Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   9 , No .   6 ,  Decem ber   201 9 , p p.   5412~ 5419   IS S N: 20 88 - 8708 ,  DOI: 10 .11 591/ ijece . v9 i 6 . pp5412 - 54 19          5412       Journ al h om e page :  http: // ia es core .c om/ journa ls /i ndex. ph p/IJECE   Impl emen tatio n  of vo yage d ata rec or din g devi ce usi ng a digi tal  forensi cs - based h ash algo rithm       Ki - Taek  Se ong 1 , Gw an - H yung Ki m 2   1 Dep ar t m ent   of  I nform at ion  Secu rity ,   Tongm y ong   Univ ersity ,  Sout h  Korea   2 Dep ar t m ent   of C om pute r  Engi n ee ring ,   Tongm y ong  Univ ersity ,  South Kore a       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   A pr   1 9 , 201 9   Re vised  Ju l   5 ,   201 9   Accepte d  J ul   1 7 , 2 01 9       Ide nti f y i ng  the   c ause s  of  m ari ne  ac c ide nts  is  difficult   be ca use  of  proble m s  in  sce ne  pre serv at i on,   ree na ct m ent,   and  proc uring  of  witne ss es.   Thanks   to  new   reg ulations,   la rg er  vessels  ar e  n ow  req uire d  to  ca rr y   vo y a ge  d a ta   re cor der s   (VD Rs)  and  aut om at ic   id ent if icati on  s y s te m s  (AIS s).  How eve r,   the   cont en t   of  the se  device s,   which  is  cre ated ,   stored,   and  m a nage d  digitall y ,   has  sec uri t y   vulne rab il i ti es  such  as  the   potentia l  for  d at a  m odifi c at ion .   Therefore,  whe n   m ana ging  dig it a l   rec ords   it  is  im porta nt   to  gu arante e   reliab il i t y .   To  th is  end ,   we  suggest  a   dig it al  fore nsi cs - ba sed  digi t al  rec o r ds  m igra ti on  m ethod  using  a   hash  al gor it hm   t o  guar an tee  th e i nte grity   and   au th ent i ci t y   of  d igi t a l  re cor ds.   Ke yw or d s :   Au t hen ti ci ty   Digital  for e ns i cs   Hash al gorith m   In te gr it y   NMEA  20 00   Vo ya ge data  r e corder   Copyright   ©   201 9   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .    Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   Ki - Tae k  Se ong,    D ep ar t m ent   of   Inform at ion  Se cur it y,    To ng m yong Univ e rsity .   Sout h Korea .   Em a il :  taichiboy 1 @ gm ail.co m       1.   INTROD U CTION     It  is  oft en   di ff i cult  to  i den ti fy   the  ca us es   of m arine  incide nt s,  not on ly  b ec ause  is   it   dif ficult   to  sec ure   evide nce  asso ci at ed  with  the  locat ion   an d  case,  bu t  al so   beca us e  the   intangib le   fac tors  relat ed  to   hu m an   resou rces,  s uc h  as  m ariner s,   and   t he  physi cal   factor s  relat ed  to  th e  e nvir on m ent,  su c h  as  ve ssels,  harb or  facil it ie s,  and operati onal  e qu i pm ent, ar e inte rtwine d.   To  re duce  thes e  diff ic ulti es,  r ecentl y  bu il t  sh ips  a re  eq uipped  with  a nd   op e rated  by  di gital   dev ic es   enco m passing  the  auto pilot  syst e m ,  the  vo ya ge  data  recorde r  ( VD R ),   the  autom at ic   i den ti ficat io n  s yst e m   (AIS),  an d  CC TV.   Since  m arine  traff ic   syst e m s  hav e  becom e  m or e  co m plica te d,   m arine  incidents  includi ng   colli sion s  a nd  sink i ng   ha ve  i ncr ease d;  how ever,  beca us e  evide nce  has  been   dif ficult   to  secu re,  m aking   it   diff i c ult  to  ide ntify  the  cause s  of   i ncide nts,  the  In te rn at io na l  Ma ritim e  Organ iz at io n  ( IM O)   unde r  the  U N  has   i m po sed  a  ne w  regulat io n  r equ i rin g  the  in sta ll at ion   of   a  VD R  an d  an  AI S  on   al l  ves sel s  [1 ] .  The  VD R  wa s  dev el op e d  t o  store  t he  data  of  the  onboa rd   di gi ta l  dev i ces  to  help   in   identify in g  t he   cause   of  a  m arine   incident.   T he  VD R  data  i nclud e   the  sh i p’ s   locat ion,  velo ci ty ,  and   hea din g  as  well   as  the  co nversati on s   on   bo a r d,   the  V HF   ra dio   c om m un ic at ion s   on   the  s hip’s  operati on,  a nd   t he  inf or m at ion   disp la ye d  on   the  rad a r  [2 ] .   Since  the  stored   el ect ronic   reco r ds   are  dig it al   data,  they   are  vu l ne rab le   to  integ r it y  and   authe ntici ty   da m age  by  the   ph ysi cal   dete rior at io n  of   st or a ge  de vices   or   lo gic  cha ng e s  in  the  el ect ronic   recordi ng   syst e m .  The  store d  data  shou l d  be  p r otect ed  from   un auth ori zed  acce ss  an d  from   delet io n  by  carele ss  m anag e m ent  [3 ] .   T his  pap e r  descr i be s  a  m et ho d  for  preve ntin g  ar bitrary  delet io n  or  al te rati on  o f  dat a   in  the  stora ge  dev ic e  by  im ple m enting  dig i ta l  fo rensi cs  w hen   recordi ng  vo ya ge  data  in   t he  stora ge  de vice.   In  ad diti on,  t hi s  pa per  desc ri bes  t he  im plem entat ion   of  di gital   foren sic s   f or   ide ntifyi ng  a nd  c har act e rizi ng   the ty pes  of  d a ta  that can b e u sed  as evid e nc e fo r  the in vest igati on  and ass essm ent o f  m ar ine inciden ts a s w el l   as in c ollec ti ng, r est or i ng, a nd an al yz ing t he   per ti ne nt  data.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Impleme nta ti on  of vo y age  da t a  rec ordin g de vi ce using  a di gita l f or e ns ic s - ba s ed  has h     .. .   ( Ki - Ta ek  Seon g)   5413   2.   RESEA R CH MET HO D     2.1.   NM E A 200 0 – ba sed  d ata  re cordin g  de vic e    The  integ rati on  of  sh i pboard   syst e m s,  sensing   a nd  co ntr ol  within  syst em s,  sh a rin g  of  inf or m at ion ,   and  c ollec ti ng   of  data  are  occ urrin g  at   a n  i nc reasin g  rate   on  bo a r d  vessel s.  A  gen e ral  s hi pboard  c onfi gurati on  is  sh own  in  Fi g ure   1.   As  show n  in  Fig ure   1,   basic  de vi ces  includi ng   sens or s ,  act uator s ,  an d  com pass  are   li nk ed   to  t he  c onve ntion al   N MEA - 0183  ne twork ,  w hile  ot her   dev ic es   in cl ud in g  se nsor s,  act uato rs,  e ng i ne,  fu el ,  r a dar,  GPS, a utopil ot,  a nd EC DI S  are  li nk e d  t o  the  inst ru m ent n et w orks (NME A 2 000)   [4 ,  5].            Figure  1. S hipbo a r d netw ork s and i nterf ace s       2.2.   Voy ag e   d ata  r ecordin g    The  vo ya ge  da ta   recorde r  ( VD R )  is  inten ded   f or   us e  i n  al l  passenge r   sh ips   as  well   as  in  new ly   const ru ct e d  ca rgo  s hip s   of  3000  gross   to nnage  a nd  up.  T he  S - V DR  (sim pl ifie d  V DR )  is  f or  existi ng  car go   vessels  of  the  sam e   cat ego ry  with  a  ph ase - i n  sche du le   re quirin g  instal la ti on   first  in  ves sel s  of   20, 000  gros s   tonnage  a nd  up,  to  be  f oll ow ed  by  oth e rs  of   3000  gro ss  to nn a ge  a nd   up.  The  S - V DR  is  no t  require d  to   store   the  sam e  le vel  of   detai l  as   the  VD R  bu t  sh ould  m ai ntain  a  store,   i n   a  secu re  a nd  retrie vab le   form ,   of   in f or m at ion   con ce rn i ng   t he   po sit io n,   m ov em ent,  ph ysi cal   sta tus,  co m m and ,  a nd  con t ro l  of  a  sh i p  ove r   the  pe rio d  le a ding  up  to  a nd   fo ll ow i ng   a n  incident.   Ta ble  1  s umm arizes   the  tw o  ty pes   of  data  it em s  to  be   save d on the  V DR   [6 - 11] .       Table  1.   Data i tem s to  be rec orde d   No.   Da ta  to  be  rec o rd e d   VDR   S - VDR   In terf a c e   1   Da te  a n d  tim e   IEC  61 1 6 2   2   S h i p ' s p o si t ion a n d   d a tu m  us e d   IEC  61 1 6 2   3   S p e e d   IEC  61 1 6 2   4   He a d in g  (f r o m  c o mpass )   IEC  61 1 6 2  St e p ,  S y n c h ro ,  Analo g   5   B ri d g e  a u d i o  (b y  o n e  or  m o re  m i c ro p h o n e s)   Aud i o   6   C o mm u n ica ti o n s au d io   Aud i o   7   R a d a r, p o st - d is p lay  sele c ti o n   R ,  G,  B ,   H,   V   R ,  G,  B ,  H ,  V  (i f availabl e )   8   De p th     NM E A  / IE C  61 1 6 2     IEC  61 1 6 2  in terf a c e  (if   a v a il a b le)   "     "     "     "   "   "     "   9   Ma in  a lar m s   NM E A  / IE C  61 1 6 2 ,  C o n tac t, A n a lo g   10   R u d d e r o rd e r and  re sp o n se   IEC  61 1 6 2 ,  C o n tac t ,  Analo g   11   E n g in e  o rd e r and  re sp o n se   IEC   6 1 1 6 2 ,  C o n tac t ,  Analo g   12   Hul l o p e n ings  s tatu s   IEC  61 1 6 2 ,  C o n tac t   13   Wa terti g h t a n d  fi re door  stat u s   IEC  61 1 6 2 ,  C o n tac t   14   Ac c e lera ti o n s and  h u ll  st ress e s   IEC  61 1 6 2 ,  C o n tac t ,  Analo g   15   Win d  s p e e d  a n d  di r e c ti o n   IEC  61 1 6 2 ,  Analo g   16   AIS   in f o rm a ti o n     IEC  61 1 6 2 - 2   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   6 ,  Dece m ber  2 01 9  :   5412   -   5419   5414   The  i nterf ace s  for  the   it e m s  that  are  sa ved  ne ed  to   sat isfy  I nt ern at io nal  Ele ct ro te ch nical   C omm issi on   sta nd a rd   IEC  61162.  Th e  IE C  61162 - 1  sta nd a r d  refe rs  to   NMEA  0183,   and   IEC  61 162 - 2  re fer s  t o  NME A   2000. T he refore , th e  V DR  ne eds  t o  sat isfy t he  inte rf ace  stand a r d of   NME A 200 0,   or IE C 6 1162 - 2.       3.   FORE NS I CS - BASED  DAT A RECO R DI NG  TE CHNI QUES   3.1.   Forensics - b ase d a cci de nt i n vest i gatio n p r ocess    Be cause  of  the   uniq ue  c ha rac te risti cs  of  m arine  acci de nts,   the  i ns ta ll at ion   of  data   rec ordi ng  dev ic e s  su c h  as  black  boxes  on  ai r planes  is  m and at or y.  H oweve r,   su c h  dig it al   data  are  vu lne rabl e  to  m od ific at ion   a s   they   are  rest ored  a nd  us e d  within  th e  de vice  pro vid e d  by  the  dat a   recordi ng  de vice  m anu fa ct ur er .   Fo r   the  rec ord ed  data  to  ha ve   le gal  ef fecti ven e ss,  fore ns ic   te chn i qu e s  s hould  be   ap plied,  a nd  a  proc ess  f or   su bm it ti ng   su c h  data  as  le ga ll y  bin ding  ev idence  in  th e  even t  of   a  m a rine  acci de nt  has  bee n  propose d.   As  show n  in  Figure  2,   data  save d  on   VD R   are  sa ved   usi ng   a  di gital   fo ren sic s  m et ho d,   an d  the  pro cess  of   pr ese r ving  the  evide nce  ha pp ens  w he n  the  s hip   sta rts  t o  sink.  E vid e nce  preser vatio n  re f ers  to  the  prev entio n  of   a ny  m anipula ti on   of  the  sa ved   data,  wh ic h  is  an  esse ntial   factor   for  th e  data  to  be  c on side red   a s  ob je ct ive  evide ntial   data.  Des pite  su c h  evide nce  pres erv at io n,   t he  da ta   can  sti ll   be  m anipu la te d  t hro ugh  the  i nterf ace ,   and th us  it  is  ne cessary t o co nfi rm  w hethe r  t he data  are  from   the tim e o f  a cci den t.           Figure  2. Proce ss for i nvest iga ti on   of m arine casu al ti es an d  i ncide nts  us in g digit al  for e ns ic  techn i qu e s       3.2.   Forensics - Bas ed Data  Rec or ding an d  Rep rodu c tio n Tec hniques    Re cent  dig it al   dev ic es  us e d  in  sh i ps   a dopt  the  sta ndar d  ne twork ,  an d  th e  represe ntati ve  m od el   i s   the  NME A  2000.  T hro ugh  t his  net wor k,   t he  de vices  tra ns m it   the  voya ge - relat ed  data  to  the  NME A  20 00   netw ork,  w hic h  a re  the n  s ave d  by  the  V DR,   centeri ng  ar ou nd  the  data  s um m arized  in  T able  1.  As  m entioned  befor e ,  the   dat a  nee d  to   be  sa ved  with out  an y  distor ti on  a nd  m us t  be  a ble  to  be   v e rified   a s  the  data  ass oc ia te d   with a  giv e n pe rio d.   Fig ur e  3 s hows  t he data  re cordin g proce ss prop os e d  in   this pa per.            Figure  3. F or e ns ic s - base d data rec ordin g pro cess       In   ge ner al ,  t he   vo ya ge  da ta   are  tra ns m i tted  an d  sa ve d  trans par e n tl y  in  the  VD R .  As  s how n  in   Figure   3,   t he  pro posed   m et ho d  r ecei ves  t he  def i ned  secret  key  f ro m   each  data  it em   and   us es  t he  data  s aved  in   the  VD R  a nd  def i ned  secret   key  t o  ge ner a te   an  a uth e nti cat ion   c ode,  w hich   is  the n  s aved  on  the   lo gg i ng  dev ic e.   T he  a ut hen ti cat ion  co de  i s  a  un i qu e   value   f or  the   s aved  data  an d  is  us e d  t o  ver i f y  the  a uth e ntici ty   of   the  data  when   m anipu la ti on  ta kes  place  within  t he  V D R.  Fig ur e  4  s hows   t he  a uthe ntica ti on   pro cess  f or   the d at a  save d i n  the  V DR  us ing t he  l ogging  dev ic e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Impleme nta ti on  of vo y age  da t a  rec ordin g de vi ce using  a di gita l f or e ns ic s - ba s ed  has h     .. .   ( Ki - Ta ek  Seon g)   5415       Figure  4. F or e ns ic s - ba se d V DR dat a aut he ntica ti on   proce ss       Figure  4  s hows  the  data  a uth e ntica ti on   process  us i ng  the  l oggi ng  dev ic e  a nd  V DR  data  from   the  foren sic s - base d  m et ho d.   The  authe ntica ti on   co de,   ge ner at e d  w hen  the  data  was  saved ,  is  sav ed  on   the  lo gg i ng   dev ic e.   Th en ,   when  t he  ne w  sec ret  ke y  extracte d  f ro m   the  rece ived  V DR  m at ches   the  aut he ntica ti on   value   as  well   as  the   da ta   save d  in   the  lo ggin g  da ta ,  the  i ntegr it y  of  the  V D R  data   is  consi de red  co nf irm ed,   a nd  w he n  the   inf or m at ion   do e s  not  m atch ,  t he  data  are  c on si der e d  to   be     dam aged   [12 - 27] .       4.   IMPLEME N TATION  AN D RESULTS   4.1.   Te st  Be d   Using  the  m eth od  propose d  in  this  pa pe r ,  the  net wor k,   as   sh ow n  in  Fi gure   5,   was  de s ign e d  with   the  sh ip boar d  env i ronm ent  in  m ind .  The  GPS  receiver ,  sho wn   in  Fi gure   5,  receives  the  s ign al   from   the  GP S   and   pro vid es  a  var ie ty   of   da ta   includi ng   t he  tw o - dim ension al   locat io n  of   th e   sh i p,   it s  sp ee d,   it s  ve locit y,   and   the  ti m e.  The  NME A  20 00   is  res pons i bl e  fo r  data  co m m un ic at ion s,   us in g  a  receiv er  an d  transm itter  that  sat is fy  the  sta ndar ds   of   t he  C AN   2.0  c omm un ic at io n  protoco l,  an d  the  CPU  m anag es  the  instal le d  ha rdwar e   and  im ple m ent s  pro gram s.  In  this  ar rangem e nt,  first  the  G P S  recei ver  tra nsm it s  the  GPS sign al ,   pa rsing it   an d  changin g  it   to  the  NME A  20 00  f or m at ,  and   then  t he  logge r  us es  this  m essage  to  ge ne rate  the  secret  key  us in g  the  m e tho d  gi ven   i n  Sect io n  4.2  belo w,   creati ng   t he  a uth e ntica ti on   ke y.  Th e  voya ge  data  a re  s aved   i n   the  V DR,  w hile  the  a uth e ntica ti on   key  is  sa ved  in  t he  lo ggin g  dev ic e.   T able  2  sho ws  t he  s pecif ic at io ns   for   the test  b e d.   T he  act ual  test  bed is s how n  i n Fi gure  6.           Figure  5. NME A 200 0 netw ork  te st  bed       Table  2.   Sp eci f ic at ion s fo r  te s t bed   GPS r e ceiv er   Log g er   Bo ard n a m e   Main role  (Related  hard ware )   Bo ard n a m e   Main role  (Related  hard ware )   CPU  b o ard   Cen tral  p rocess in g  un it ( Ardu in o  UN O):   Extern al hardwa re  co n trol   GPS  m ess ag e parsi n g   Vo y ag e data t rans m i ss io n   CPU b o ard   Cen tral  p rocess in g  un it ( Ardu in o  UN O):   Extern al hardwa re  co n trol   Secret  k e y  ext racti o n  and  auth en ticati o n  cod e  g en eration ,  sav ed   in  log g in g  dev ice   Vo y ag e data sav ed  in VDR   GPS bo ard   GPS sig n al pro ces sin g  un it ( Ardu in o   GPS  Sh ield ):   GPS sig n al r ec eiv in g   Data log g er   Sav in g  un it ( Ardu in o  SD  Sh ield ):   VDR an d  log g in g   d ev ice r o le   CAN co m m .   b o ard   Co m m u n icatio n  un it ( Ardu in o  CAN  Sh ield ):   CAN 2 .0 co m m u n i catio n  tr an s m iss io n   p rocess in g   CAN co m m .   b o ard   Co m m u n icatio n  un it ( Ardu in o  CAN  Sh ield ):   CAN 2 .0 co m m u n i catio n  tr an s m iss io n   p rocess in g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   6 ,  Dece m ber  2 01 9  :   5412   -   5419   5416       Figure  6. Test   bed       4.2.   Secret  key a n d g e nera tio n  of  au t hent ic at i on  c od e     The  in form at i on   t hat  can  be   receive d  f rom   this  GP S  re cei ver   is  as  f ol lows :  tim e,  data,  locat ion,   sp ee d  ( knots ),   ang le ,   al ti tud e,   sat el li te s,  $P G TOP   data,   $G PGGA   data,   a nd  $GPRM C  da ta .  Su c h  i nform at ion  m us t  be  ex pr e ssed  i n  NME A  0183  form a t  in  order  to  be   tr ansm it te d  thr ough  t he  N MEA  2000  N et work.  Figure  7  s hows  the actu al  N M EA 0 183 form at  f or  receivin g data.            Figure  7. Data  as p a rse d  f or  N MEA  0183  for m at       As  al l  of  the  i nfor m at ion   rec ei ved   from   the  receive r  is  sti ng - ty pe  data,  no  disti nguish i ng  is  need e d  wh e n  ge ner at i ng  the   secret  key.  T he refor e ,  in   this  st ud y ,  the   G PS  rec ei ver   ge ner at e d  the   sec ret  ke y  an d  authe ntica ti on  co de  only   for  the  th ree  m essa ges  (tim e,  locat ion ,  a nd  $GP RM C)  that  fall   unde r  N os . 1   a nd  2   i n  Table  1.   GP R MC   sta nd s  f or  "Glob al   P o sit ion in g  Re com m end ed  Mi ni m u m   Sp eci fic  GNSS  Data,"  and   the   $GPRM C  m e ssage  prov i de s  su ch  i nform at ion   as  U TC  tim e /date ,  sta tus,  la ti tud e/ longit ude,  E/ W /S/ N   ind ic at or,  s pee d  ove r  gro und,   and   c ourse  ov er  gro und.  T he   fo ll owin g  pro cess  show s  ho w  the  a uth e ntica ti on  cod e   ( A un t h_Cod e )  is  ge nerat ed  f ro m   the  receive d  m essage  (Msg ).   Fir st,  t he  sec ret  ke y  is  extracte d  from   the m essage to be sa ve d.  T he n, the a uth e ntica ti on  c od e  is  ge ner at e d by co m bin ing  this  w it h  the sec ret  ke y.   Secret  Key = F un ct io n(M sg,  va riables)  ;   Au nth_C od e  =  Functi on(Ms g + Sec ret Key)   ;   Ther e  a re  va riou s  m et ho ds   f or   gen e rati ng  the  secret  key,  includi ng   e nc odin g  the  set   va lue  or   us in g  the  strin g  in  a  certai n  locat io n.   Howe ver ,  i n  order   t o  en ha nc e  the  secu rity ,  it   is  best  fo r  it   to  be  re cei ve d  fro m   th e  resp ect i ve  m essage,  an d  it   is  bette r  fo r  it   to  be  of   a  fi xe d  le ng t h  re gard le ss  of   the  le ng th  of   the  m essage  to  be  processe d.   The  has h  f unc ti on ,  w hich  is  widely   us e d  t o  ver ify   i ntegri ty   becau se  of  it s  char act eris ti c  of   creati ng   a  val ue   of  a  gi ve n  le ng t h,   was  us e d  in  this  st ud y.  The  sec ur it y  le vel  was   en ha nc ed  by  us i ng   t he  has h  functi on  in   ge ner at in g  both  the  aut hen ti cat ion   c ode  a nd  the  sec ret  key.   The re  a re  vari ou s  al gorithm s  tha t   i m ple m ent  the   hash   f unct io n,  includi ng   MD 5  (Messa ge - Di gest  al gorithm ),   S HA   ( Secu r e  Hash   Algorit hm ) – 1/256,  a nd  S H A - 256/ 224/51 2/ 383.   M D5  is  use d  to   ve rify  th e  or i gin al   c opy  of  a  file   or  pro gr am   becau se   of   it s   32 - bit – base d  f ast   processin g  sp eed .  S HA - 1  increase  the  ha sh   val ue  in  orde r   to  e nh a nc e  the  secu rity   le vel,   bu t  it   is  kn own   to  be  vu lne ra bl e  to  existi ng   m et ho ds   of  at ta ck.   Th ere fore,   the  nu m ber   of  ty pes  of   cal culat ion  and the  has h v al ue  we re i ncr e ased,  and  SHA - 25 6/224 / 512/ 383 we re sugg est ed.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Impleme nta ti on  of vo y age  da t a  rec ordin g de vi ce using  a di gita l f or e ns ic s - ba s ed  has h     .. .   ( Ki - Ta ek  Seon g)   5417   As  s how n  in   Figure   8,  th e  secret  key  gen e rated  us in g  the  m essage  “Date:   27 / 2/ 2016 ”  was   “0x7 48 e 06…”,   and   w he n  thi s  was  com bin ed  with  “ Date:   27 /2/2 016”   thr ough  has hing,  the  a uth e ntica ti on   cod e   “0 x328 21…”  was  ge nerat ed.   T hen  the  m essage  was  s aved  in  the   V DR,  a nd   t he  a uth e ntica ti on   ke y  was   save d  in  the   loggin g  de vi ce.  On ce  t he   VD R  m essage  is  m od ifie d,   t he  a uthe ntica ti on   c ode  in   the  authe ntica ti on   proce ss  wi ll   no t  m at ch;  t her e fore  aut he ntici ty   is  gu ar anteed  in  the  even t  that  a  m at ch  is   ob ta ine d.  Fig ure  9  sho ws  th e  process   f or  ge n erati ng  a n  a uth e ntica ti on  co de  t hat  us es  t he  S HA - 1  a nd   MD5  al gorith m s.           Figure  8. Ge ne rati ng au t hen ti cat ion  c ode f or  SHA - 256         (a)   (b)     Figure  9. Ge ne rati ng au t hen ti cat ion   c ode f or  SHA - 1 (a)  a nd MD5 ( b)           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  9 , N o.   6 ,  Dece m ber  2 01 9  :   5412   -   5419   5418   Table  3  s umm arizes  the   te st  res ults.  T he  s ecur it y  of  t he  has h  al gorit hm  show s  the   f re qu e ncy  of  cl ashin g,   in  w hich  the  sam e  ou tp ut  val ue   occurs  f or   diff e ren t  in pu t  v al ues .  The  l ow e r  the  f re quency,   the  hi gher  t he   secu rity   le vel,  an d  th us   the   SHA - 25 6  m e thod  is  t he  m os t  sta ble ,  bu t   it   requires   a  long e r   processi ng tim e, as sh own  i n Table   3.       Table  3.   Su m m ary o f results    Alg o rith m   (Outp u t bits )   Inp u t   Key  valu e  /    Execu tio n  ti m e us   Au n th _ Code v alu e  /    Execu tio n  ti m e us   Secu rity   MD5   (12 8 )   String  1   0 x 4 d ae9… / 1 5 0 4   0 x e1 4 b 8 … /  1 3 ,520   Low   String  2   0 x 0 0 0 7 8 … /  1 3 ,524   0 x 2 3 2 7 c… /  1 3 ,524   String  3   0 x a2 3 d a… /  1 3 ,52 4   0 x 0 9 d b 1 … /  1 3 ,524   SHA - 1   (16 0 )   String  1   0 x 8 f f7c6 … /  3 5 ,984   0 x 5 eea8… / 57 ,200   Mediu m   String  2   0 x 4 9 9 5 2 … /  5 7 ,200   0 x 6 8 5 a2 … /  5 7 ,200   String  3   0 x 8 b c 2 c… /  5 7 ,20 0   5 e8 6 9 2 a… /  5 7 ,20 0   SHA - 256   (25 6 )   String  1   0 x 7 4 8 e0 … /  6 3 ,008   0 x 3 2 8 2 1 6 2 … /  8 2 ,16 0   Hig h   String  2   0 x 8 f 0 8 6 b … /  8 2 ,1 6 0   0 x 4 5 d 5 2 … /  8 2 ,160   String  3   0 x c8 e8 6 … /  8 2 ,160   0 x 7 b b 0 0 … /  8 2 ,160   No te:   String  1 = “ Data: 2 7 /2 /2 0 1 6 ”   String  2 = “  $GPG GA,02 5 5 3 8 .000,3 5 0 7 .1156 ,N,   1 2 9 0 6 .15 1 2 ,E ,1,0 4 ,9.0 8 ,11 3 .3,M, 2 5 .4,M, , * 6 A”   String  3 = “ Locati o n : 35 0 7 .11 4 9 N,  1 2 9 0 6 .1 5 1 3 E”       5.   CONCL US I O N   In   this  st ud y,   a  vo ya ge  da ta   reco r ding   m et ho d  us in g  di gital   fo re ns ic s  was  pr opos e d  a nd   i m ple m ented.   The  m essage  received  f r om   t he  GPS  recei ve r  is  change d  into  the  NMEA   0183  f or m at   t hro ugh  par si ng.  T he  ti m e  and   locat io n  in form at ion   for  the  VD R  r ecord  it em   is  us ed  to  ge ner at e   a  secret  key;   this  is   us e d  to  ge nerat e  the  auth en ti cat ion   co de  f or   t he  m essage  an d  is  the n  save d.   A  ha sh  functi on  is  use d  t o  ge ne rate  a  sec r et   key  for  eac h  of  the   save d  m essages.  In   gen e rati ng  the  authe ntica ti on   cod e ,  the  secre t  key   and   the  m essage  are  com bine d,   an d  the  has h  f un ct io n  is  use d  in  orde r  to   gu a ran te e  the  un i qu e  c har act erist ic s   of   the  m essage  and   it s  auth entic it y.  In   t his  way,  the  has h  functi on  wa s  us ed  bo t h  to   enh a nce  the  le vel  of  secur it y  and   t o  uniq uely   identify   it .  Thr ee   widely   us ed  ty pes  of   hash   al gorithm s,  S HA - 1,  SHA - 256,  an d  MD5, we re im plem ented.   The  act ual  dat a  save d  in  the  VD R  ca n  be  in   string   unit s  or   file   un it s.  Wh ereas  irre gula r,  short  pieces   of   in form at ion   are  transm it te d   in  the  fo rm   of   a  m essage,  analog   sig nals,  in cl ud in g  voic e  r ecordin gs   an d  rad a r   i m ages,  can  be   saved   in  file   un it s.  T he  adv a ntage  of   this  m et ho d  is  t hat  it   can  easi ly   be  app li ed  t o   the  tra d it ion al   VD R   since  it   c an  be  a ppli ed  t o  the   af orem entioned  file s.   T he  us e  of  f oren sic s  f or   V DR  da ta   to  be  us e d  as  e vi den ti al   da ta   in   the  e ven t   of  m arine  acci de nts  ca n  e nh a nc e  t he  obj ect i vity   of  the  e vi den ce ,   and it  is our h ope that t he pr opose d rec ordin g de vice  will  be widely   us e d.         REFERE NCE S     [1]   Inte rna ti ona l  Marit ime  Organ izati on  (IMO ),   “ I nte rna ti ona l  Co nvent ion  for  the  Safe t y   of  Li fe  at   Sea  (SO LAS), ”   Chapt er   V,  In te r nat ion al   Mar it im e  Organi zation,  London,   1974 .   [2]   Ministr y   o f  La n d,   “ Tra nsport  an d  Marit ime  Affa irs,   Notice  2012 - 075:  Vess el   Eq uipment  Standa r ds, ”   Arti cl e  108 . 7   (Vo y ag e  Da ta   R ec orde r) ,   2012 .   [3]   Ministr y   of   La n d,   “ Tra nsport  a nd  Marit ime  Af fai rs,  Int ern a ti o nal   Mari ti m e  O rga nizati on  55 th   Marit ime  Saf e t y   Com m it te e  Fina l   Report, ”   pp.   2 9 - 32,   2009 .   [4]   J.  H.  Huh,  et   al. ,   “ Design  of  N MEA2000  CAN  Bus  Inte gra te d   Network  Sy st e m   and  Its  Te st  Bed:   Sett ing  Up   the   PLC  S y stem   in  Be twee n   Bri dge — Bow  Room   Sect ion  on   a  Conta iner  Ship  as  a  B ac kbone   S y stem,”   Lect ur e   Note s  i n   Elec trical  Eng ine ering ,    Springer ,    vol .   2 016,   pp .   191 - 20 4,   2015 .   [5]   A.  Ninom i y a,  “ About  the out l in e  of  NM EA  200 0®, ”  Tok y o  Uni ver sit y   o f   Merc a nti le Mari n e ,  pp.   52 - 54,   2011 .   [6]   S.  C.   Aus ti n   and   P.  A.   W il son,  “ Marit ime  vo y a g e  da ta   rec ord er  s tud y   b y   the   Eur opea n  m aritime  dat a   m ana gemen t  proje c t, ”   Int ernati onal Journal  o f   Mariti me   Engi n ee ring ,   vol .   151 ,   pp.   13 - 24,   2009 .   [7]   Uchij ima,   et   al.,   “ Deve lopment  o f  VD R  (Voy age   Data   Re cor der ) , ”  Nihon  Musen  Giho,   JR C   Revi e w ,  JR C   A uthors ,  vol.   67 ,   pp .   42 - 4 5,   2016 .   [8]   Hs u,   et   al.,   “ Co nstruct ing   an  Ef fic i ent   St at e   Space  Quer y   S y s tem   for  the   Vo y a ge  Dat a  Re cor d er, ”   Frontiers   i n  Arti ficial Int el l ig enc e   and  Appl i c ati ons ,  IOS   Pres s ,  vol.   2015,   pp.   294 - 305,   20 15 .   [9]   J.  Kang,   et  al. ,   “ Deve lopment  of   Remote  Alar m   Module  with  Pl a y ba ck  fun ct ions  in  Vo y age  Data  Rec orde r , ”     SIC E  - A nnual   C on fe re nce ,  vol .   2009 ,   p p.   3I06 - 4 ,   2009 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Impleme nta ti on  of vo y age  da t a  rec ordin g de vi ce using  a di gita l f or e ns ic s - ba s ed  has h     .. .   ( Ki - Ta ek  Seon g)   5419   [10]   C .   Jung,  et   al. ,   “ The   d eve lopmen t  of  E the rn et   b ase d  rad ar  and  EC DIS   image  proc essing  for  vo y ag e  da ta   r ec ord er , ”   Proce ed ings  of  the   14th  Inte rn ati onal  Confe re nce   on  Control,  Aut omation  and  Syste ms ,   Gye onggi - do,   Kore a,   Re public  o f ,   pp.   963 - 966 ,   2014 .   [11]   Marit ime  navi g a ti on  and  rad i oco m m unic at ion  eq uipment  and  s y s te m s  -   Shipborn e  vo y age   da ta   re cor der   (VD R)  -   Part1:   Perform a nce   r equi r ement s,  m et hods of tes ti ng  and  r equi re d  te st   result s ,   I E C  61966  -   1,   Ma y ,   2013 .   [12]   M y eong   H .   B .   a nd   Sangji n   L. ,   “ A  new  i nvest igation  m et hodo log y   of   m ari ne   c asua lt i es  and   in ci d ent s  using  d igi t a l  fore nsic  techniq ues, ”   Journal  of   The  Korea  Instit ute   of  Informati on  Sec urity   &   C ryptol ogy ,  vol.   2 3,   pp.   515 - 530 ,  2013 .   [13]   M.   Piccinelli  an d  P.  Gubian ,   “ Modern  ships  vo y a ge  da ta   rec ord er s:  A  fore nsics  p e rspec ti v e  on  the  Costa  Concord ia  shipwrec k, ”   Dig it al Inve st igat ion ,   vol .   10 ,   pp .   41 - 49,   2013 .   [14]   A.  Frieze   and   T .   Johanss on,   “ On  the   insert ion   t ime  o f  ran dom   walk  cu ckoo  ha shing,”   John  W i ley   &   Sons ,   Lt d ,   vol.   54 ,  pp .   721 - 729,   2019 .   [15]   Z.  Han,   et   al. ,   “A  novel   routi ng  al gorit hm   for  IoT  cl oud  base d  on  hash  offset   tre e, ”  Fu ture  gene r ati ons  compute r  systems ,  El s ev i e r Sc ie n ce B.V . ,   A ms te rdam ,   vol.   8 6,   pp .   456 - 463 ,   201 8.   [16]   S.  L.   Garf inke l a nd  M.  McCar rin ,   “ Hash - base d  carving:   Sear chi ng   m edi   a  for  complete  files  and  file  fra gm ent s   with   sec tor  h ashing a nd  hashdb, ”   Digi t  al   Inv esti gat ion ,   vol .   14 ,   pp .   95 - 105,   2015 .   [17]   M .   G.  Noblet t,   et   al. ,   “ Rec ove r ing  and  Exa m in ing  Com pute r  F ore nsic  Evi d ence, ”  Journal  in  Forensic   Scienc e  Comm unic ati ons ,  v ol .   2 ,   pp .   1 - 13 ,   2000 .   [18]   W .   G.  Henr ique,   “ Anti  Forensics :  Making   computer   for ensic s h ar d, ”  Cod e  Br ea k e rs III,   Sao   Paulo ,   Brazil ,   2006 .   [19]   M.  C.   Stamm   and  K.  J.  R.   Li u ,   “ Anti - fore nsics  o f  digi t al   imag e  c om pre ss ion, ”  IE EE   Tr ans.  Inf.   F orensics  Sec urit y ,  vol .   6 ,   pp .   1050 - 1065,   2011 .   [20]   M.  C.   Stamm ,   e t  al. ,   “ Anti - for en sics  of  JP EG  compress ion, ”  Proc.   IE EE   In t.   Co nf.   A cousti cs ,   Sp ee ch ,   and  Signa l   Proce ss ing ,   pp .   1694 - 1697 ,  201 0 .   [21]   M.  C.   Stamm   a nd  K.  J.  R.   Li u ,   “ W ave le t - bas ed   image  compres sion  ant i - for ensi cs, ”  Proc.   I EEE   Int.   Con f.   Imag e   Proce ss in g ,   pp .   173 7 - 1740 ,  201 0 .   [22]   M.  C.   Stamm ,   e t  al. ,   “ Forensics   vs.  anti - fore nsi cs:  A  decision  a n d  game  the or etic  fra m ework,”  Proc.   I EE E   Int .   Conf.   Ac ousti cs,   Spee ch ,   and   Sig nal  Proc essing,   Kyot o,   Japan ,  p p.   1749 - 1752 ,  2 012 .   [23]   M.  Chen   and   W.  Hu,  “ Resea rch   on  Bat SLAM   Al gorit hm   for  UAV  Based  on  Aud io  Perc ept u al   Ha sh  Closed - Loop  Dete c ti on, ”  In te r nati onal journal of pat t ern  re cog nit ion  and   arti fi c ial   in telli g ence ,  vol.   33 ,   2019 .   [24]   G.  Coll om ,   et   al.,   “ Fast  Mesh - to - Mesh  Remaps  Us ing  Hash  Alg orit hm s,”   SIAM   Journal  on  Scie nti fic  Computin g ,  vol.   40 ,   pp .   C45 0 - C450,   2018 .   [25]   X.  W ang   and  J.  Yu,  “ Studie s  on  An  Online   Densit y   Sensi tive  Hash  Algori thm,”   M INIMIC RO  S Y STEMS  - SHEN Y ANG ,   v o l.   39 ,   pp .   1068 - 1 073,   2018 .   [26]   Y.  Qin,   et  al. ,   “ Multi - stage   IPv6  Routi ng  Looku p  Algorit hm   Based  on  Hash  Ta bl e  and  Mult ibi t  T rie , ”  MINIMICR O  S Y STEMS  - SHE N Y ANG ,   v ol.   39,   pp.   893 - 898,   20 18 .   [27]   M .   A .   Abdulha y oglu   and   B .   Thi j s ,  “ Us e  of  loc al ity   sensitive  hashi ng  (LSH) a lgori t hm   to  m at ch  W eb  of  Scie nce   and   Scopus,”   Sc ie n to metric s ,  Ak ad emiai   Kiado   R t. ,  vo l.   116 ,   pp .   1229 - 1245,   2018 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.