KR100198960B1 - 통신시 데이타 보안을 위한 데이타 보안 장치 - Google Patents

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
통신시 데이타 보안을 위한 데이타 보안 장치
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 공중망을 이용한 정보 교류자간의 정보교환의 안전도와 정보 교환의 신뢰도를 향상시키기 위한 데이타 보안 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
3. 발명의 해결방법의 요지
데이타 단말장치와 데이타 회선 종단장치(모뎀) 사이에 설치되도록 구성하고, 송신측에서 미국 표준 데이타 암호화 방식인 DES(Data Encryption Standard) 알고리즘으로 데이타를 암호화하여 전송함으로써 제삼자가 망에 접근하여 정보를 습득하더라도 정보의 해석이 불가능하게 하여 정보의 유출을 방지함으로써 통신의 신뢰도를 높이도록 한 것이다.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 공중망을 이용한 개인용 컴퓨터간의 데이타 전송에 있어서 V.24 정합 규격을 만족하는 데이타 보안 장치를 제공하여 통신의 신뢰도를 향상시키는 효과를 가진다.

Description

통신시 데이타 보안을 위한 데이타 보안 장치
본 발명은 물리 계층 데이타 보안 장치에 관한 것으로, 기존의 모뎀에 접속시켜 데이타를 암호화하여 전송함으로써 제삼자가 망에 접근하여 정보를 습득하더라도 정보의 해석이 불가능하게 하여 정보의 유출을 방지함으로써 통신의 신뢰도를 높이는 송신/수신측 데이타 보안장치에 관한 것이다.
기존의 공중 데이타망을 이용하여 정보를 전송시에 망으로 부터의 불법적인 침입자로 인한 정보의 유출에 대한 대책이 필요하다.
따라서 본 발명은 공중망을 이용한 정보 교류자간의 정보교환의 안전도와 정보 교환의 신뢰도를 향상시키기 위한 데이타 보안 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 데이타를 암호화하지 않고 통신하는 기존의 통신망 연결구성도
도 2 는 데이타를 암호화하고 통신하는 통신망 연결구성도
도 3 은 V.24 호처리 제어 절차의 흐름도
도 4 는 본 발명에 따른 데이타 보안 장치의 구성도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11,21 : 데이타 단말 장치 12,23 : 데이타 회선 종단 장치
13,24 : 데이타 회선 종단 장치 14,26 : 데이타 단말 장치
22,25 : 데이타 보안 장치 41 : 직렬/병렬 변환 및 수신회로부
42 : 병렬/직렬 변환 회로부 43 : 신호처리소자
44 : 직렬/병렬 변환 회로 45 : 병렬/직렬 변환 및 송신 회로부
46 : 초기화값 송출 회로부 47 : 송신허가신호 감지 및 송출 회로부
48 : 캐리어 디텍터 감지 및 송출 회로부
49 : 직렬/병렬 변환 회로부 50 : 초기화값 수신 회로부
51 : 병렬/직렬 변환 회로부 52 : 신호 처리 소자
53 : 직렬/병렬 변환 회로부 54 : 병렬/직렬 변환 및 수신 회로부
본 발명은 데이타 보안 장치로서 데이타 송신측 장치와 데이타 수신측 장치로 구성되어 있다.
송신측 장치는, 송신 데이타를 보안장치에서 암호화할 수 있는 속도로 정합하기 위해 직렬로 입력되는 데이타 단말장치로부터의 데이타를 병렬로 변환하여 주기 위한 직렬/병렬 변환 및 수신회로부; 상기 직렬/병렬 변환 및 수신회로부로 부터 전달받은 병렬 데이타를 다시 직렬 데이타로 변환하여 속도 정합하여 제공하는 병렬/직렬 변환회로부; 상기 병렬/직렬 변환회로부로 부터의 데이타를 암호화 하기 위해 암호화 알고리즘을 수행하는 신호 처리 소자 송신부; 상기 신호 처리 소자 송신부에서 암호화하여 직렬 송신 단자에서 직렬로 송신하는 데이타를 수신하여 병렬 데이타로 출력하는 직렬/병렬 변환 회로부; 상기 직렬/병렬 변환 회로부로 부터 수신한 데이타를 망으로 전송하기 위한 속도로 정합하여 주는 병렬/직렬 변환 및 송신 회로부; 데이타 회선 종단 장치(모뎀)가 송출하는 전송 준비 완료 신호(CTS)를 감지하여 이를 데이타 단말장치로 송출하는 전송 준비 완료 신호 감지 및 송출 회로; 및 상기 전송 준비 완료 신호 감지 및 송출 회로가 전송준비 완료신호를 수신하면, 수신측에서 데이타 복호화시에 사용하도록 송신 데이타 암호화시에 사용한 초기화 값을 상기 신호처리 소자 송신부와 망으로 송출하는 초기화 값 송출회로를 포함한다.
수신측 장치는, 데이타회선 종단장치(모뎀)로 부터 수신하는 복호화할 수 있는 속도로 정합하여 주기 위하여 직렬로 입력되는 데이타를 병렬로 변환하는 제1 직렬/병렬 변환 회로부; 상기 제1 직렬/병렬 변환회로부로 부터 전달받은 병렬 데이타를 다시 직렬로 변환하여 복호화를 위해 출력하는 병렬/직렬 변환 회로부; 반송파 검출신호를 검출하여 데이타 단말장치로 전달하는 반송파 검출 및 송출 회로; 상기 반송파 검출 및 송출회로에서 반송파를 검출하면 송신측에서 암호화시 사용한 초기화 값을 수신하여 전달하는 초기화값 수신회로; 상기 초기화값 수신회로로부터의 초기화 값과 병렬/직렬 변환회로부의 출력 데이타를 입력받아 송신측에서 암호화한 데이타를 복호화하여 제공하는 신호처리소자 수신부; 상기 신호처리소자 수신부에서 복호화하여 직렬로 송신하는 데이타를 병렬로 변환하여 주는 제2 직렬/병렬 변환 회로부; 및 상기 제2 직렬/병렬 변환 회로부로 부터 병렬로 수신한 데이타를 데이타 단말장치가 수신할 수 있는 직렬 데이타 스트림으로 변환하여 전송하여 주는 병렬/직렬 변환 회로 및 수신회로부를 포함한다.
이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 은 데이타를 암호화하지 않는 경우의 일반적인 통신망 구성도로서, 공중 데이타망을 이용하여 데이타 통신시 데이타 단말 장치(11)와 데이타 회선 종단 장치(12)로 구성하여 데이타를 교환한다.
도 2 는 데이타를 암호화하여 전송하는 경우의 통신망 구성도로서, 데이타 단말 장치(21)와 데이타 회선 종단 장치(23)간에 공중 데이타 망을 이용하여 데이타 통신시에 호제어 절차인 V.24 인터페이스를 만족하는 데이타 보안 장치(22)를 구성하여 송신시에는 데이타를 암호화하여 전송하고 수신시에는 데이타를 복호화하여 수신하는 경우의 구성도이다.
본 발명은 도 1 과 같은 구성도에서의 데이타 단말 장치(21)와 데이타 회선 종단장치(22)간에 호설정 제어 절차인 V.24 인터페이스를 만족하는 데이타 보안 장치를 개발하여 도 2 와 같은 구성에 의해 신뢰성있는 데이타 교환이 가능하도록 하였다.
도 3 은 데이타 단말 장치(21), 데이타 보안 장치(22), 데이타 회선 종단 장치(23)간에 V.24 인터페이스를 만족하는 호설정 제어 절차의 흐름도이다.
도면을 참조하여 호설정 및 데이타 송,수신 과정을 상세히 설명한다.
데이타 단말 장치(21)와 데이타 회선 종단 장치(23)는 초기화시에 데이타 단말 장치(21)가 데이타 회선 종단 장치(23)로 데이타 단말 준비 신호(DTR)를 송출하여 데이타 단말 장치가 데이타를 송,수신할 준비가 완료되었음을 알린다. 이 신호를 받은 데이타 회선 종단 장치(23)는 데이타 설정 준비 완료 신호(DSR)를 데이타 단말 장치(21)로 송출한다. 이러한 상태에서 데이타 단말 장치와 데이타 회선 종단 장치는 데이타를 송,수신할 준비가 완료되어 있는 것이다. 데이타 단말 장치(21)가 송신할 데이타가 있을 시에 데이타 회선 종단 장치(23)로 데이타 송신 요구 신호(RTS)신호를 송출한다. 이 신호를 수신한 데이타 회선 종단 장치(23)는 망을 통하여 상대방 수신측 데이타 회선 종단 장치(24)로 송신할 데이타가 있음을 알리는 반송파 신호를 송출한다. 이 신호를 수신한 수신측 데이타 회선 장치(24)는 반송파를 검출한 후, 반송파 검출 신호를 데이타 보안 장치(25)로 송출하여 송신측 데이타 단말 장치(21)가 송신할 데이타가 있음을 알린다. 반송파 검출 신호(CD)를 검출한 데이타 보안 장치(25)는 상대측이 송신할 데이타가 있음을 감지하고 데이타를 수신할 준비를 한다. 데이타 회선 종단 장치(23)는 데이타 보안 장치(22)로 상기 장치(23)가 데이타 전송 준비 완료되었으므로 데이타를 송신해도 좋다는 전송 준비 완료 신호(CTS)을 데이타 보안 장치(22)로 송출한다.
데이타 보안 장치(22)에서는 데이타 암호화시에 사용할 초기화 값(Initial Value)을 상대 수신측 데이타 보안 장치(25)에서 복호화 시에 동일한 값으로 사용할 수 있도록 암호화시에 사용할 초기화 값(IV)을 망을 통하여 전송하여 주며, 송신측 데이타 단말 장치(21)로는 데이타 수신 준비 완료가 되었음을 알리는 전송 준비 완료 신호(CTS) 신호를 송신측 데이타 단말 장치로 송출한다.
한편 초기화 값을 수신한 수신측 데이타 보안 장치(25)는 수신측 데이타 단말 장치(26)로 반송파 검출 신호(CD)를 송출하여 상기 장치(26)가 데이타 수신 준비를 하도록 알린다. 상기와 같은 과정을 거쳐 호처리 경로가 설정된 후 데이타 단말 장치(21)가 데이타를 송신하면 데이타 보안 장치(22)에서 데이타를 암호화한 후 데이타 회선 종단 장치(23)로 암호문를 송신하게 된다. 데이타 회선 종단 장치에서는 수신한 암호문을 망에 전송할 수 있는 형태의 신호로 바꾸어 망으로 전송하여 준다. 수신측 데이타 회선 종단 장치(24)에서는 암호문을 수신하여 데이타 보안 장치(25)의 수신부로 송신하여 준다.
상기 장치(25)의 수신부에서는 암호문을 복호화하여 평문으로 변환한 후에 데이타 단말 장치(26)로 데이타를 송신하여 준다. 데이타 단말 장치(26)는 상기와 같은 과정을 거쳐 송신 데이타 단말 장치(21)가 송신한 데이타를 수신하게 된다. 역으로 상기의 설명에서 수신측의 데이타 단말 장치(26)가 송신한 데이타도 상기와 같은 호처리 설정 과정을 거쳐 상대측 데이타 단말 장치(21)가 수신하게 된다.
도 5 는 본 발명에 따른 데이타 보안 장치의 구성도로서, 도면을 참조하여 데이타 암호화 및 복호화 과정을 상세히 설명한다.
본 발명은 내부적으로 송신장치 및 수신장치로 구분되는데, 송신장치는 직렬/병렬 변환 및 수신 회로부(31), 병렬/직렬 변환 회로부(32), 신호처리소자 송신부(33), 직렬/병렬 변환 회로부(34), 병렬/직렬 변환 및 송신 회로부(35), 초기화값 송출 회로(36), 전송 준비 완료 신호 감지 및 송출 회로(37)를 구비한다.
또한 수신장치는, 반송파 검출 및 송출 회로(38), 직렬/병렬 변환 회로부(39), 초기화 값 수신회로(40), 병렬/직렬 변환 회로부(41), 신호처리소자 수신부(42), 직렬/병렬 변환 회로부(43), 병렬/직렬 변환 회로 및 수신 회로부(44)를 구비한다.
위와 같은 송신장치의 구성 요소별 구성 및 동작을 살펴보면 다음과 같다. 직렬/병렬 변환 회로부 및 수신 회로부(31)는 64비트 쉬프트 레지스터로 구성되어 있으며 데이타 단말 장치가 송신하는 9600bps 속도의 비동기 직렬 데이타의 시작 비트의 하강 모서리를 기준으로 64비트가 수신되면 이 데이타를 64비트의 쉬프트 레지스터로 구성된 병렬/직렬 변환 회로부(32)로 전달하여 준다.
상기 병렬/직렬 데이타 변환부(32)에서는 병렬로 전달 받은 64비트의 데이타를 신호처리소자 송신부(33)의 입력 단자가 수신할 수 있는 속도로 정합하여 주기 위해 614KHz 클럭으로 데이타를 신호 처리 소자의 직렬 수신 단자(RxD)로 데이타를 64비트 단위로 입력하여 준다.
상기 신호 처리 소자 송신부(33)에서는 64 비트 단위로 입력되는 데이타를 미국 표준 데이타 암호화 방식인 DES(Data Encryption Standard) 알고리즘으로 데이타를 암호화하여 준다. DES알고리즘의 기본 구성은 최초 64 비트의 평문의 각 비트 순서를 바꾸기 위한 초기 순열, 순열과 치환으로 이루어진 암호화 과정을 16회 반복하여 수행하는 부분 및 각 비트 순서를 다시 초기 순열의 역배열로 바꾸는 최종 순열로 이루어 진다. 본 발명에서는 신호 처리 소자로서 DSP56001을 사용하여 C 언어로 DES 알고리즘을 개발하여 실시간적으로 암호화 처리가 가능하게 프로그램을 개발하였다. 상기의 과정을 거쳐 암호화된 데이타는 신호 처리 소자의 직렬 송신 단자(RxD)를 통해 직렬/병렬 변환 회로(34)로 출력하여 준다.
상기 직렬/병렬 변환 회로부(34)에서는 직렬로 입력되는 데이타를 614KHz 클럭으로 트리거링하여 입력받아 64 비트 단위의 병렬 데이타로 병렬/직렬 변환 및 송신 회로부(35)로 전달하여 준다.
상기 병렬/직렬 변환 및 송신 회로부(35)에서는 상기 직렬/병렬 변환회로부(34)로 부터 전달 받은 데이타를 9600KHz 속도의 클럭으로 망으로 전송하여 준다.
전송신호 준비완료신호 감지 및 송출 회로(37)는 호설정시에 데이타 회선 종단 장치(23)가 보내는 송신 허가 신호(CTS)를 감지한 후 이를 초기화값 송출 회로(36)로 알려주어 수신 데이타 보안 장치(25)가 데이타 복호화시에 사용하도록 송신 데이타 암호화시에 사용한 초기화 값을 수신 데이타 보안 장치(25)로 송출하여 준다.
다음으로 수신장치의 구성 요소별 구성을 살펴보면 다음과 같다.
반송파 검출 및 송출 회로(38)에서는 데이타 회선 종단 장치(24)로 부터 반송파 검출 신호를 수신하면 이를 초기화값 수신회로(40)로 알려주어 다음에 수신되는 데이타가 초기화값이므로 이를 복호화시에 사용할 수 있도록 하여 준다.
직렬/병렬 변환 회로부(39)는 64비트의 쉬프트 레지스터로 구성되어 있으며 데이타 회선 종단 장치로 부터 직렬로 입력되는 9600 bps속도의 비동기 데이타를 64비트 단위로 수신하여 64비트의 쉬프트 레지스터로 구성된 병렬/직렬 데이타 변환부(41)로 전달하여 준다.
상기 병렬/직렬 데이타 변환부(41)에서는 병렬로 전달 받은 64비트의 데이타를 신호 처리 소자 수신부(42)의 입력 단자가 수신할 수 있는 속도로 정합하여 주기 위해 614KHz 클럭으로 데이타를 신호 처리 소자 수신부(42)의 직렬 수신 단자(RxD)로 데이타를 64비트 단위로 입력하여 준다.
신호 처리 소자 수신부(42)에서는 DES(Data Encryption Standard) 알고리즘으로 암호화된 데이타를 복호화하여 이를 직렬 송신 단자(TxD)를 통해 직렬/병렬 변환 회로부(43)로 송신하여 준다.
상기 직렬/병렬 변환 회로부(43)는 64비트의 쉬프트 레지스터로 구성되어 있으며 신호 처리 소자(42)의 직렬 송신 단자로부터 614KHz의 속도로 데이타를 수신하며 수신한 데이타가 64비트가 되면 이를 병렬로 변환하여 병렬/직렬 변환 및 수신 회로부(44)로 전달하여 준다.
상기 병렬/직렬 변환 및 수신 회로부(44)는 64비트 쉬프트 레지스터로 구성되어 있으며 직렬/병렬 변환 회로부(43)로 부터 전달받은 64비트의 병렬 데이타를 데이타 단말 장치가 수신할 수 있는 9600bps 속도의 비동기 직렬 데이타로 변환하여 데이타 단말 장치로 송신하여 준다. 상기와 같은 과정을 거쳐 수신측 단말에서는 송신측 단말이 암호화하여 송신한 데이타를 복호화한 데이타로 복구하여 수신한다.
본 발명은 공중망을 이용한 개인용 컴퓨터간의 데이타 전송에 있어서 V.24 정합 규격을 만족하는 데이타 보안 장치를 구현하여 데이타를 암호화하여 전송함으로써 제삼자가 망에 접근하여 정보를 습득하더라도 정보의 해석이 불가능하게 하여 정보의 유출을 방지하고 통신의 신뢰도를 향상시킴으로써 정보의 불법 유출 방지에 대한 기대 효과를 향상시켰다.

Claims (11)

  1. 송신 데이타를 보안장치에서 암호화할 수 있는 속도로 정합하기 위해 직렬로 입력되는 데이타 단말장치로부터의 데이타를 병렬로 변환하여 주기 위한 직렬/병렬 변환 및 수신회로부(31);
    상기 직렬/병렬 변환 및 수신회로부(31)로 부터 전달받은 병렬 데이타를 다시 직렬 데이타로 변환하여 속도 정합하여 제공하는 병렬/직렬 변환회로부(32);
    상기 병렬/직렬 변환회로부(32)로 부터의 데이타를 암호화 하기 위해 암호화 알고리즘을 수행하는 신호 처리 소자 송신부(33);
    상기 신호 처리 소자 송신부(33)에서 암호화하여 직렬 송신 단자에서 직렬로 송신하는 데이타를 수신하여 병렬 데이타로 출력하는 직렬/병렬 변환 회로부(34);
    상기 직렬/병렬 변환 회로부(34)로 부터 수신한 데이타를 망으로 전송하기 위한 속도로 정합하여 주는 병렬/직렬 변환 및 송신 회로부(35);
    데이타 회선 종단 장치(모뎀)가 송출하는 전송 준비 완료 신호(CTS)를 감지하여 이를 데이타 단말장치로 송출하는 전송 준비 완료 신호 감지 및 송출 회로(37); 및
    상기 전송 준비 완료 신호 감지 및 송출 회로(37)가 전송 준비 완료 신호를 수신하면, 수신측에서 데이타 복호화시에 사용하도록 송신 데이타 암호화시에 사용한 초기화 값을 상기 신호처리 소자 송신부(33)와 망으로 송출하는 초기화 값 송출회로(36)를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신측 데이타 보안장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 직렬/병렬 변환 회로부 및 수신 회로부(31)는 64비트 쉬프트 레지스터로 구성되어 데이타 단말 장치가 송신하는 9600bps 속도의 비동기 직렬 데이타의 시작 비트의 하강 모서리를 기준으로 수신하는 것을 특징으로 하는 송신측 데이타 보안장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 병렬/직렬 데이타 변환부(32)에서는 병렬로 전달받은 64비트의 데이타를 614KHz 클럭으로 트리거링하여 상기 신호처리소자 송신부(33)로 64비트 단위로 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 송신측 데이타 보안장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 신호 처리 소자 송신부(33)는 입력되는 데이타를 미국 표준 데이타 암호화 방식인 DES(Data Encryption Standard) 알고리즘으로 데이타를 암호화하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 송신측 데이타 보안장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 직렬/병렬 변환 회로부(34)는 신호처리 소자 송신부(33)로 부터 직렬로 입력되는 데이타를 614KHz로 트리거링하여 입력받아 64 비트 단위의 병렬 데이타로 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 송신측 데이타 보안장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 병렬/직렬 변환 및 송신 회로부(35)에서는 상기 직렬/병렬 변환회로부(34)로 부터 전달 받은 64 비트의 병렬 데이타를 9600KHz 속도의 클럭으로 망으로 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 송신측 데이타 보안장치.
  7. 데이타회선 종단장치(모뎀)로 부터 수신하는 데이타를 복호화할 수 있는 속도로 정합하여 주기 위하여 직렬로 입력되는 데이타를 병렬로 변환하는 제1 직렬/병렬 변환 회로부(39);
    상기 제1 직렬/병렬 변환회로부(39)로 부터 전달받은 병렬 데이타를 다시 직렬로 변환하여 복호화를 위해 출력하는 병렬/직렬 변환 회로부(41);
    반송파 검출신호를 검출하여 데이타 단말장치로 전달하는 반송파 검출 및 송출 회로(38);
    상기 반송파 검출 및 송출회로(38)에서 반송파를 검출하면 송신측에서 암호화시 사용한 초기화 값을 수신하여 전달하는 초기화값 수신회로(40);
    상기 초기화값 수신회로(40)로부터의 초기화 값과 병렬/직렬 변환회로부(41)의 출력 데이타를 입력받아 송신측에서 암호화한 데이타를 복호화하여 제공하는 신호처리소자 수신부(42);
    상기 신호처리소자 수신부(42)에서 복호화하여 직렬로 송신하는 데이타를 병렬로 변환하여 주는 제2 직렬/병렬 변환 회로부(43); 및
    상기 제2 직렬/병렬 변환 회로부(43)로 부터 병렬로 수신한 데이타를 데이타 단말장치가 수신할 수 있는 직렬 데이타 스트림으로 변환하여 전송하여 주는 병렬/직렬 변환 회로 및 수신회로부(44)
    를 포함하는 수신측 데이타 보안장치
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 직렬/병렬 변환 회로부(39)는 데이타 회선 종단 장치로 부터 직렬로 입력되는 9600 bps속도의 비동기 데이타를 64비트 단위로 수신하도록 64비트의 쉬프트 레지스터로 구성된 것을 특징으로 하는 수신측 데이타 보안장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 병렬/직렬 데이타 변환부(41)는 병렬로 전달 받은 64비트의 데이타를 614KHz 클럭으로 트리거링하여 입력받아 64비트 단위로 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수신측 데이타 보안장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 직렬/병렬 변환 회로부(43)는 64비트의 쉬프트 레지스터로 구성되어 신호 처리 소자 수신부(42)로 부터의 출력 데이타를 614KHz의 속도로 수신하며 수신한 데이타가 64비트가 되면 이를 병렬로 변환하여 출력하도록 하는 것을 특징으로 하는 수신측 데이타 보안장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 병렬/직렬 변환 및 수신 회로부(44)는 64비트 쉬프트 레지스터를 포함하여 제2 직렬/병렬 변환 회로부(43)로 부터 전달받은 64비트의 병렬 데이타를 데이타 단말 장치가 수신할 수 있는 9600bps 속도의 비동기 직렬 데이타로 변환하여 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수신측 데이타 보안장치.
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