KR100863420B1 - Method for pairing of bluetooth devices - Google Patents

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KR100863420B1
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bluetooth
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pairing
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마상혁
강덕현
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(주)케이티에프테크놀로지스
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Abstract

A pairing method between Bluetooth devices is provided to shorten time for pairing and simplifying a pairing procedure even as maintaining authentication and link key generation procedures, thereby cutting down initial standby time of a user. A first Bluetooth device(110) broadcasts an inquiry message by using an ID packet including a PIN(Personal Identification Number) code request field(201). The first device receives an inquiry response message and a PIN code of a second Bluetooth device(120). The first device compares the PIN code of the second device with a PIN code of the first device(207,209). If the PIN code of the first device is the same as the PIN code of the second device, a pairing procedure is continuously carried out(211-219).

Description

블루투스 장치간의 페어링 방법{Method For Pairing Of Bluetooth Devices}How to pair between Bluetooth devices {Method For Pairing Of Bluetooth Devices}

도 1은 블루투스 장치 상호간의 수행되는 일반적인 페어링 과정을 나타내는 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a general pairing process performed between Bluetooth devices.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 블루투스 장치간의 페어링 과정을 나타내는 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a pairing process between Bluetooth devices according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 블루투스 장치간의 페이링 과정에서 사용되는 ID 패킷의 구성을 나타낸다.3 shows a configuration of an ID packet used in a paying process between Bluetooth devices according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 블루투스 장치간의 페어링 과정에서 사용되는 FHS 패킷의 구성을 나타낸다.4 illustrates a configuration of an FHS packet used in a pairing process between Bluetooth devices according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 블루투스 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 블루투스 장치 상호간의 페어링 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a Bluetooth device, and more particularly, to a pairing method between Bluetooth devices.

블루투스는 대략 10 미터 이내의 거리(버전 1.0의 경우)에서 다양한 기기간의 음성 및 데이터 통신을 지원하는 저전력, 저가의 무선 통신을 목적으로 하는 근거리 무선 통신 기술의 하나이다.Bluetooth is one of short-range wireless communication technologies aimed at low-power, low-cost wireless communication that supports voice and data communication between various devices within a distance of about 10 meters (version 1.0).

블루투스는 2.4GHz ISM(Industrial, Scientific, Medical) 대역의 주파수를 사용하고, 각 채널은 1MHz씩의 대역폭을 가지며 79개의 대역폭을 초당 1600번 바꾸어 가며 송수신하는 주파수 도약 대역 확산(FHSS: Frequency Hopping Spread Spectrum) 방식을 사용한다. 주파수 도약 대역 확산 방식의 사용은 같은 주파수 범위를 사용하는 주위의 인접 장치들로부터 간섭 및 페이딩을 최소화하기 때문에 데이터를 안전하게 전송할 수 있는 장점을 갖는다.Bluetooth uses frequencies in the 2.4 GHz ISM (Industrial, Scientific, Medical) band, each channel has a bandwidth of 1 MHz, and frequency hopping spread spectrum (FHSS), which transmits and receives 79 bandwidths 1600 times per second. ) Method. The use of the frequency hopping spread spectrum scheme has the advantage of safe transmission of data since it minimizes interference and fading from neighboring adjacent devices using the same frequency range.

또한, 블루투스는 패킷 단위로 통신이 수행되고, 회선교환 방식과 패킷교환 방식을 모두 지원함으로써 음성이나 오디오와 같이 지연 시간에 민감한 데이터 통신과 고속이면서 지연시간에 둔감한 패킷 데이터 통신을 모두 가능하게 한다.In addition, Bluetooth performs communication on a packet basis, and supports both circuit switched and packet switched methods, thereby enabling both delay-sensitive data communication such as voice and audio, and high-speed, low-delay packet data communication. .

블루투스 시스템은 일대일 접속 또는 일대다 접속을 제공할 수 있고, 일대다 접속에서는 통신 채널을 복수의 블루투스 장치들이 공유하여 사용한다. 또한, 2개 이상의 블루투스 장치는 동일한 통신 채널을 공유하여 피코넷(piconet)을 구성하고, 피코넷을 구성하고 있는 복수의 블루투스 장치 중 어느 하나의 장치는 마스터(master)의 역할을 수행하고 나머지 다른 장치는 슬레이브(slave)의 역할을 수행한다.Bluetooth systems can provide one-to-one or one-to-many connections, where a communication channel is shared and used by a plurality of Bluetooth devices. In addition, two or more Bluetooth devices share the same communication channel to form a piconet, and any one of a plurality of Bluetooth devices constituting the piconet serves as a master and the other devices It acts as a slave.

하나의 피코넷 내의 슬레이브 블루투스 장치는 7개로 제한되고, 통신 담당 영역이 넓어지거나 망 수가 많아지면 피코넷을 스캐터넷(scatternet)에 연결시킬 수 있다. 스캐터넷에서는 일부 블루투스 장치가 두 개 이상의 피코넷에 속할 수 있다.The number of slave Bluetooth devices in one piconet is limited to seven, and if the communication area becomes wider or the number of networks increases, the piconet can be connected to a scatternet. In scatternet, some Bluetooth devices can belong to more than one piconet.

상기와 같이 피코넷 및/또는 스캐터넷에 속한 블루투스 장치들 상호간에는 무선 인터페이스를 통해 데이터의 송수신이 이루어지기 때문에 보안에 대한 대책이 필요하고, 이를 위해 블루투스 장치간의 연결에서는 인증(authentication)과 링크키(link key)의 발생에 따른 링크 수준의 절차를 포함하는 페어링(pairing) 과정을 거치게 된다.As described above, since the data is transmitted and received through the wireless interface between the Bluetooth devices belonging to the piconet and / or the scatternet, security measures are required, and for this purpose, authentication and link keys ( A pairing process including a link level procedure according to generation of a link key is performed.

도 1은 블루투스 장치 상호간의 수행되는 일반적인 페어링 과정을 나타내는 흐름도로서, 제1 블루투스 장치(10)가 복수의 블루투스 장치 중 제2 블루투스 장치(20)와 페어링을 수행하는 것으로 가정한다.1 is a flowchart illustrating a general pairing process performed between Bluetooth devices, and it is assumed that the first Bluetooth device 10 performs pairing with a second Bluetooth device 20 among a plurality of Bluetooth devices.

도 1을 참조하면, 제1 블루투스 장치(10)는 전원이 입력되면 기본적으로 대기(standby) 상태에 진입한 후, 주위의 블루투스 장치의 존재를 인지하기 위해 일회 또는 소정 시간 간격마다 ID 패킷을 이용한 조회 메시지(Inquiry)를 방송(broadcast)한다(단계 31).Referring to FIG. 1, when the power is input, the first Bluetooth device 10 basically enters a standby state, and then uses an ID packet at one time or every predetermined time interval to recognize the presence of the surrounding Bluetooth device. Broadcast an inquiry message (Inquiry) (step 31).

제1 블루투스 장치(10)의 통신 반경 내에 존재하는 제2 블루투스 장치(20)는 조회 메시지(Inquiry)를 수신하기 위해 조회 탐색(Inquiry Scan) 상태에 진입하여 제1 블루투스 장치(10)로부터 방송된 조회 메시지(Inquiry)를 수신한다.The second Bluetooth device 20 within the communication radius of the first Bluetooth device 10 enters an Inquiry Scan state to receive an inquiry message and broadcasts from the first Bluetooth device 10. Receive an inquiry message (Inquiry).

그리고, 조회 메시지(Inquiry)를 수신한 제2 블루투스 장치(20)는 FHS(Frequency Hop Synchronization) 패킷을 이용한 조회 응답 메시지(Inquiry response)를 제1 블루투스 장치(10)에 전송한다(단계 33). 제1 블루투스 장치(10)는 제2 블루투스 장치(20)로부터 전송된 조회 응답 메시지(Inquiry response)에 기초하여 제2 블루투스 장치(20)를 인지하게 된다.After receiving the inquiry message, the second Bluetooth device 20 transmits an inquiry response message using the frequency hop synchronization (FHS) packet to the first Bluetooth device 10 (step 33). The first Bluetooth device 10 recognizes the second Bluetooth device 20 based on an inquiry response message sent from the second Bluetooth device 20.

여기서, 제2 블루투스 장치(20)가 전송하는 FHS 패킷에는 제2 블루투스 장 치(20)의 장치 주소(BD_ADDR)와 서비스 클래스(Service Class), 장치 클래스(Major Device Class 및 Minor Device Class) 및 클럭 정보가 포함된다.Here, the FHS packet transmitted by the second Bluetooth device 20 includes a device address BD_ADDR, a service class, a major device class, a minor device class, and a clock of the second Bluetooth device 20. Information is included.

다음으로, 제1 블루투스 장치(10)는 제2 블루투스 장치(20)와 페어링을 위한 PIN(Personal Identification Number) 코드를 사용자 인터페이스를 통해 사용자에게 요청하여 사용자로부터 PIN 코드를 제공받는다(단계 35). Next, the first Bluetooth device 10 receives a PIN code from the user by requesting a user through a user interface for a PIN (Personal Identification Number) code for pairing with the second Bluetooth device 20 (step 35).

그리고, 제1 블루투스 장치(10)는 인증 과정이 수행되기 전에 제1 블루투스 장치(10) 및 제2 블루투스 장치(20)의 암호화 엔진을 동일한 수로 초기화 하기 위해 랜덤 수(random number)를 운반하는 메시지(LMP_in_rand)를 제2 블루투스 장치(20)에 전송한다(단계 37).Then, the first Bluetooth device 10 carries a random number to initialize the encryption engines of the first Bluetooth device 10 and the second Bluetooth device 20 to the same number before the authentication process is performed. (LMP_in_rand) is transmitted to the second Bluetooth device 20 (step 37).

제2 블루투스 장치(20)는 제1 블루투스 장치(10)로부터 제공된 메시지(LMP_in_rand)를 수신하고, 사용자 인터페이스를 통해 PIN 코드를 사용자에게 요청하여 사용자로부터 PIN 코드를 제공받는다(단계 39).The second Bluetooth device 20 receives the message LMP_in_rand provided from the first Bluetooth device 10 and requests a PIN code from the user through the user interface to receive a PIN code from the user (step 39).

이후, 제1 블루투스 장치(10) 및 제2 블루투스 장치(20)는 메시지(LMP_in_rand)에 포함된 랜덤 수를 이용하여 각각의 암호화 엔진을 초기화하고(단계 41), 제2 블루투스 장치(20)는 제1 블루투스 장치(10)로부터 수신된 메시지(LMP_in_rand)에 대한 응답 메시지(LMP_accepted)를 제1 블루투스 장치(10)에 전송한다(단계 43).Thereafter, the first Bluetooth device 10 and the second Bluetooth device 20 initialize each encryption engine by using the random number included in the message LMP_in_rand (step 41), and the second Bluetooth device 20 The response message LMP_accepted to the message LMP_in_rand received from the first Bluetooth device 10 is transmitted to the first Bluetooth device 10 (step 43).

여기서 제1 블루투스 장치(10)는 확인자(Verifier)의 역할을 수행하고, 제2 블루투스 장치(20)는 요구자(Claimant)의 역할을 수행한다.Here, the first Bluetooth device 10 performs the role of Verifier, and the second Bluetooth device 20 performs the role of Requester.

확인자 역할을 수행하는 제1 블루투스 장치(10)는 인증을 위한 랜덤 수를 포 함하는 메시지(LMP_au_rand)를 제2 블루투스 장치(20)에 전송한다(단계 45). The first Bluetooth device 10 serving as an identifier transmits a message LMP_au_rand including a random number for authentication to the second Bluetooth device 20 (step 45).

요구자 역할을 수행하는 제2 블루투스 장치(20)는 제1 블루투스 장치(10)로부터 제공된 메시지(LMP_au_rand)를 자신의 PIN 코드를 이용하여 암호화한 후(단계 47), 암호화된 랜덤 수를 포함하는 메시지(LMP_sres)를 제1 블루투스 장치(10)에 전송한다(단계 49).The second Bluetooth device 20 serving as the requestor encrypts the message LMP_au_rand provided from the first Bluetooth device 10 using its PIN code (step 47), and then includes a message including the encrypted random number. (LMP_sres) is transmitted to the first Bluetooth device 10 (step 49).

또한, 제1 블루투스 장치(10)는 상기 메시지(LMP_au_rand)에 포함된 랜덤 수를 자신의 PIN를 이용하여 암호화하고(단계 47), 암호화된 메시지를 제2 블루투스 장치로부터 전송된 메시지(LMP_sres)와 비교한다(단계 51).In addition, the first Bluetooth device 10 encrypts the random number included in the message LMP_au_rand using its PIN (step 47), and encrypts the encrypted message with the message LMP_sres transmitted from the second Bluetooth device. Compare (step 51).

비교결과 두 메시지가 서로 동일한 것으로 판단되면, 제1 블루투스 장치(10)는 확인 메시지(LMP_accepted)를 제2 블루투스 장치(20)로 전송한다(단계 53).If it is determined that the two messages are identical to each other, the first Bluetooth device 10 transmits a confirmation message LMP_accepted to the second Bluetooth device 20 (step 53).

여기서, 제1 블루투스 장치(10) 및 제2 블루투스 장치(20)는 동일한 랜덤 수를 각각의 PIN 코드를 이용하여 암호화하였기 때문에 암호화된 메시지가 동일하면 제1 블루투스 장치(10)와 제2 블루투스 장치(20)의 PIN 코드가 서로 동일한 것으로 판단할 수 있다.Here, since the first Bluetooth device 10 and the second Bluetooth device 20 encrypt the same random number using the respective PIN codes, if the encrypted messages are the same, the first Bluetooth device 10 and the second Bluetooth device 10 are identical. It can be determined that the PIN codes of 20 are the same.

이후, 제1 블루투스 장치(10) 및 제2 블루투스 장치(20)는 링크 키 생성을 위한 조합 키(combination key)가 포함된 메시지(LMP_Comb_Key)를 서로 교환하고(단계 55), 교환된 메시지(LMP_Comb_Key)에 기초하여 링크 키를 생성하게 된다(단계 57).Thereafter, the first Bluetooth device 10 and the second Bluetooth device 20 exchange messages LMP_Comb_Key including a combination key for generating a link key with each other (step 55), and exchanged messages LMP_Comb_Key. In step 57, a link key is generated.

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 블루투스 장치 상호간의 페어링 과정에서는 페어링에 참여하는 블루투스 장치들이 하나의 비밀 키를 가지는지를 확인하기 위해 암호화 엔진을 초기화하고, 랜덤 수를 포함하는 메시지를 암호화하고, 암호화된 메시지를 비교하여 두 개의 암호화된 메시지가 동일한 경우 페어링을 계속 진행하기 때문에 페어링 절차가 복잡하다는 단점이 있다. 또한, 종래의 블루투스 장치 상호간의 페어링 과정에서는 상기와 같이 페어링 절차가 복잡하기 때문에 페어링에 소요되는 시간이 길어지게 되고, 이로 인해 사용자의 초기 대기 시간이 길어지게 된다는 단점이 있다. As shown in FIG. 1, in a conventional pairing process between Bluetooth devices, an encryption engine is initialized to confirm whether Bluetooth devices participating in the pairing have a single secret key, and a message including a random number is encrypted and encrypted. The pairing procedure is complicated because pairing is continued when two encrypted messages are compared by comparing the encrypted messages. In addition, in the conventional pairing process between the Bluetooth devices, the pairing procedure is complicated as described above, and thus the time required for pairing becomes long, which causes a long initial waiting time of the user.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 블루투스 장치간에 수행되는 페어링 절차를 간소화할 수 있는 블루투스 장치간의 페어링 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a pairing method between Bluetooth devices that can simplify the pairing procedure performed between Bluetooth devices.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 블루투스 장치간의 페어링 방법은, 제1 블루투스 장치에서 조회 메시지를 방송하는 단계와, 상기 조회 메시지를 수신한 제2 블루투스 장치로부터 상기 제2 블루투스 장치의 PIN 코드 및 조회 응답 메시지를 수신하는 단계 및 상기 제1 블루투스 장치에서 상기 제2 블루투스 장치의 PIN 코드와 상기 제1 블루투스 장치의 PIN 코드를 비교하는 단계를 포함하되, 상기 제1 블루투스 장치의 PIN 코드와 상기 제2 블루투스 장치의 PIN 코드가 동일한 경우에 상기 페어링 절차를 계속 수행한다. 상기 조회 메시지를 수신한 제2 블루투스 장치로부터 상기 제2 블루투스 장치의 PIN 코드 및 조회 응답 메시지를 수신하는 단계는, 상기 제2 블루투스 장치가 메모리로부터 상기 제2 블루투스 장치의 PIN 코드를 독출하여 획득하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 조회 메시지를 수신한 제2 블루투스 장치로부터 상기 제2 블루투스 장치의 PIN 코드 및 조회 응답 메시지를 수신하는 단계는, 상기 제2 블루투스 장치가 FHS 패킷을 이용하여 상기 제2 블루투스 장치의 PIN 코드 및 상기 조회 응답 메시지를 전송할 수 있다. 상기 제1 블루투스 장치에서 조회 메시지를 방송하는 단계는, 상기 제1 블루투스 장치가 ID 패킷을 이용하여 상기 조회 메시지를 방송하고, 상기 ID 패킷에는 상기 제2 블루투스 장치의 PIN 코드를 요청하는 PIN 코드 요청 필드를 포함할 수 있다. 상기 블루투스 장치간의 페어링 방법은, 상기 제1 블루투스 장치의 PIN 코드와 상기 제2 블루투스 장치의 PIN 코드가 동일하지 않은 경우에 상기 제1 블루투스 장치의 사용자로부터 상기 제1 블루투스 장치의 PIN 코드를 다시 제공을 수 있다. 상기 블루투스 장치간의 페어링 방법은, 상기 제1 블루투스 장치의 PIN 코드와 상기 제2 블루투스 장치의 PIN 코드가 동일한 경우에, 상기 제1 블루투스 장치 및 상기 제2 블루투스 장치가 링크 키를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a pairing method between a Bluetooth device, the method comprising: broadcasting an inquiry message in a first Bluetooth device, and receiving the inquiry message from the second Bluetooth device receiving the inquiry message. Receiving a PIN code and an inquiry response message of a Bluetooth device, and comparing the PIN code of the second Bluetooth device with the PIN code of the first Bluetooth device at the first Bluetooth device, wherein the first Bluetooth device includes: The pairing procedure is continued when the PIN code of the device and the PIN code of the second Bluetooth device are the same. Receiving the PIN code and the inquiry response message of the second Bluetooth device from the second Bluetooth device receiving the inquiry message, the second Bluetooth device is obtained by reading the PIN code of the second Bluetooth device from the memory It may include a step. Receiving the PIN code and the inquiry response message of the second Bluetooth device from the second Bluetooth device receiving the inquiry message, the second Bluetooth device using the FHS packet PIN code of the second Bluetooth device and the Inquiry response message can be sent. In the broadcasting of the inquiry message in the first Bluetooth device, the first Bluetooth device broadcasts the inquiry message using an ID packet, and the ID packet requests a PIN code requesting a PIN code of the second Bluetooth device. May contain fields. The pairing method between the Bluetooth devices may provide the PIN code of the first Bluetooth device again from the user of the first Bluetooth device when the PIN code of the first Bluetooth device and the PIN code of the second Bluetooth device are not the same. Can be. The pairing method between the Bluetooth devices may further include generating a link key by the first Bluetooth device and the second Bluetooth device when the PIN code of the first Bluetooth device and the PIN code of the second Bluetooth device are the same. It may include.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.As the present invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호 를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. Hereinafter, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and redundant description of the same components is omitted.

그리고, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. The term and / or includes a combination of a plurality of related items or any item of a plurality of related items.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 블루투스 장치간의 페어링 과정을 나타내는 흐름도로서, 제1 블루투스 장치가 제2 블루투스 장치와 조회 절차를 수행한 후, 제2 블루투스 장치와 페어링 과정을 수행하는 경우를 예를 들어 설명한다.2 is a flowchart illustrating a pairing process between Bluetooth devices according to an embodiment of the present invention, in which a first Bluetooth device performs a pairing process with a second Bluetooth device after performing an inquiry procedure with a second Bluetooth device. An example is demonstrated.

도 2를 참조하면, 먼저 제1 블루투스 장치(110)에 전원이 인가되면, 제1 블루투스 장치(110)는 초기화 과정을 거쳐 대기(standby) 상태에 진입한다.Referring to FIG. 2, when power is first applied to the first Bluetooth device 110, the first Bluetooth device 110 enters a standby state through an initialization process.

이후, 제1 블루투스 장치(110)는 블루투스 통신 영역(예를 들면 10미터) 이내에 존재하는 블루투스 장치의 존재를 인지하기 위해 조회 메시지(Inquiry)를 방송(broadcast)한다(단계 201).Thereafter, the first Bluetooth device 110 broadcasts an inquiry message (Inquiry) to recognize the presence of the Bluetooth device existing within the Bluetooth communication area (for example, 10 meters) (step 201).

여기서 조회 메시지(Inquiry)는 일회(one-time inquiry) 또는 주기적(periodic inquiry)으로 방송될 수 있고, ID(identification) 패킷을 이용하여 방송될 수 있다.Herein, the inquiry message may be broadcast in one-time inquiry or periodic inquiry, and may be broadcast using an identification packet.

또한, 상기 조회를 위한 ID 패킷에는 상기 조회 메시지(Inquiry)를 수신한 각 블루투스 장치의 PIN(Personal Identification Number) 코드를 요청하는 메시지를 포함할 수 있다.The ID packet for the inquiry may include a message for requesting a PIN (Personal Identification Number) code of each Bluetooth device that has received the inquiry message (Inquiry).

제1 블루투스 장치(110)의 통신 반경 내에 존재하고 조회 탐색(Inquiry Scan) 상태에 있던 제2 블루투스 장치(120)는 제1 블루투스 장치(110)로부터 전송된 조회 메시지(Inquiry)를 수신하고, PIN 코드를 획득한다(단계 203).The second Bluetooth device 120 within the communication radius of the first Bluetooth device 110 and in the Inquiry Scan state receives an inquiry message sent from the first Bluetooth device 110, and receives a PIN. Obtain a code (step 203).

여기서, PIN 코드는 데이터의 암호화를 위해 사용되며 최대 16바이트의 크기를 가질 수 있다. 또한, PIN 코드는 제2 블루투스 장치(120)의 제조사에 의해 고정적으로 부여된 고정값을 가지고 메모리에 미리 저장되어 제2 블루투스 장치가 메모리로부터 독출할 수도 있고, 사용자 인터페이스를 통해 사용자로부터 직접 제공받을 수도 있다. 예를 들어, 제2 블루투스 장치가 헤드셋인 경우는 PIN 코드가 고정된 값(예를 들면‘0000’)을 가질 수 있다.Here, the PIN code is used for encrypting data and may have a size of up to 16 bytes. In addition, the PIN code may be pre-stored in a memory having a fixed value fixedly assigned by the manufacturer of the second Bluetooth device 120 so that the second Bluetooth device may read it from the memory or be directly provided by the user through the user interface. It may be. For example, when the second Bluetooth device is a headset, the PIN code may have a fixed value (for example, '0000').

이후, 제2 블루투스 장치(120)는 조회 응답 메시지(Inquiry response)를 제1 블루투스 장치(110)에 전송한다(단계 205). 여기서, 상기 조회 응답 메시지(Inquiry response)는 FHS(Frequency Hop Synchronization) 패킷을 이용하여 전송될 수 있고, 상기 FHS 패킷에는 제2 블루투스 장치(120)의 장치 주소(BD_ADDR), 서비스 클래스(Service Class), 장치 클래스(Device Class) 및 클럭(CLK) 정보가 포함될 수 있다.Thereafter, the second Bluetooth device 120 transmits an inquiry response message (Inquiry response) to the first Bluetooth device 110 (step 205). The inquiry response message may be transmitted using a frequency hop synchronization packet (FHS), and the FHS packet includes a device address (BD_ADDR) and a service class of the second Bluetooth device 120. Device class and clock information may be included.

또한, 상기 FHS 패킷에는 제2 블루투스 장치(120)가 획득한 PIN 코드가 포함될 수 있다.In addition, the FHS packet may include a PIN code obtained by the second Bluetooth device 120.

제1 블루투스 장치(110)는 사용자 인터페이스를 통하여 사용자로부터 PIN 코 드를 제공받는다(단계 207). 이후, 제1 블루투스 장치(110)는 제2 블루투스 장치(120)가 전송한 조회 응답 메시지(Inquiry response)에서 제2 블루투스 장치(120)의 PIN 코드를 독출하고, 독출된 제2 블루투스 장치(120)의 PIN 코드와 사용자로부터 제공된 제1 블루투스 장치(110)의 PIN 코드를 비교하여(단계 209), 두 개의 PIN 코드가 서로 동일한지를 판단한다(단계 211).The first Bluetooth device 110 receives a PIN code from the user through the user interface (step 207). Thereafter, the first Bluetooth device 110 reads a PIN code of the second Bluetooth device 120 from an inquiry response message transmitted by the second Bluetooth device 120 and reads the read-out second Bluetooth device 120. ) Is compared with the PIN code of the first Bluetooth device 110 provided from the user (step 209), it is determined whether the two PIN code is the same (step 211).

여기서, 제1 블루투스 장치(110)는 확인자(verifier)의 역할을 수행하고, 제2 블루투스 장치(120)는 요구자(claimant)의 역할을 수행한다.Here, the first Bluetooth device 110 serves as a verifier, and the second Bluetooth device 120 serves as a claimant.

단계 211에서 판단 결과, 두 개의 PIN 코드가 서로 동일한 것으로 판단되면 확인자의 역할을 수행하는 제1 블루투스 장치(110)는 확인 메시지(LMP_accepted)를 제2 블루투스 장치(120)로 전송한다(단계 213).If it is determined in step 211 that the two PIN codes are the same as each other, the first Bluetooth device 110 serving as an identifier transmits a confirmation message LMP_accepted to the second Bluetooth device 120 (step 213). .

단계 211에서 판단 결과, 두 개의 PIN 코드가 서로 동일하지 않은 것으로 판단되면 제1 블루투스 장치(110)는 단계 207로 되돌아가서 사용자 인터페이스를 통해 사용자에게 PIN 코드를 다시 요청하여 사용자에게 PIN 코드를 다시 제공받는다.If it is determined in step 211 that the two PIN codes are not identical to each other, the first Bluetooth device 110 returns to step 207 to request the PIN code from the user again through the user interface and provide the PIN code to the user again. Receive.

또한, 본 발명의 다른 실시 예에서는 제1 블루투스 장치(110)와 제2 블루투스 장치(120)의 PIN 코드가 서로 동일하지 않는 경우에는 제1 블루투스 장치(110)는 더 이상의 페어링 절차를 수행하지 않고 페어링을 종료할 수도 있다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 제1 블루투스 장치(110)가 복수의 블루투스 장치로부터 전송된 복수의 응답 조회 메시지에서 PIN 코드를 독출한 후 제1 블루투스 장치(110)와 동일한 PIN 코드를 가지는 블루투스 장치를 검색하고, 검색된 블루투스 장치와 페어링 절차를 진행하도록 할 수도 있다.Also, in another embodiment of the present invention, when the PIN codes of the first Bluetooth device 110 and the second Bluetooth device 120 are not the same, the first Bluetooth device 110 does not perform any pairing procedure anymore. You can also terminate the pairing. In another embodiment of the present invention, the first Bluetooth device 110 has the same PIN code as the first Bluetooth device 110 after reading the PIN code from the plurality of response inquiry messages sent from the plurality of Bluetooth devices. The Bluetooth device may be searched and a pairing procedure may be performed with the found Bluetooth device.

이후, 제1 블루투스 장치(110)는 링크 키 생성을 위한 조합 키(combination key)가 포함된 메시지(LMP_Comb_Key)를 제2 블루투스 장치(120)에 전송하고(단계 215), 제2 블루투스 장치(120)는 링크 키 생성을 위한 조합 키가 포함된 메시지를 제1 블루투스 장치(110)에 전송한다(단계 217).Thereafter, the first Bluetooth device 110 transmits a message LMP_Comb_Key including a combination key for generating a link key to the second Bluetooth device 120 (step 215), and the second Bluetooth device 120. ) Transmits a message including the combination key for generating the link key to the first Bluetooth device 110 (step 217).

그리고, 제1 블루투스 장치(110) 및 제2 블루투스 장치(120)는 서로 교환한 메시지(LMP_Comb_Key)에 포함된 조합 키에 기초하여 링크 키를 생성한다(단계 219).The first Bluetooth device 110 and the second Bluetooth device 120 generate a link key based on the combination key included in the message LMP_Comb_Key exchanged with each other (step 219).

여기서, 상기 링크 키의 생성은 공지된 기술에 해당하므로 상세하게 기재하지는 않았으나, 링크 키는 SAFER+(Secure And Fast Encryption Routine) 알고리즘을 사용하여 128 비트로 생성될 수 있고, 모든 보안 트랜잭션(transaction)에서 사용될 수 있다.Here, since the generation of the link key corresponds to a known technology, the link key may not be described in detail, but the link key may be generated in 128 bits using a SAFER + (Secure And Fast Encryption Routine) algorithm, and may be used in all secure transactions. Can be.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 블루투스 장치간의 페어링 과정에서는 요구자의 역할을 수행하는 블루투스 장치들이 조회 응답 메시지(Inquiry message)에 블루투스 장치의 PIN 코드를 포함시켜 전송하고 확인자의 역할을 수행하는 블루투스 장치는 사용자로부터 제공된 PIN 코드와 조회 응답 메시지에 포함된 PIN 코드의 비교를 수행함으로써 간단하고 신속하게 인증을 수행할 수 있고, 이로 인해 페어징 절차가 간소화되고 페어링에 소요되는 시간이 감소되는 장점이 있다.As shown in FIG. 2, in a pairing process between Bluetooth devices according to an embodiment of the present invention, Bluetooth devices that perform the role of the requestor transmit the PIN code of the Bluetooth device in an inquiry message and transmit the message. Bluetooth devices that play a role can perform authentication simply and quickly by comparing the PIN code provided from the user with the PIN code included in the inquiry response message, which simplifies the pairing process and the time required for pairing. This has the advantage of being reduced.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 블루투스 장치간의 페이링 과정에서 사용되는 ID 패킷의 구성을 나타낸다.3 shows a configuration of an ID packet used in a paying process between Bluetooth devices according to an embodiment of the present invention.

일반적으로 블루투스 장치간의 데이터 전송은 패킷 단위로 이루어지고, 상기 패킷은 액세스 코드(access code), 헤더(header) 및 페이로드(payload)로 구성된다.In general, data transmission between Bluetooth devices is performed in packet units, and the packet is composed of an access code, a header, and a payload.

상기 액세스 코드는 동기(synchronization), DC 보상 및 확인(identification)을 위해 사용된다. 또한, 상기 액세스 코드는 조회 및 페이징 과정에서 사용되며, 액세스 코드가 조회 및 페이징 과정에서 사용될 때는 패킷의 헤더와 페이로드는 존재하지 않게 된다.The access code is used for synchronization, DC compensation and identification. In addition, the access code is used in the inquiry and paging process, and the header and the payload of the packet do not exist when the access code is used in the inquiry and paging process.

액세스 코드는 채널 액세스 코드(CAC: Channel Access Code), 장치 액세스 코드(DAC: Device Access Code) 및 조회 액세스 코드(IAC: Inquiry Access Code)로 구분될 수 있고, 상기 장치 액세스 코드는 페이징 과정에서 페이지 메시지 및 페이지 응답 메시지에 사용된다. 조회 액세스 코드는 조회 과정에서 통신 영역내에 존재하는 블루투스 장치를 찾거나, 특별한 특성을 공유하는 블루투스 그룹을 지정하기 위해 사용된다.The access code may be classified into a channel access code (CAC), a device access code (DAC), and an inquiry access code (IAC), and the device access code may be paged in a paging process. Used for message and page response messages. The inquiry access code is used to find a Bluetooth device existing in the communication area or to specify a Bluetooth group that shares a special characteristic during the inquiry process.

ID 패킷(310)은 상기 장치 액세스 코드 또는 조회 액세스 코드로 구성될 수 있고, 페이징 및 조회 과정에서 사용될 수 있다.The ID packet 310 may consist of the device access code or the inquiry access code, and may be used in the paging and inquiry process.

도 3에 도시된 바와 같이 ID 패킷(310)은 프리앰블(preamble)(301), 싱크 워드(sync word)(303) 및 PIN 코드 요청(PIN request) 필드(305)를 가질 수 있다.As shown in FIG. 3, the ID packet 310 may have a preamble 301, a sync word 303, and a PIN request field 305.

프리앰블 필드(301)는 4비트의 비트열을 가지며 DC 보상을 위해 사용된다. 상기 4비트의 비트열은 싱크 워드 필드(303)의 LSB(Least Significant Bit)에 따라 ‘1010’ 또는 ‘0101’이 될 수 있다. 싱크 워드 필드(303)는 64비트의 고정된 크 기를 가질 수 있고, 타이밍 동기를 위해 사용된다.The preamble field 301 has a 4-bit bit string and is used for DC compensation. The 4-bit bit string may be '1010' or '0101' depending on the Least Significant Bit (LSB) of the sync word field 303. The sync word field 303 may have a fixed size of 64 bits and is used for timing synchronization.

PIN 코드 요청 필드(PIN request)는 조회 과정에서 조회 메시지(Inquiry)를 수신한 각각의 블루투스 장치의 PIN 코드를 요청하기 위해 사용되는 필드로서, 예를 들어 4비트의 크기를 가질 수 있고, 기설정된 소정 비트열을 가질 수 있다.PIN request field (PIN request) is a field used to request a PIN code of each Bluetooth device that received an inquiry message (Inquiry) in the inquiry process, for example, may have a size of 4 bits, It may have a predetermined bit string.

도 3에서는 ID 패킷(310)이 프리앰블(301), 싱크 워드(303) 및 PIN 코드 요청 필드(305)로 구성된 것으로 예를 들어 도시하였으나, 본 발명의 다른 실시예에서는 ID 패킷(310)이 프리앰블(301) 및 싱크 워드 필드(303)만을 포함하고, 별도의 PIN 코드 요청 필드가 없는 경우에도 조회 과정에서 조회 메시지(Inquiry)를 수신한 각각의 블루투스 장치가 자신의 PIN 코드를 조회 응답 메시지(Inquiry response)에 포함시켜 전송하도록 구성할 수도 있다.In FIG. 3, for example, the ID packet 310 includes a preamble 301, a sync word 303, and a PIN code request field 305. However, in another embodiment of the present invention, the ID packet 310 is a preamble. Each Bluetooth device including only the 301 and the sync word field 303 and receiving the inquiry message during the inquiry even if there is no separate PIN code request field, displays its own PIN code as an inquiry response message. It can also be configured to send in a response.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 블루투스 장치간의 페어링 과정에서 사용되는 FHS 패킷의 구성을 나타낸 것으로, 특히 블루투스 장치들간의 조회 과정에서 조회 응답 메시지(Inquiry response)에 사용되는 FHS 패킷의 페이로드(payload)를 나타낸다. FIG. 4 illustrates a configuration of an FHS packet used in a pairing process between Bluetooth devices according to an embodiment of the present invention. In particular, a payload of an FHS packet used in an inquiry response message during an inquiry process between Bluetooth devices is illustrated. (payload).

도 4를 참조하면, FHS 패킷은 블루투스 장치간 통신에 사용되는 제어 패킷 중 하나로서, FHS 패킷은 액세스코드(미도시), 헤더(미도시) 및 페이로드(400)로 구성되고, FHS 패킷의 페이로드(400)는 BCH 패리티 워드(401), LAP(402), UAP(403), NAP(404), SR(405), SP(406), 클래스(407), AM_ADDR(408), 클럭(409), 페이지 모드(410) 및 PIN(411) 필드를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the FHS packet is one of control packets used for communication between Bluetooth devices, and the FHS packet includes an access code (not shown), a header (not shown), and a payload 400. Payload 400 includes BCH parity word 401, LAP 402, UAP 403, NAP 404, SR 405, SP 406, class 407, AM_ADDR 408, clock ( 409, page mode 410, and PIN 411 fields.

BCH 패리티 워드(401), LAP(402), UAP(403), NAP(404), SR(405), SP(406), 클래스(407), AM_ADDR(408), 클럭(409) 및 페이지 모드(410) 필드는 블루투스 규격과 동일한 비트 크기 및 기능을 가지므로 상세한 설명을 생략한다.BCH parity word 401, LAP 402, UAP 403, NAP 404, SR 405, SP 406, class 407, AM_ADDR 408, clock 409 and page mode ( 410) Since the field has the same bit size and function as the Bluetooth standard, detailed description is omitted.

PIN 코드(411) 필드는 16바이트의 크기를 가질 수 있고, 조회 스캔 상태에서 조회 메시지(Inquiry)를 수신한 블루투스 장치들 각각의 PIN 코드가 포함되는 필드이다.The PIN code 411 field may have a size of 16 bytes and includes a PIN code of each of Bluetooth devices that have received an inquiry message in an inquiry scan state.

상기와 같은 블루투스 장치간의 페어링 방법에 따르면, 제1 블루투스 장치는 조회 메시지를 방송하고, 방송된 조회 메시지를 수신한 제2 블루투스 장치는 자신의 PIN 코드를 조회 응답 메시지에 포함시켜 제1 블루투스 장치에 전송한다. 제1 블루투스 장치는 자신의 PIN 코드와 제2 블루투스 장치로부터 전송된 조회 응답 메시지에 포함된 PIN 코드를 비교하여 두 개의 PIN 코드가 서로 동일한 경우에 페어링 절차를 계속 수행한다.According to the pairing method between the Bluetooth devices as described above, the first Bluetooth device broadcasts an inquiry message, and the second Bluetooth device receiving the broadcast inquiry message includes its PIN code in the inquiry response message to the first Bluetooth device. send. The first Bluetooth device compares its PIN code with the PIN code included in the inquiry response message sent from the second Bluetooth device and continues the pairing procedure when the two PIN codes are the same.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 블루투스 장치간의 페어링 방법에서는 조회 응답 메시지를 통해 조회 응답 메시지를 전송한 블루투스 장치의 PIN 코드를 제공받고 이에 기초하여 페어링을 수행하기 때문에 인증 및 링크 키 생성 절차를 유지하면서도 페어링 절차를 단순화하고 페어링에 소요되는 시간을 감소시킬 수 있고, 이로 인해 사용자의 초기 대기 시간을 줄일 수 있다.Therefore, in the pairing method between Bluetooth devices according to an embodiment of the present invention, since the PIN code of the Bluetooth device that has transmitted the inquiry response message is received through the inquiry response message and pairing is performed based on the authentication code, the authentication and link key generation procedures are performed. This can simplify the pairing process and reduce the time it takes to pair, thereby reducing the user's initial latency.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이 다.Although described with reference to the embodiments above, those skilled in the art will understand that the present invention can be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. I will be able.

Claims (6)

블루투스 장치간의 페어링 방법에 있어서,In the pairing method between Bluetooth devices, 제1 블루투스 장치가 제2 블루투스 장치의 PIN 코드를 요청하는 PIN 코드 요청 필드를 포함하는 ID 패킷을 이용하여 조회 메시지를 방송하는 단계;Broadcasting, by the first Bluetooth device, an inquiry message using an ID packet including a PIN code request field for requesting a PIN code of the second Bluetooth device; 상기 조회 메시지를 수신한 제2 블루투스 장치로부터 상기 제2 블루투스 장치의 PIN 코드 및 조회 응답 메시지를 수신하는 단계; 및Receiving a PIN code and an inquiry response message of the second Bluetooth device from the second Bluetooth device receiving the inquiry message; And 상기 제1 블루투스 장치에서 상기 제2 블루투스 장치의 PIN 코드와 상기 제1 블루투스 장치의 PIN 코드를 비교하는 단계를 포함하되,Comparing the PIN code of the second Bluetooth device and the PIN code of the first Bluetooth device in the first Bluetooth device, 상기 제1 블루투스 장치의 PIN 코드와 상기 제2 블루투스 장치의 PIN 코드가 동일한 경우에 상기 페어링 절차를 계속 수행하는 것을 특징으로 하는 블루투스 장치간의 페어링 방법.And if the PIN code of the first Bluetooth device is the same as the PIN code of the second Bluetooth device, performing the pairing procedure. 제1항에 있어서, 상기 조회 메시지를 수신한 제2 블루투스 장치로부터 상기 제2 블루투스 장치의 PIN 코드 및 조회 응답 메시지를 수신하는 단계는,The method of claim 1, wherein the receiving of the PIN code and the inquiry response message of the second Bluetooth device from the second Bluetooth device that has received the inquiry message comprises: 상기 제2 블루투스 장치가 메모리로부터 상기 제2 블루투스 장치의 PIN 코드를 독출하여 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 블루투스 장치간의 페어링 방법.And reading, by the second Bluetooth device, a PIN code of the second Bluetooth device from the memory and acquiring the PIN code. 제1항에 있어서, 상기 조회 메시지를 수신한 제2 블루투스 장치로부터 상기 제2 블루투스 장치의 PIN 코드 및 조회 응답 메시지를 수신하는 단계는,The method of claim 1, wherein the receiving of the PIN code and the inquiry response message of the second Bluetooth device from the second Bluetooth device that has received the inquiry message comprises: 상기 제2 블루투스 장치가 FHS 패킷을 이용하여 상기 제2 블루투스 장치의 PIN 코드 및 상기 조회 응답 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 블루투스 장치간의 페어링 방법.And the second Bluetooth device transmits a PIN code of the second Bluetooth device and the inquiry response message using an FHS packet. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 블루투스 장치간의 페어링 방법은,The method of claim 1, wherein the pairing method between the Bluetooth devices, 상기 제1 블루투스 장치의 PIN 코드와 상기 제2 블루투스 장치의 PIN 코드가 동일하지 않은 경우에 상기 제1 블루투스 장치의 사용자로부터 상기 제1 블루투스 장치의 PIN 코드를 다시 제공받는 것을 특징으로 하는 블루투스 장치간의 페어링 방법.When the PIN code of the first Bluetooth device and the PIN code of the second Bluetooth device are not the same, the user receives the PIN code of the first Bluetooth device again from the user of the first Bluetooth device. How to pair. 제1항에 있어서, 상기 블루투스 장치간의 페어링 방법은,The method of claim 1, wherein the pairing method between the Bluetooth devices, 상기 제1 블루투스 장치의 PIN 코드와 상기 제2 블루투스 장치의 PIN 코드가 동일한 경우에, 상기 제1 블루투스 장치 및 상기 제2 블루투스 장치가 링크 키를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블루투스 장치간의 페어링 방법.And when the PIN code of the first Bluetooth device and the PIN code of the second Bluetooth device are the same, generating a link key by the first Bluetooth device and the second Bluetooth device. How to pair between.
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