에서, 최근 ITU를 중심으로 사물인터넷을 위한 유일한 식별체계 및 해석 시스템으로 DOA(Digital Object Architecture)를 활용하려는 움직임이 있으며, 미국과 영국을 중심으로 이에 반대하고 있는 상황이다. 

1. DOA 기술 개요

DOA는 정보 객체를 관리하기 위한 프레임워크로 정보 객체에 식별자(identifier/ Handle)를 부여함으로써 현재 인터넷에서 발생하는 문제를 해결하기 위한 또 다른 식별자시스템 또는 네이밍 시스템이라 할 수 있다. DOA와 해석시스템인 Handle System?는 1990년 초 미국 정부의 정보네트워크산업 진흥기관인 CNRI(Corporation for National Research Initiatives: CNRI)가 미국방위고등연구계획국(Defense Advanced Research Projects Agency: DARPA)와 디지털 도서관 과제(업무)를 수행하면서 시작된 개념이다. 참고로, CNRI는 현재 DOA 표준기술 확산을 주도하고 있는 Robert Kahn이 1986년 설립하였다. 수십 또는 수백년의 긴 기간 동안의 정보를 식별(Identify)하고 검색(Retrieve)할 수 있어야 함이 DOA 설계 필요성 중 하나였으며 따라서, 영속성(Persistence)이 가장 중요한 설계 요구조건이다. DOA는 개발 당시에 호스트 집합과 전송 장치를 중심으로 구성된 인터넷 관점에서, 인터넷이 디지털 객체 형태의 정보에 대한 검색 및 전달을 중심으로 구성되는 관점으로 이동하려는 시도였다. DOA는 인터넷상에서 동작하는 분산된 정보 저장소(Storage), 위치(Location) 및 검색(Retrieval) 시스템이며 정보 객체에 부여되는 식별자인 객체 식별자(Object ID)와 이를 정보 객체와 연관된 정보로 변화하는 해석 시스템(Resolution System)인 Handle System?으로 구성된다.

- ‌디지털 객체(Digital Object): 데이터, 데이터 및 메타 데이터에 대한 상태 정보를 포함하는 구조화 된 레코드이며 관련 정보를 찾을 수 있는 위치에 대한 포인터를 포함

- ‌정보저장시스템(Repositories): 정보가 저장된 시스템

- ‌식별자/핸들(Identifiers/Handles): 고유 물리적 객체 또는 논리적 시스템과 관련이 없으며 영속적이고 독립적인 디지털 객체에 대한 일련의 식별자이며 핸들이라고 함(Handle System에서 식별자를 지칭하는 handle은 DOA에서 Object ID 로 변경됨)

- ‌해석시스템 및 레지스트리(Resolution System and Registries): Handles를 정보 위치 및 정보 저장소의 정보로 변환하는 데 사용되는 시스템

원래 DOA는 다른 종류의 해석 시스템이 정의되고 사용되는 것을 허용했지만, 시간이 흐르면서 Handle System이 거의 독점적으로 사용하고 있다.

Handle System은 인터넷상에서 효과적이고 안전한 글로벌 네임 서비스를 제공하기 위한, 확장성을 지닌 분산 시스템으로 분산 환경에서 정보(핸들, 디지털 자원)를 저장하고 해석을 통해 핸들이 표시하는 정보로 이동, 접근, 사용할 수 있게 한다. 식별이 되는 정보의 상태를 변경하기 위해 디지털 자원만큼 변경하고 핸들은 변경하지 않으므로 변화하는 정보의 위치에 대한 영속적인 이름을 제공하게 된다. 각 핸들은 각자 관리자를 갖고 있으며, 관리는 분산 환경에서 수행된다. 현재 대부분 DOA 서비스는 디지털 콘텐츠(객체) 식별자로 주로 사용되고 있는 DOI(Digital Object Identifier) 서비스가 대부분이며 DOA GHR들이 한달 평균 2억 건의 쿼리 처리한다. 참고로, DNS의 경우 J 루트 서버 하나가 하루에 6억 건의 쿼리 처리한다. 이 정도로 DNS와 비교가 안 되는 수준의 서비스를 제공하고 있다. 

또한, DOI 서비스 역시 DNS를 기반으로 하는 서비스이다. Handle System은 미국의 CNRI에서 개발되어 초기에는 전자도서관(DL)을 중심으로 발전하였고, 개발된 시스템은 IDF(International DOI Foundation), Library of Congress 등 다음과 같은 곳에 적용되어 활용되고 있다.

- Library of Congress

- IDF (International DOI Foundation)

* CrossRef (scholarly journal consortium)

* Enpia (Korean content management technology firm)

* CDI (U.S. content management technology firm)

* LON (U.S. learning object technology firm)

* CAL (Copyright Agency Ltd  - Australia)

* TSO (U.K. publisher & info mgmt service provider)

* ‌MEDRA (Multilingual European DOI Registration Agency)

- cIDF (Content IDF Forum, based in Japan)

- DTIC (Defense Technical Information Center)

- NTIS (National Technical Information Service)

2. 사물인터넷을 위한 식별자로서의 표준화

2016년 7월 ITU-SG20(Internet of things(IoT) and smart cities and communities(SC&C), IoT 및 스마트시티)에서 DOA와 Handle System 기술 기반의 IoT 사물의 위·변조 방지 식별자와 식별자 해석시스템 관련 신규 연구과제를 제안하였다. 제안 후, 미국, 영국, 캐나다 진영과 러시아, 중동 진영 사이에 많은 논쟁이 있었지만, 해당 권고에 DOA 외 동일한 기능을 가진 경쟁 기술을 포함하도록 권고 범위를 변경하여 신규 연구과제로 채택되었으며 현재 사물인터넷과 스마트 시티 환경에서 보안 및 프라이버시 요구사항, 신뢰기술, 보안 측정, 식별기술 등에 대한 표준화를 추진하고 있는 Q6(Security, privacy, trust and identification for IoT and SC&C)에서 “An Interoperability framework for IoT (Y.IoT-Interop)”로 표준화 작업이 진행되고 있다. 표 3은 ITU-T SG20의 조직구성을 나타낸다.

▲ 표 3. ITU-T SG20 조직구성

결론 및 시사점

본 고에서는 사물인터넷 서비스 계층의 핵심 기술 중 하나인 식별자 체계 및 해석시스템에 대한 연구 동향 및 표준화 동향을 다루었다. 사물인터넷을 위한 식별자 기술에 대한 연구 동향의 경우는, 유럽 IERC 프로젝트 연구, 미래인터넷 기반 연구, 국내의 식별자 기반 통신 연구로 나누어 소개하였다. 사물인터넷을 위한 식별자 기술에 대한 표준화 동향의 경우는, 최근 ITU를 중심으로 사물인터넷을 위한 유일한 식별체계 및 해석시스템으로 고려하여 표준화 작업중인 DOA기술과 관련 표준화 동향에 대해 소개하였다. 향후 사물인터넷 시대의 도래에 따라 인터넷 거버넌스의 큰 흐름이 사물인터넷 거버넌스로 바뀔 가능성이 예상되므로 다양한 사물인터넷 관련 기술에 대한 향후 흐름에 대한 관심이 필요하다. 

김평수 교수,  한국산업기술대학교

“본 저작물은 ‘정보통신기술진흥센터?에서 ‘2018년? 작성하여 공공누리 제 1유형으로 개방한 ‘저작물명(작성자:김평수)?을 이용하였으며, 해당 저작물은 ‘정보통신기술진흥센터?, www.iitp.kr에서 무료로 다운받으실 수 있습니다.”