KR100690431B1 - 스마트 카드를 위한 통신 보안 방법 및 이를 위한 통신장치 - Google Patents

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Abstract

스마트 카드를 위한 통신 보안 방법이 개시된다. 상기 통신 보안 방법은 제1인터페이스부와 제2인터페이스부를 구비하며 상기 제1인터페이스부를 통하여 스마트 카드와 통신하는 스마트 카드 판독 장치가 상기 제2인터페이스부를 통하여 통신할 것을 상기 스마트 카드에게 요청하는 단계; 상기 스마트 카드가 상기 요청에 응답하는 경우, 상기 스마트 카드 판독 장치가 사용자로부터 사용자 정보를 입력받는 단계; 및 상기 스마트 카드 판독 장치가 입력된 상기 사용자 정보를 인증한 후 상기 제2인터페이스부를 통하여 상기 스마트 카드와 통신하는 단계를 구비한다.

Description

스마트 카드를 위한 통신 보안 방법 및 이를 위한 통신 장치{Method of establishing communication security for smart card and communication apparatus for the same}
도 1은 스마트 카드가 스마트 카드 판독 장치에 삽입된 형태를 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 스마트 카드 판독 장치와 스마트 카드에 대한 블록도를 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 접속부의 단자들을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 스마트 카드의 데이터 전송 보안 방법에 대한 흐름도를 도시한 것이다.
도 5는 USB 인터페이스부에서 스마트 카드의 접속부로 출력하는 신호를 도시한 것이다.
본 발명은 스마트 카드(smart card)를 위한 통신 보안 방법 및 이를 위한 통신 장치에 관한 것으로, 특히 스마트 카드에 저장된 데이터에 접근할 때, 범용 직 렬 버스(Universal Serial Bus, USB) 인터페이스를 통해 데이터 전송을 보호하는 통신 보안 방법 및 이를 위한 통신 장치에 관한 것이다.
스마트 카드 기술은 ISO(International Standards Organization)와 IEC(International Electronic Committee)의 JTC1(Joint Technical Committee 1)에서 정의 및 통제하는 업계 표준이다. 1987년 발표된 국제 표준 ISO/IEC 7816의 시리즈는 2003년 최신 버전으로 업데이트되었으며 물리적 속성, 물리적 접촉, 전자 신호 및 전송 프로토콜, 커맨드(command), 보안 아키텍처, 애플리케이션 식별자 그리고 일반적인 데이터 요소를 비롯해 스마트 카드의 다양한 측면을 정의하고 있다.
스마트 카드는 집적 회로(IC)가 내장된 플라스틱 카드이다. 스마트 카드는 신용 카드와 비슷하다. SIM(Subscribe Identification Module) 카드로 사용하면 플라스틱 카드는 휴대폰 내에 충분히 들어갈 만큼 작다.
이동통신에 있어서 스마트카드는 가입자를 식별하기 위한 ID 카드 기능과 전자요금의 과금 정보를 처리하는 기능을 갖는 카드로서 유럽 대다수의 국가에서 이용되고 있다. 통신용 스마트카드는 사용되는 네트워크의 종류에 따라 분류되는데, GSM 환경에서는 사용자 인증과 로밍 기능을 탑재한 사용자 인증 모듈(Subscriber Identify Module, SIM) 카드가 필수 규격이다. 따라서 통신서비스사업자는 SIM 카드를 발급하고, 가입자는 SIM 카드 한 장만 들고 다니면서 언제 어디서나 휴대 단말기를 구해 자유롭게 서비스를 이용할 수 있다.
SIM 카드는 현재 유럽 GSM 방식의 이동통신서비스사업자들을 중심으로 미래 수익기반인 데이터 서비스를 구현할 핵심 플랫폼으로 발전하고 있다. 특히, 이동통 신사업자들의 경우 모바일 전자상거래를 무선인터넷 전략의 중요 축으로 선정, 각종서비스를 제공하려 하고 있다. 이러한 데이터 서비스를 제공하기 위해서 SIM카드에 USB 인터페이스가 채택되었다. USB 인터페이스는 대용량의 고속 데이터 전송을 가능하게 한다.
그러나 스마트 카드는 주민등록번호, 신용카드번호 혹은 과금 정보와 같이 보안이 필요한 데이터를 저장하고 있으므로, 이러한 데이터에 접근하는 경우에는 보안 기능을 추가할 필요가 있다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 스마트 카드에 저장된 데이터에 접근할 때 사용자 인증이 이루어지면 USB 인터페이스를 통해 데이터를 전송하는 통신 보안 방법 및 이를 위한 통신 장치를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 통신 보안 방법은 제1인터페이스부와 제2인터페이스부를 구비하며 상기 제1인터페이스부를 통하여 스마트 카드와 통신하는 스마트 카드 판독 장치가 상기 제2인터페이스부를 통하여 통신할 것을 상기 스마트 카드에게 요청하는 단계; 상기 스마트 카드가 상기 요청에 응답하는 경우, 상기 스마트 카드 판독 장치가 사용자로부터 사용자 정보를 입력받는 단계; 및 상기 스마트 카드 판독 장치가 입력된 상기 사용자 정보를 인증한 후 상기 제2인터페이스부를 통하여 상기 스마트 카드와 통신하는 단계를 포함한다.
상기 제2인터페이스부를 통하여 상기 스마트 카드와 통신하는 단계는 상기 스마트 카드 판독 장치가 상기 스마트 카드에 저장된 사용자 정보를 요청하고 수신하는 단계; 및 상기 스마트 카드 판독 장치가 상기 사용자로부터 수신한 상기 사용자 정보와 상기 스마트 카드로부터 수신한 상기 사용자 정보를 비교하여 서로 동일한지의 여부를 단계를 포함한다.
상기 제1인터페이스부는 ISO 7816 규격의 인터페이스로 동작하고 상기 제2인터페이스부는 USB 규격의 인터페이스로 동작한다. 상기 통신 보안 방법은 상기 스마트 카드 판독 장치가 상기 제2인터페이스부를 종료할 것을 상기 스마트 카드에게 요청하는 단계; 및 상기 스마트 카드가 상기 요청에 대해 응답하면, 상기 스마트 카드 판독 장치는 상기 제1인터페이스부로만 상기 스마트 카드와 통신하는 단계를 더 포함한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 스마트 카드 판독 장치는 제1인터페이스부; 제2인터페이스부; 일측이 상기 제1인터페이스부와 상기 제2인터페이스부에 공동으로 연결되고 타측은 외부에 연결되는 접속부; 및 상기 제1인터페이스부를 통하여 통신하는 동안 상기 제2인터페이스부를 통해 통신하고자하는 경우, 사용자 정보를 입력받고 입력된 상기 사용자 정보를 인증하기 위한 제어부를 포함한다.
상기 제어부는 상기 제1인터페이스부를 통해 외부에 상기 사용자 정보를 요청하여 수신하고, 사용자가 입력한 사용자 정보와 상기 외부로부터 수신된 사용자 정보가 동일한지를 판별하여 상기 사용자가 입력한 상기 사용자 정보를 인증한다.
상기 제1인터페이스부는 ISO 7816 규격의 인터페이스로 동작하고, 상기 제2인터페이스부는 USB 규격의 인터페이스로 동작한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 스마트 카드가 스마트 카드 판독 장치에 삽입된 형태를 도시한 것이다. 스마트 카드 판독 장치(2)는 스마트 카드(1)와 접촉하여 스마트 카드(1)로부터 필요한 정보를 독출하여 사용자 확인 또는 과금과 같은 동작을 수행한다.
도 2는 도 1의 스마트 카드 판독 장치(2)와 스마트 카드(1)에 대한 블록도를 도시한 것이다.
도시된 스마트 카드 판독 장치(2)는 제1제어부(20), 입출력부(21), ISO 7816 인터페이스부(22), USB 인터페이스부(23) 및 접속부(24)를 포함한다.
제1제어부(20)는 보통 ISO 7816 인터페이스부(22)를 통해 스마트 카드 장치(1)와 통신하고, 필요한 경우 USB 인터페이스부(23)를 통해 스마트 카드 장치(1)와 통신한다. 입출력부(21)는 사용자로부터 키패드 또는 터치스크린 등과 같은 입력수단(미도시)을 통해 데이터를 입력받거나, LCD 또는 스피커 등과 같은 출력수단(미도시)를 통해 사용자에게 데이터를 디스플레이하거나 음성으로 출력한다.
도 2에 도시된 스마트 카드 장치(1)는 제2제어부(10), 저장부(11), 암호화부(12), I/O부(13) 및 접속부(14)를 포함한다.
제2제어부(10)는 접속부(14) 및 I/O부(13)를 통해 입력된 커맨드를 분석하여 처리한다. 암호화부(12)는 보안이 필요한 데이터, 예를 들어, 사용자 정보 또는 과 금 정보 등과 같은 데이터를 암호화하여 저장부(11)에 저장하고, 저장부(11)에 저장된 보안 데이터를 복호화한다. 암호화 방식으로는 DES(Data Encryption Standard) 또는 RSA(Rivest, Shamir, and Adleman)와 같은 종래의 암호화 방식이 사용될 수 있다.
접속부(14)는 스마트 카드 판독 장치(2)의 접속부(24)와 접촉되는 복수의 단자들을 포함한다. 도 3은 도 2의 접속부(14)의 단자들을 도시한 것이다. 도시된 접속부(14)에서 참조번호 31은 USB 규격의 인터페이스로 동작하는 USB 인터페이스부(22)에 사용되는 단자들을 나타내고, 참조번호 32는 ISO 7816 규격의 인터페이스로 동작하는 ISO 7816 인터페이스부(23)에 사용되는 단자들을 나타낸다.
VCC 단자는 공급 전압, RST 단자는 리셋(reset), CLK 단자는 클럭, GND 단자는 접지 전압, VPP 단자는 프로그래밍 전압(programming voltage) 그리고 I/O 단자는 데이터 입/출력을 위한 단자이다. 또한, AUX1 단자, AUX2 단자는 ISO 7816 인터페이스에 사용되는 경우 예비 단자이지만, USB 인터페이스에 사용되는 경우 각각 D+, D-의 신호단자로 사용된다.
접속부(14)가 접속부(24)를 통하여 ISO 7816 인터페이스부(22)에 접속되는 경우, VPP 단자는 사용되지않으며, RST 단자, CLK 단자 및 I/O 단자는 ISO 7816-3 규격에 정의된 전기적 특성의 신호들이 공급된다.
접속부(14)가 접속부(24)를 통하여 USB 인터페이스부(23)에 접속되는 경우, AUX1 단자, AUX2 단자에는 USB 규격에 정의된 전기적 특성의 D+, D- 신호들이 공급된다.
도 4는 본 발명에 따른 스마트 카드의 데이터 전송 보안 방법에 대한 흐름도를 도시한 것이다.
제1제어부(20)가 ISO 7816 인터페이스부(22)를 통해 스마트 카드(1)와 통신하는 동안(40단계), 스마트 카드(1)로부터 특정 데이터를 전송받고자하는 경우 USB 인터페이스 인에이블(enable) 커맨드를 제2제어부(10)에 전송하여 USB 인터페이스부(23)를 통해 통신할 것을 요청한다(41단계). 제2제어부(10)는 수신한 USB 인터페이스 인에이블 커맨드를 분석 및 확인하고 제1제어부(20)에 응답한다.
제1제어부(20)는 사용자에게 사용자를 확인할 수 있는 사용자 정보를 입력할 것을 요청한다(42단계). 사용자에 의하여 사용자 정보가 입력되면, 제1제어부(20)는 제2제어부(10)에게 사용자 정보를 요청하고, 제2제어부(10)는 저장부(11)에 저장되고 암호화부(12)에 의해 역암호화된 사용자 정보를 제1제어부(20)에게 전송한다. 제1제어부(20)는 사용자에 의하여 입력된 사용자 정보와 제2제어부(10)로부터 수신된 사용자 정보를 비교하여 사용자가 적법한 사용자인지를 판별한다(43단계).
인증 결과 적법한 사용자가 아닌 것으로 판별되면, 제1제어부(20)는 입출력부(21)를 통하여 에러 메시지를 출력한다(44단계). 적법한 사용자로 인증되었다면, 제1제어부(20)는 USB 인터페이스부(23)를 통해 제2제어부(10)에 원하는 데이터를 요청하여 전송받는다(45단계). 데이터의 전송은 벌크 전달 모드(bulk transfer mode) 또는 제어 전달 모드(control transfer mode)로 이루어질 수 있다.
도 5는 USB 인터페이스부(23)에서 스마트 카드(1)의 접속부(14)로 출력하는 신호를 도시한 것이다.
접속부(14)에서 D+ 및 D- 단자는, ISO 7816 인터페이스의 경우 풀다운(pull-down), 즉 논리 로우 레벨(L) 상태이다. 그러나 USB 인터페이스인 경우 D+ 단자 또 는 D- 단자는 논리 하이 레벨(H)이어야 한다.
따라서 ISO 7816 인터페이스부(22)의 경우 D+ 단자 또는 D-단자에 풀다운 레지스터(미도시)가 연결되어있다면, USB 인터페이스부(23)에는 D+ 단자 혹은 D- 단자에 풀업(pull-up) 레지스터(미도시)를 연결함으로써 D+ 단자 또는 D- 단자에 논리 하이 레벨 신호를 제공할 수 있다.
도시된 바에 따르면, USB 동작을 시작하기위해 활성화 구간(activation period, 51) 동안 RST 단자는 로우 레벨(L), CLK 단자는 로우 레벨이 된다. 또한 VCC는 USB 규격에서 정의한 전압 레벨로 변하며, I/O단자는 수신 모드(reception mode)가 된다.
참조번호 52는 4.01V를 나타내는 타임 포인트이고, VCC는 4.01V보다 큰 T1 포인트에서 USB 어태치먼트 구간(attachemnt period)이 시작된다. T1포인트에서 RST 단자 및 CLK 단자는 논리 하이 레벨(H)로 변하고, I/O는 A 및 Z 상태중 어느 상태에도 있을 수 있다. USB 어태치먼트 구간이 100ms이상이고, D+ 또는 D- 가 하이레벨로 되면 USB 데이터 전송 상태가 된다. D+가 하이레벨인 경우 고속 데이터 전송이 가능하고, D-가 하이레벨이면 D+가 하이레벨인 경우보다 저속의 데이터 전송이 가능하다.
USB 인터페이스부(23)가 연결이 되면, 제1제어부(20)는 필요에 따라 ISO 7816 인터페이스부(22) 또는 USB 인터페이스부(23)를 통해 커맨드 또는 데이터를 전송할 수 있다(46단계).
필요한 데이터의 전송이 완료되면, 제1제어부(20)는 USB 인터페이스 디스에 이블(disable) 커맨드를 전송하여 USB 인터페이스를 종료할 것을 요청한다(47단계). 제2제어부(10)는 USB 인터페이스 디스에이블(disable) 커맨드를 분석 및 확인하고, 제1제어부(20)에 응답한다. 제1제어부(20)는 ISO 7816 인터페이스부(22)를 통해서만 제2제어부(10)와 통신한다(49단계).
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플라피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명에 대해 상기 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명에 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야할 것이다.
본 발명에 따르면, 스마트 카드로부터 보안이 필요한 데이터를 수집할 때 사용자 인증을 수행함으로써 적법한 사용자인지를 판단한 다음 대용량의 보안을 요구하는 데이터를 전송하므로 보다 안전한 데이터 전송이 이루어질 수 있다.

Claims (9)

  1. 제1인터페이스부와 제2인터페이스부를 구비하며 상기 제1인터페이스부를 통하여 스마트 카드와 통신하는 스마트 카드 판독 장치가 상기 제2인터페이스부를 통하여 통신할 것을 상기 스마트 카드에게 요청하는 단계;
    상기 스마트 카드가 상기 요청에 응답하는 경우, 상기 스마트 카드 판독 장치가 사용자로부터 사용자 정보를 입력받는 단계; 및
    상기 스마트 카드 판독 장치가 입력된 상기 사용자 정보를 인증한 후 상기 제2인터페이스부를 통하여 상기 스마트 카드와 통신하는 단계를 포함하는 통신 보안 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2인터페이스부를 통하여 상기 스마트 카드와 통신하는 단계는,
    상기 스마트 카드 판독 장치가 상기 스마트 카드에 저장된 사용자 정보를 요청하고 수신하는 단계; 및
    상기 스마트 카드 판독 장치가 상기 사용자로부터 수신한 상기 사용자 정보와 상기 스마트 카드로부터 수신한 상기 사용자 정보를 비교하여 서로 동일한지의 여부를 단계를 포함하는 통신 보안 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1인터페이스부는 ISO 7816 규격의 인터페이스로 동작하고 상기 제2인터페이스부는 USB 규격의 인터페이스로 동작하는 통신 보안 방법.
  5. 제1항, 제2항, 또는 제4항에 있어서, 상기 통신 보안 방법은,
    상기 스마트 카드 판독 장치가 상기 제2인터페이스부를 종료할 것을 상기 스마트 카드에게 요청하는 단계; 및
    상기 스마트 카드가 상기 요청에 대해 응답하면, 상기 스마트 카드 판독 장치는 상기 제1인터페이스부로만 상기 스마트 카드와 통신하는 단계를 더 포함하는 통신 보안 방법.
  6. 제1인터페이스부;
    제2인터페이스부;
    일측이 상기 제1인터페이스부와 상기 제2인터페이스부에 공동으로 연결되고 타측은 외부에 연결되는 접속부; 및
    상기 제1인터페이스부를 통하여 통신하는 동안 상기 제2인터페이스부를 통해 통신하고자하는 경우, 사용자 정보를 입력받고 입력된 상기 사용자 정보를 인증하기 위한 제어부를 포함하는 스마트 카드 판독 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1인터페이스부를 통해 외부에 상기 사용자 정보를 요청하여 수신하고, 사용자가 입력한 사용자 정보와 상기 외부로부터 수신된 사용자 정보가 동일한지를 판별하여 상기 사용자가 입력한 상기 사용자 정보를 인증하는 스마트 카드 판독 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1인터페이스부는 ISO 7816 규격의 인터페이스로 동작하고, 상기 제2인터페이스부는 USB 규격의 인터페이스로 동작하는 스마트 카드 판독 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 접속부는 제1신호와 제2신호를 출력하는 제1단자와 제2단자를 포함하고,
    상기 제1인터페이스부는 상기 제1단자 또는 상기 제2단자에 연결되는 풀다운 레지스터를 더 포함하고,
    상기 제2인터페이스부는 상기 제1단자 또는 상기 제2단자에 연결되는 풀업 레지스터를 더 포함하는 스마트 카드 판독 장치.
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