KR100862185B1 - 암호화 알고리즘을 내장한 이모빌라이저 유닛 및 그이모빌라이저 유닛을 이용한 인증방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량에 장착된 이모빌라이저 시스템에서 트랜스폰더의 ID 코드를 복조 및 디코딩하여 엔진 ECU와 통신할 수 있도록 중간 매개체 역할을 하는 이모빌라이저 유닛에 관한 것이다.
본 발명에 따른 암호화 알고리즘을 내장한 이모빌라이저 유닛은, 배터리 전원을 소정의 전압으로 변환하여 주변 IC에 공급하는 전원공급부와, 엔진 ECU와 K-라인 통신 포맷에 맞추어 데이터를 상호 변환할 뿐만 아니라 데이터를 암호화하고 암호화된 데이터를 해독하는 MCU와, 상기 MCU에 연결되고 트랜스폰더의 LF 데이터를 디지털 데이터로, 디지털 데이터를 LF 데이터로 상호 변환하는 트랜스폰더 인터페이스와, 상기 MCU에 연결되고 트랜지스터 인터페이스로 스위칭에 의해 상기 엔진 ECU와 데이터를 송수신하는 엔진 ECU 인터페이스로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이모빌라이저 유닛, 도난 방지, 암호화 알고리즘, EKP, ELP

Description

암호화 알고리즘을 내장한 이모빌라이저 유닛 및 그 이모빌라이저 유닛을 이용한 인증방법{Immobilizer Unit}
본 발명은 차량에 장착된 이모빌라이저 시스템에서 트랜스폰더의 ID 코드를 복조 및 디코딩하여 엔진 ECU와 통신할 수 있도록 중간 매개체 역할을 하는 이모빌라이저 유닛에 관한 것이다.
차량의 도난을 방지하기 위하여 도어의 잠금 및 시동방지 기능을 원격으로 조절할 수 있는 이모빌라이저(Immobilizer)가 널리 사용되고 있다.
이모빌라이저란 허용된 키(key) 이외에는 차량 시동이 불가능하도록 한 장치로서, 키(key)에 삽입된 트랜스폰더(transponder)에 암호가 입력되어 있고, 엔진 ECU에도 동일한 암호가 입력되어, 시동을 위하여 키를 키홀에 삽입하면 트랜스폰더의 암호를 엔진 ECU가 읽은 후, 판독하여 동일한 암호일 경우에만 시동이 가능하도록 한 것이다.
도 1은 일반적인 이모빌라이저 시스템의 개략적인 블록도로서, 이모빌라이저 유닛(2)은 키(1)에 내장된 트랜스폰더(4)의 ID 코드를 엔진 ECU(3)에 전달키 위해 디지털 신호로 변환한다.
도 2는 도 1에 나타낸 이모빌라이저 유닛의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 이모빌라이저 유닛(2)의 하드웨어 구성은 엔진 ECU(3)와 트랜스폰더 데이터 통신을 위한 MCU(2b), 리더(2e), 전원공급부(2c), 엔진 ECU 인터페이스(2d)로 구성된다.
상기 전원공급부(2c)는 배터리의 12V 전원을 5V로 변환하여 주변 IC에 전원을 공급한다.
MCU(2b)는 엔진 ECU(3)와 K-라인 통신 포맷에 맞추어 데이터를 상호 변환한다.
그리고 엔진 ECU 인터페이스(2d)는 트랜지스터 인터페이스로 스위칭에 의한 데이터를 송수신한다.
상기한 도 1과 도 2의 이모빌라이저 시스템의 통신 인증절차는 아래와 같다.
도 3은 종래 이모빌라이저 시스템에서 인증 절차 순서도이다.
도시된 바와 같이, 엔진 ECU(3)에서 이모빌라이저 유닛(2)으로 전원을 공급하여 키(1)에 설치된 트랜스폰더(4)에 IDE(Identifier)를 요구하고, 상기 이모빌라이저 유닛(2)의 인덕티브 안테나(2a)에 의해 형성된 유도된 전자기력에 의해 작동되는 트랜스폰더(4)가 4Byte IDE를 상기 이모빌라이저 유닛(2)으로 전송하며, 상기 이모빌라이저 유닛(2)은 전송된 4Byte IDE를 상기 엔진 ECU(3)로 전달한다(S302).
상기 엔진 ECU(3)는 수신된 IDE가 기존에 알고 있는 IDE인 경우 4Byte의 난수(Random Number)를 생성하여 이모빌라이저 유닛(2)을 통해 검증(Authentication) 요구 명령을 트랜스폰더(4)에 전송하는 한편 암호코드를 계산한다(S304).
그리고 트랜스폰더(4)는 검증 요구 명령에 따라 암호코드를 생성하여 상기 이모빌라이저 유닛(2)을 통해 엔진 ECU(3)로 전송한다(S306).
상기 엔진 ECU(3)는 상기 이모빌라이저 유닛(2)으로부터 전송된 암호코드와 상기 계산된 암호코드를 비교한다(S308).
상기 인증이 성공한 경우에는 차량 시동시 연료 공급 및 점화가 정상적으로 이루어져 시동이 걸리게 된다(S310).
상기 이모빌라이저 유닛(2)으로부터 전송된 암호코드와 상기 계산된 암호코드를 비교하여, 일치하지 않을 경우 연료 공급 및 점화를 불가능하게 함으로써 시동이 걸리지 않게 된다(S312).
이와 같이 종래 이모빌라이저 유닛(2)은 신호 변환 기능만 가지므로 키(1)와 엔진 ECU(3)만 교체하면 이모빌라이저 유닛(2)의 기능이 무력화되어 차량 도난이 용이한 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 이모빌라이저 유닛에 트랜스폰더의 ID 코드를 복조 및 디코딩하는 기능을 부가하여 트랜스폰더<->이모빌라이저 유닛<->엔진 ECU 3자 간에 암호화 통신이 가능하도록 함으로써 차량 도난 방지를 강화할 수 있는 암호화 알고리즘을 내장한 이모빌라이저 유닛 및 그 이모빌라이저 유닛을 이용한 인증방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 암호화 알고리즘을 내장한 이모빌라이저 유닛은, 배터리 전원을 소정의 전압으로 변환하여 주변 IC에 공급하는 전원공급부와, 엔진 ECU와 K-라인 통신 포맷에 맞추어 데이터를 상호 변환할 뿐만 아니라 데이터를 암호화하고 암호화된 데이터를 해독하는 MCU와, 상기 MCU에 연결되고 트랜스폰더의 LF 데이터를 디지털 데이터로, 디지털 데이터를 LF 데이터로 상호 변환하는 트랜스폰더 인터페이스와, 상기 MCU에 연결되고 트랜지스터 인터페이스로 스위칭에 의해 상기 엔진 ECU와 데이터를 송수신하는 엔진 ECU 인터페이스로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 암호화 알고리즘을 내장한 이모빌라이저 유닛을 이용한 인증방법은, 키에 내장된 트랜스폰더와 엔진 ECU가 중간 매개체인 이모빌라이저 유닛을 통해 트랜스폰더의 IDE를 요청하고 응답하는 제1단계와, 트랜스폰더의 메모리 데이터를 읽어들이는 제2단계와, 암호 잠금 패스워드(ELP)와 암호 키 패스워 드(EKP)를 가지고 트랜스폰더를 인증하는 제3단계를 수행하되;
상기 제3단계에서 이모빌라이저 유닛이 암호화 알고리즘을 이용해서 ELP를 생성하여 트랜스폰더에 전송함으로써 트랜스폰더에서 자체 생성한 ELP와 비교/판정하도록 하고, 암호화 알고리즘을 이용해서 가암호 키 패스(EKP')를 생성하여 트랜스폰더에서 전송한 가암호코드(EKP')와 비교/판정하며, 상기 EKP'가 서로 일치하는 경우에 암호화 알고리즘을 이용해서 EKP를 생성하여 엔진 ECU에 전송함으로써 엔진 ECU에서 자체 생성한 EKP와 비교/판정하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제 해결 수단에 의하면, 트랜스폰더<->이모빌라이저 유닛<->엔진 ECU 3자 간에 암호화 통신이 가능하도록 함으로써 차량 도난 방지를 강화할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 이모빌라이저 유닛의 블록도이다.
도시된 바와 같이, 이모빌라이저 유닛(20)의 내부는 전원공급부(22), MCU(21), 트랜스폰더 인터페이스(23), 엔진 ECU 인터페이스(24)를 포함하여 구성된다.
전원공급부(22)는 12V 배터리 전원을 5V로 변환하여 주변 IC에 전원을 공급한다.
MCU(21)는 엔진 ECU(30)와 K-라인 통신 포맷에 맞추어 데이터를 상호 변환할 뿐만 아니라 데이터를 암호화하고 암호화된 데이터를 해독한다.
트랜스폰더 인터페이스(23)는 LF(Low Frequency) 데이터를 디지털 데이터로, 디지털 데이터를 LF 데이터로 상호 변환한다.
엔진 ECU 인터페이스(24)는 트랜지스터 인터페이스로 스위칭에 의해 데이터를 송수신한다.
상기한 이모빌라이저 유닛(20)은 트랜스폰더(40)<->이모빌라이저 유닛(20)<->엔진 ECU(30) 3자가 동시에 암호화 통신을 행하므로 키(10)와 엔진 ECU(30)만 교환시 절대 이모빌라이저 시스템이 무력화되지 않을 뿐만 아니라 엔진 ECU(30)가 이모빌라이저 유닛(20)의 통신 정보를 받은 후 시동 여부를 결정한다.
도 5는 본 발명에 따른 이모빌라이저 시스템의 블록도로서, 트랜스폰더(40)와 엔진 ECU(30) 사이의 중간 매개체인 이모빌라이저 유닛(20)이 엔진 ECU(30)의 요청 통신 데이터를 저장 감시하며, 트랜스폰더(40)의 응답 데이터를 암호화해서 저장 및 엔진 ECU(30)에 송신하여 엔진 ECU(30)가 트랜스폰더 데이터와 비교, 시동 여부를 판단하도록 한다.
도 6은 도 4에 나타낸 이모빌라이저 유닛의 장착 예시도로서, 이모빌라이저 유닛(20)의 도난이 용이하지 않도록 크래시 패드 내측에 별도의 보조 브래킷(50)을 사용하여 장착함으로써 이모빌라이저 유닛(20)의 탈거를 불가능하게 한다.
도 7은 본 발명에 따른 이모빌라이저 시스템의 개략적인 절차 순서도이다.
차량이 IGN ON된 후 엔진 ECU(30)가 통신을 개시(Trigger)하면(S710), 엔진 ECU(30)에서 이모빌라이저 유닛(20)을 확인하여 트랜스폰더(40)의 4Byte IDE'를 요청하고, 상기 이모빌라이저 유닛(20)에서 보내온 트랜스폰더(40)의 4Byte IDE'를 확인한다(S720).
상기 트랜스폰더(40)의 4Byte IDE'가 확인된 후 엔진 ECU(30)는 트랜스폰더(40)가 버진(Virgin)상태인 경우에 이모빌라이저 유닛(20)을 통해 트랜스폰더(40)의 메모리(EEPROM)에 저장된 데이터를 읽어온다(S730).
이후 엔진 ECU(30)는 암호화 알고리즘을 내장한 이모빌라이저 유닛(20)을 통해 키(트랜스폰더)(10(40))의 인증을 실시한다(S740).
도 8은 도 7에 나타낸 IDE' 요청 및 확인 단계의 상세 순서도이다.
엔진 ECU(30)는 이모빌라이저 유닛(20)에 4Byte IDE'를 요청하고(S721), 이를 수신한 이모빌라이저 유닛(20)은 4Byte IDE' 대신에 4Byte IDE를 트랜스폰더(40)에 요청한다(S722).
상기 트랜스폰더(40)는 4Byte IDE 요청에 응답하여 자신의 4Byte IDE를 이모빌라이저 유닛(20)에 전송하고(S723), 이모빌라이저 유닛(20)은 트랜스폰더(40)에서 보내온 응답 4Byte IDE와 자체 저장된 4Byte IDE를 비교하여(S724), 서로 일치하는 경우에 암호화 알고리즘에 의해 4Byte IDE를 4Byte IDE'로 변환한 후 상기 S722단계의 요청에 응답하여 트랜스폰더(40)의 4Byte IDE'를 엔진 ECU(30)에 전송한다(S725).
여기서 IDE' = IDE ⓧ X 이다.
엔진 ECU(30)는 응답 IDE'와 자체 저장된 IDE'를 비교하여(S726) 서로 일치 하면 이후 S730단계를 수행한다.
S724단계나 S726단계에서 IDE나 IDE'가 일치하지 않는 경우에 인증 실패로 판단한다(S749).
도 9는 도 7에 나타낸 메모리 데이터 읽음 단계의 상세 순서도이다,
상기 엔진 ECU(30)는 트랜스폰더(40)가 버진(Virgin) 상태인 패스워드(password) 모드인 경우에(S731) 트랜서폰더(40)의 메모리에 저장된 데이터를 읽은 후에 인증 절차(S740)를 수행하고, 패스워드 모드가 아닌 경우에는 바로 인증 절차(S740)를 수행한다.
엔진 ECU(30)는 트랜스폰더(20)가 패스워드 모드인 경우에(S731) 이모빌라이저 유닛(20)에 1Byte의 페이지 넘버(1~7page)를 요청하고(S732), 이모빌라이저 유닛(20)은 트랜스폰더(40)에 메모리 데이터를 요청한다(S733).
트랜스폰더(40)는 이모빌라이저 유닛(20)의 요청에 응답하여 메모리 데이터를 이모빌라이저 유닛(20)에 전송하고(S734), 이모빌라이저 유닛(20)은 이 메모리 데이터를 엔진 ECU(30)에 전달한다(S735).
이와 같은 절차를 거쳐 트랜스폰더(40)의 메모리 데이터를 읽어오게 된다.
상기 트랜스폰더(40)가 버진 상태가 아닌 경우에 페이지 잠금(Lock)으로 메모리 데이터를 읽어올 수가 없고 이때 이모빌라이저 유닛(20)은 읽음 실패(Read Fail)를 엔진 ECU(30)에 전송한다.
도 10은 도 7에 나타낸 트랜스폰더 인증 단계의 상세 순서도이다.
엔진 ECU(30)는 난수(Random Number)와 가암호 잠금 패스워드(Encrypted Lock Password': ELP')를 생성하고 이를 이모빌라이저 유닛(20)에 전송하여 1차 인증을 요청하는 한편, 키(트랜스폰더)(10(40))를 인증할 암호코드로 암호 키 패스워드(Encrypted Key Password: EKP)를 생성한다(S741).
상기 이모빌라이저 유닛(20)은 1차 인증 요청에 응하여 암호화 알고리즘을 이용해 암호 잠금 패스워드(ELP)를 생성하여, 난수와 함께 트랜스폰더(40)에 보내어 2차 인증을 요청하는 한편, 키(트랜스폰더)(10(40))를 인증할 가암호코드로 가암호 키 패스워드(EKP')를 생성한다(S742).
상기 트랜스폰더(40)는 상기 난수를 참고로 암호 잠금 패스워드(ELP)를 생성하여 이모빌라이저 유닛(20)에서 보내온 암호 잠금 패스워드(ELP)와 비교하고(S743), 서로 일치하는 경우에 가암호코드로 가암호 키 패스워드(EKP')를 생성하여 이모빌라이저 유닛(20)으로 전송한다(S744).
상기 이모빌라이저 유닛(20)은 트랜스폰더(40)에서 전송한 가암호코드(가암호 키 패스워드(EKP'))와 S742단계에서 자신이 생성한 가암호코드(가암호 키 패스워드(EKP'))를 비교하고(S745), 서로 일치하는 경우에 암호화 알고리즘을 이용해서 암호코드로 암호 키 패스워드(EKP)를 생성하여 엔진 ECU(30)에 전송한다(S746).
상기 엔진 ECU(30)는 이모빌라이저 유닛(20)에서 전송한 암호코드(암호 키 패스워드(EKP))와 S741단계에서 자신이 생성한 암호코드(암호 키 패스워드(EKP))를 비교하고(S747), 서로 일치하는 경우에 인증 성공으로 판단한다(S748).
그러나 서로 일치하지 않는 경우에 인증 실패로 판단하며(S749), 상기 S743단계와 S745단계에서 암호 잠금 패스워드(ELP)나 가암호코드(EKP')가 일치하지 않 는 경우에 응답을 하지 않게 되고 엔진 ECU(30)는 응답이 없는 경우에 인증 실패로 판단한다.
이와 같이 인증을 수행하는 과정 중에 트랜스폰더(40)와 엔진 ECU(30) 사이에서 중간 매개체 역할을 수행하는 이모빌라이저 유닛(20)이 암호화 알고리즘을 이용해서 암호 잠금 패스워드(ELP)를 생성하여 트랜스폰더(40)에 전송함으로써 암호 잠금 패스워드(ELP)를 비교/판정하도록 하고, 암호화 알고리즘을 이용해서 가암호코드(EKP')를 생성하여 트랜스폰더(40)에서 전송한 가암호코드(EKP')와 비교/판정하며, 가암호코드(EKP')가 서로 일치하는 경우에 암호화 알고리즘을 이용해서 암호코드(EKP)를 생성하여 엔진 ECU(30)에 전송함으로써 암호코드(EKP)를 비교/판정하도록 한다.
본 발명은 이모빌라이저 시스템이 구비된 차량의 도난 방지를 강화하는데 이용할 수 있다.
도 1은 일반적인 이모빌라이저 시스템의 개략적인 블록도,
도 2는 도 1에 나타낸 이모빌라이저 유닛의 하드웨어 구성을 나타내는 도면,
도 3은 종래 이모빌라이저 시스템에서 인증 절차 순서도,
도 4는 본 발명에 따른 이모빌라이저 유닛의 블록도,
도 5는 본 발명에 따른 이모빌라이저 시스템의 블록도,
도 6은 도 4에 나타낸 이모빌라이저 유닛의 장착 예시도,
도 7은 본 발명에 따른 이모빌라이저 시스템의 개략적인 절차 순서도,
도 8은 도 7에 나타낸 IDE' 요청 및 확인 단계의 상세 순서도,
도 9는 도 7에 나타낸 메모리 데이터 읽음 단계의 상세 순서도,
도 10은 도 7에 나타낸 트랜스폰더 인증 단계의 상세 순서도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 키 20: 이모빌라이저 유닛
30: 엔진 ECU 40: 트랜스폰더
50: 보조 브래킷

Claims (5)

  1. 배터리 전원을 소정의 전압으로 변환하여 주변 IC에 공급하는 전원공급부와,
    엔진 ECU와 K-라인 통신 포맷에 맞추어 데이터를 상호 변환할 뿐만 아니라 데이터를 암호화하고 암호화된 데이터를 해독하는 MCU와,
    상기 MCU에 연결되고 트랜스폰더의 LF 데이터를 디지털 데이터로, 디지털 데이터를 LF 데이터로 상호 변환하는 트랜스폰더 인터페이스와,
    상기 MCU에 연결되고 트랜지스터 인터페이스로 스위칭에 의해 상기 엔진 ECU와 데이터를 송수신하는 엔진 ECU 인터페이스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 암호화 알고리즘을 내장한 이모빌라이저 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이모빌라이저 유닛이 크래시 패드 내측에 보조 브래킷에 의해 장착되는 것을 특징으로 하는 암호화 알고리즘을 내장한 이모빌라이저 유닛.
  3. 키에 내장된 트랜스폰더와 엔진 ECU가 중간 매개체인 이모빌라이저 유닛을 통해 트랜스폰더의 IDE를 요청하고 응답하는 제1단계와, 트랜스폰더의 메모리 데이터를 읽어들이는 제2단계와, 암호 잠금 패스워드(ELP)와 암호 키 패스워드(EKP)를 가지고 트랜스폰더를 인증하는 제3단계를 수행하되;
    상기 제3단계에서 이모빌라이저 유닛이 암호화 알고리즘을 이용해서 ELP를 생성하여 트랜스폰더에 전송함으로써 트랜스폰더에서 자체 생성한 ELP와 비교/판정하도록 하고, 암호화 알고리즘을 이용해서 가암호 키 패스(EKP')를 생성하여 트랜스폰더에서 전송한 가암호코드(EKP')와 비교/판정하며, 상기 EKP'가 서로 일치하는 경우에 암호화 알고리즘을 이용해서 EKP를 생성하여 엔진 ECU에 전송함으로써 엔진 ECU에서 자체 생성한 EKP와 비교/판정하도록 하는 것을 특징으로 하는 암호화 알고리즘을 내장한 이모빌라이저 유닛을 이용한 인증방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1단계는 엔진 ECU에서 이모빌라이저 유닛에 IDE'를 요청하는 단계와,
    상기 이모빌라이저 유닛에서 IDE' 대신에 IDE를 트랜스폰더에 요청하는 단계와,
    상기 트랜스폰더에서 요청에 응해 자신의 IDE를 이모빌라이저 유닛에 전송하는 단계와,
    상기 이모빌라이저 유닛에서 트랜스폰더에서 보내온 응답 IDE와 자체 저장된 IDE를 비교하는 단계와,
    상기 IDE가 서로 일치하는 경우에 암호화 알고리즘에 의해 IDE를 IDE'로 변환하여 IDE'를 엔진 ECU에 전송하는 단계와,
    상기 엔진 ECU에서 응답 IDE'와 자체 저장된 IDE'를 비교하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 암호화 알고리즘을 내장한 이모빌라이저 유닛을 이용한 인증방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제3단계는 엔진 ECU에서 난수와 가암호 잠금 패스워드(ELP')를 생성하여 이를 이모빌라이저 유닛에 전송해서 1차 인증을 요청하는 한편 EKP를 생성하는 단계와,
    상기 이모빌라이저 유닛에서 1차 인증 요청에 응하여 암호화 알고리즘을 이용해 ELP를 생성하여, 난수와 함께 트랜스폰더에 보내어 2차 인증을 요청하는 한편 가암호 키 패스워드(EKP')를 생성하는 단계와,
    상기 트랜스폰더에서 상기 난수를 참고로 ELP를 생성하여 이모빌라이저 유닛에서 전송한 ELP와 비교하는 단계와,
    상기 ELP가 서로 일치하는 경우에 EKP'를 생성하여 이모빌라이저 유닛으로 전송하는 단계와,
    상기 이모빌라이저 유닛에서 트랜스폰더에서 전송한 EKP' 자신이 생성한 EKP'를 비교하는 단계와,
    상기 EKP'가 서로 일치하는 경우에 상기 이모빌라이저 유닛에서 암호화 알고리즘을 이용해 EKP를 생성하여 엔진 ECU에 전송하는 단계와,
    상기 엔진 ECU에서 이모빌라이저 유닛에서 전송한 EKP와 자신이 생성한 EKP를 비교하는 단계와,
    상기 EKP가 서로 일치하는 경우에 인증 성공으로 판단하고, 서로 일치하지 않는 경우에 인증 실패로 판단하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 암호화 알고리즘을 내장한 이모빌라이저 유닛을 이용한 인증방법.
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