KR101086900B1

KR101086900B1 - 기지국을 이용한 주위 차량 위치인식 시스템 및 기지국과 차량 사이의 인증방법

Info

Publication number: KR101086900B1
Application number: KR1020090114548A
Authority: KR
Inventors: 조국래; 손종욱; 진성호
Original assignee: 재단법인대구경북과학기술원
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2009-11-25
Publication date: 2011-11-24
Also published as: KR20110057922A

Abstract

본 발명은 차량과 기지국 사이에 통신을 통하여 차량의 주변 환경을 실시간으로 확인할 수 있는 기지국을 이용한 주위 차량 위치인식 시스템 및 상기 시스템에 있어서, 상기 차량과 상기 기지국 사이의 인증을 하는 방법에 관한 기지국과 차량 사이의 인증방법을 개시한다. 상기 시스템에는 인공위성, 자동차 및 기지국이 포함되며, 상기 인증방법에는 해쉬 함수가 사용된다.

기지국, 자동차, 인공위성, 인증,

Description

기지국을 이용한 주위 차량 위치인식 시스템 및 기지국과 차량 사이의 인증방법{SURROUNDING VEHICLES POSITION IDENTIFYING SYSTEM USING BASE STATION AND IDENTIFYING METHOD BETWEEN THE BASE STATION AND THE VEHICLES}

본 발명은 주위 차량 위치인식 시스템에 관한 것으로, 특히 기지국과 차량사이의 통신이 인증에 의해 이루어지는 기지국을 이용한 주위 차량 인식 시스템에 관한 것이다.

자동차를 운전하다 보면 운전자의 전방을 제외한 좌, 우, 후방 및 운전자의 시야가 미치지 못하는 지역의 상황을 제대로 인식하지 못해, 아래와 같은 여러 가지 긴급한 상황에 부딪치는 경우가 발생할 수 있다.

1. 골목길의 교차를 통과할 때 좌측 또는 우측 골목길에서 빠른 속도로 달려 나오는 차량이 있는 경우.

2. 비가 심하게 내려 운전자가 주변 차량을 육안으로 확인하기가 용이하지 않은 경우.

3. 가로등이 비치지 않는 어두운 길에서, 전방 차량의 차폭등이 켜져 있지 않는 경우, 후방 차량의 전조등이 켜져 있지 않은 경우.

상기와 같은 경우, 운전자가 주위 차량의 상태를 알지 못하고 갑자기 속도를 높이거나 방심함으로써 사고가 발생할 수 있다.

이러한 상황에 대처하기 위해서는 먼저 운전자가 주위 상황에 대하여 항상 주시하는 것이 선행되어야 한다. 그러나 운전할 때 항상 긴장하여야 한다면 운전이 즐겁거나 안락한 것이 아니라 피곤한 것이 될 것이다. 따라서 상기의 상황을 차량의 내부에서 미리 알 수 있도록 하는 장치가 요구된다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적과제는, 차량과 기지국 사이에 통신을 통하여 차량의 주변 환경을 실시간으로 확인할 수 있는 기지국을 이용한 주위 차량 위치인식 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적과제는, 차량과 기지국 사이에 통신을 통하여 차량의 주변 환경을 실시간으로 확인할 수 있는 기지국을 이용한 주위 차량 위치인식 시스템에 있어서, 차량과 기지국 사이의 인증을 하는 방법에 관한 기지국과 차량 사이의 인증방법을 제공하는데 있다.

상기 기술적과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 기지국을 이용한 주위 차량 위치인식 시스템은, 자동차 및 기지국을 구비한다. 상기 자동차는 인공위성으로부터 자신의 위치정보 및 현재 위치를 중심으로 일정한 면적을 포함하는 위성사진을 전달받고, 상기 위치정보 및 자신에게 할당된 고유의 일련번호를 기지국에 전달하며, 기지국으로부터 전달받은 교통제어메시지(Traffic Control Message)를 이용하여 주위를 운행하고 있는 차량들을 실시간으로 디스플레이 한다. 상기 기지국은, 상기 자동차로부터 상기 위치정보 및 상기 고유의 일련번호를 수신하고, 상기 고유의 일련번호로부터 해당 차량의 모델번호를 추출하고, 상기 위치정보 및 모델번호를 포함하는 상기 교통제어메시지를 생성하여 통신 영역의 범위 내에 있는 모든 차 량들에게 전달한다.

상기 다른 기술적과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 기지국과 차량 사이의 인증방법은, 인공위성으로부터 전달받은 위치정보를 수신한 자동차가 상기 위치정보와 자신의 고유의 일련번호를 기지국에 전달하고, 상기 기지국은 상기 위치정보 및 상기 일련번호를 이용하여 생성시킨 교통제어메시지를 상기 자동차에 전달하는 기지국을 이용한 주위 차량 위치인식 시스템에서 사용하는 기지국과 차량 사이의 인증방법이며, 키 셋 업 단계 및 데이터 송수신 단계를 구비한다.

상기 키 셋 업 단계는, 체인 해쉬의 기본적인 해쉬 값들을 기지국과 자동차들 사이에서 교환한다.

상기 데이터 송수신 단계는, 상기 교환된 해쉬 값들을 이용하여 상기 자동차와 상기 기지국을 서로 인증하면서 데이터를 송수신한다.

본 발명은 차량과 기지국 사이에 통신을 통하여, 차량의 주변 환경을 실시간으로 확인할 수 있기 때문에, 운전자들이 주변 환경에 대한 인식 부재로 인해 발생할 수 있는 여러 가지 접촉 사고를 줄이고, 보다 안전하게 차량을 운행할 수 있게 된다. 또한 기지국과 차량들 사이에 인증알고리즘을 적용함으로써 악의적인 해커의 침투를 방지할 수 있다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

본 발명의 핵심 아이디어는,

1. 주행 중인 차량의 주변에서 운행 중인 차량 기타 위치를 파악할 수 있는 객체들의 움직임을 디스플레이 단말기에서 실시간으로 확인할 수 있도록 하는 기지국을 이용한 주위 차량 위치인식 시스템을 제공하고,

2. 기지국과 해당 기지국의 통신 영역 내의 차량들 사이에 인증알고리즘을 도입하여 해커의 침입을 근본적으로 차단하는 기지국과 차량 사이의 인증방법을 더불어 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 기지국을 이용한 주위 차량 위치인식 시스템을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 기지국을 이용한 주위 차량 위치인식 시스템(100)은, 인공위성(110), 자동차(120) 및 기지국(150)을 구비한다. 본 발명에 따른 시스템의 경우 해당 기지국(150)의 통신 영역에 포함되는 자동차 대수는 상당히 많지만 여기서는 설명의 편의를 위해 하나의 자동차(120)를 예를 들어 설명한다.

인공위성(110)은 자동차(120)의 위치정보(GPS(*)) 및 자동차(120)가 운행하 고 있는 장소 주변의 위성사진(S_PIC)을 해당 자동차(120)에 전송한다.

자동차(120)는 인공위성(110)으로부터 전송되는 위치정보(GPS(*)) 및 위성사진(S_PIC)을 수신하고, 자동차(120) 고유의 일련번호(ID(*)) 및 위치정보(GPS(*))를 기지국(150)에 전달하고, 기지국(150)으로부터 전달된 TCM(Traffic Control Message)을 이용하여 자동차(120) 주위를 운행 중인 자동차 또는 객체의 위치를 확인한다. 자동차(120)에는, 상기의 기능을 달성하기 위하여, 데이터 프로세서(121), 인터페이스 장치(122), 인증장치(123), 매핑장치(124) 및 디스플레이장치(125)를 구비한다.

데이터 프로세서(121)는 인공위성(110)으로부터 위치정보(GPS(*)) 및 위성사진(S_PIC)을 수신하고, 수신된 위성사진에서 차량 및 객체 등을 제거하여 도로 및 건물만을 표시한 가공된 위성사진(M_S_PIC)을 생성한다. 인터페이스 장치(122)는 기지국(150)과 인증장치(123) 사이의 통신을 매개한다.

인증장치(123)는 인터페이스 장치(122)와 통신하고 있는 기지국(150)을 인증하거나, 현 차량을 기지국(150)에 인증을 받기 위한 인증데이터를 생성하며, 인증이 허용된 경우 자동차 고유의 일련번호(ID(*)) 및 데이터 프로세서(121)로부터 수신한 위치정보(GPS(*))에 대한 정보를 일정한 시간 간격으로 해당 기지국(150)에 인터페이스 장치(122)를 통해 전송하고, 기지국으로부터 전송된 TCM을 매핑장치(124)에 전달한다.

매핑장치(124)는 TCM에 포함된 주변차량 및 객체에 대한 정보를 데이터 프로세서(121)에서 생성된 가공된 위성사진(M_S_PIC)과 매치시킨 매핑데이터(MAP)를 디스플레이 장치(125)에 전달한다.

기지국(150)은 통신 영역 내의 자동차(120)와 통신하여 해당 자동차를 인증하거나 해당 자동차로부터 인증을 받는 후, 자동차들로부터 수신된 해당 자동차들의 위치정보(GPS(*)) 및 자동차 고유의 일련번호(ID(*))들을 이용하여 생성시킨 TCM을 통신 영역 내의 자동차들에게 전달한다. 기지국(150)은, 이러한 기능을 수행하기 위하여, 인터페이스 장치(151), 인증장치(152) 및 프로세서(153)를 구비한다.

인터페이스 장치(151)는 자동차(120)의 인증장치(123) 및 기지국(150)의 인증장치(152)의 통신을 매개한다. 인증장치(152)는 자동차(120)를 인증하거나 자동차(120)가 기지국(150)을 인증하는데 사용되는 인증데이터를 생성한다. 프로세서(153)는, 인증이 된 경우, 자동차 고유의 일련번호(ID(*))를 이용하여 해당 자동차의 모델번호(MN(*))를 추출하며, 기지국(150)의 통신 영역 내에 있는 모든 자동차(120)로부터 전달된 위치정보(GPS(*)) 및 모델번호(MN(*))를 이용하여 TCM을 생성하고 이들을 저장한다.

도 1에 도시된 기지국을 이용한 주위 차량 위치인식 시스템에 있어서, 데이터의 전달경로에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 기지국을 이용한 주위 차량 위치인식 시스템에 있어서 데이터가 전송되는 하나의 경로를 도시한다.

도 2를 참조하면, 자동차는 인공위성으로부터 자신의 위치 및 주변을 촬영한 위성사진을 제공받으며, 위치정보(GPS(*)) 및 자동차 고유의 일련번호(ID(*))를 기지국에 전달한다. 설명의 편의를 위하여 하나의 동일한 기지국의 통신 영역 내에 4 개의 자동차가 존재하는 경우를 가정한다. 이하의 설명에서는 4개의 자동차 각각의 위치정보는 GPS(a) ~ GPS(d)로 정의하고 각각의 일련번호는 ID(a) ~ ID(d)라고 정의한다.

도 3은 본 발명에 따른 기지국을 이용한 주위 차량 위치인식 시스템에 있어서 데이터가 전송되는 다른 하나의 경로를 도시한다.

기지국은 주변차량으로부터 수신된 차량들의 고유의 일련번호(ID(a) ~ ID(d))를 이용하여 추출한 모델번호(MN(a), MN(b))를 추출한다. 또한 주변 자동차로부터 수신된 자동차들의 위치정보(GPS(a) ~ GPS(d)) 및 모델번호(MN(a), MN(b))를 이용하여 TCM을 생성시키고, 생성된 TCM을 기지국내에 있는 모든 차량에게 송신한다. 여기서 TCM은 아래와 같이 표시할 수 있다.

TCM={GPS(a), MN(a), GPS(b), MN(b), ~ , GPS(d), MN(d)}

도 1내지 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 기지국을 이용한 주위 차량 위치인식 시스템의 동작특성에 대하여 설명한다.

자동차는 자신의 주위를 촬영한 위성사진(S_PIC)에서, 차량 및 사람들을 제거한 가공된 위성사진(M_S_PIC)을 생성시켜 데이터베이스에 저장시켜 놓는다. 기지국(150) 주변의 차량들은 자신의 위치정보 및 고유의 일련번호를 일정한 시간 간격으로 기지국에 송신한다. 기지국(150)은 이 정보들을 이용하여 추출한 모델번호 및 위치정보를 이용하여 생성시킨 PCM을 주변 차량들에 전송한다. 각 차량들은 기지국(150)으로부터 전송된 PCM에 포함된 주변 차량들에 대한 정보를 가공된 위성사진(M_S_PIC)에 포함시켜 디스플레이 한다.

여기서 일정한 시간 간격은 장치가 생산될 때 고정시킬 수도 있지만, 사용자가 이를 선택할 수 있도록 하는 것도 가능하며, 0.1초 정도의 시간이면 거의 실시간 정보 송신이 가능하게 된다.

상기와 같은 기능을 가진 기지국을 이용한 주위 차량 위치인식 시스템에 대한 악의적인 해커들의 공격을 방지하기 위하여, 본 발명에서는 기지국으로부터 전송된 TCM을 자동차에서 인증하거나, 차량으로부터 전송되는 위치정보 및 고유의 일련번호에 대하여 기지국에서 인증하는 방법에 대해서도 제안한다.

본 발명에서는 자동차와 기지국사이의 인증을 위해서, 해쉬 함수(Hash Function)를 사용하는데, 해쉬 함수는 해쉬 알고리즘이라고도 하며, 임의의 데이터로부터 일종의 짧은 전자 지문을 생성하는 방법이다. 해쉬 함수는 데이터를 자르고 치환하거나 위치를 바꾸는 방식으로 해쉬 값(Hash Value)을 생성한다. 해쉬 함수의 가장 기본적인 특징은 두 해쉬 값이 다르다면 해쉬 알고리즘을 적용하기 이전의 두 개의 원래 데이터도 다르다는 점이다.

제안하는 차량과 기지국 사이의 인증방법은 크게 키 셋 업 단계 및 데이터 송수신 단계를 구비한다. 키 셋 업 단계에서는 체인 해쉬의 기본적인 해쉬 값들을 기지국과 자동차들 사이에서 교환하고, 데이터 송수신 단계에서는 해쉬 값들을 이용하여 서로 인증을 하면서 데이터를 송수신 한다. 여기서 자동차는 위치정보 및 고유의 일련번호를 기지국에 송신하고, 기지국은 위치정보 및 고유의 일련번호를 가공하여 생성시킨 TCM을 자동차에 전송한다.

키 셋 업 단계는,

1. 기지국에서 기지국의 해쉬 값을 셋 업 하는 단계,

2. 자동차에서 자동차의 해쉬 값을 셋 업 하는 단계,

3. 기지국에서 자동차의 해쉬 값을 셋 업 하는 단계 및

4. 자동차에서 기지국의 해쉬 값을 셋 업 하는 단계를 구비한다.

데이터 송수신 단계는,

1. 자동차로부터 기지국에 위치정보 및 고유번호를 송신하는 단계,

2. 기지국에서 위치정보 및 고유번호를 가공하여 TCM을 생성하는 단계,

3. 기지국에서 생성된 TCM을 자동차로 송신하는 단계 및

4. 자동차에서 TCM을 가공하는 단계를 구비한다.

먼저 키 셋 업 단계에 대하여 설명한다.

도 4는 기지국에서 기지국의 해쉬 값을 셋 업 하는 과정을 프로그램으로 나타낸 것이다.

도 4에 도시된 프로그램을 순서대로 설명한다.

모든 기지국은 기지국 고유의 일련번호 ID(s), 공인 인증기관이 발급한 비공개키 Pri_s 및 공개키 Pub_s를 가지고 있다. 이 과정에서 기지국(Server)은 자신이 송신하는 TCM 메시지를 인증하는데 사용하는 해쉬 값들을 생성한 후, 주변의 모든 자동차에 전송한다.

먼저 해쉬 체인에 입력되어 해쉬 값을 생성하는데 사용되는 난수 h0(s)을 추출한다. 추출된 난수 h0(s)을 해쉬 체인(For(i=0; k<n, i++))에 적용하여 해쉬 체인의 최종 값 hn(s)을 얻는다. 여기서 해쉬 체인을 모두 수행하고 나면 난수h0(s) 은 n(n은 정수)회 해쉬 하는 것이 된다.

이어서, 해쉬의 수행횟수 n(s), 해쉬 체인의 최종 값 hn(s) 등의 정보를 포함하는 메시지 m을 생성한다.

메시지 m을 해쉬 함수에 적용(Hash(m))시켜 해쉬 프라임값 h'을 생성한다.

해쉬 프라임값 h'을 기지국의 비공개키 Pri_s로 서명(Sign_{pri_s}(h'))하여 메시지 m에 대한 서명값 Sig를 생성한다.

기지국(Server)은 생성된 정보들(Messagetype, Sender, sig, m)을 주변 자동차들에 전송한다. 여기서 Messagetype의 값이 0(zero)인 경우에는 수신된 메시지가 해쉬 체인의 해쉬 값을 설정하는데 사용되지 않는 것을 의미하며, 1(one)인 경우에는 수신된 메시지가 해쉬 체인의 해쉬 값을 설정하는데 사용된다는 것을 의미한다. Messagetype의 값은 이하의 설명에서도 동일한 의미로 사용된다.

기지국은 도 4에 도시된 과정을 해쉬 체인의 (n-1)주기마다 한번씩 수행하여 해쉬 값들을 갱신하여야 한다.

도 5는 자동차에서 자동차의 해쉬 값을 셋 업 하는 과정을 프로그램으로 나타낸 것이다.

도 5에 도시된 프로그램을 순서대로 설명한다.

모든 자동차(car)는 자동차 고유의 일련번호 ID(c), 공인 인증기관이 발급한 비공개키 Pri_c 및 공개키 Pub_c를 가지고 있다. 이 과정에서 자동차(Car)는 자신이 송신하는 메시지를 인증하기 위하여 사용하는 해쉬 값들을 생성한 후, 가장 가 까운 기지국으로 전송한다.

먼저 해쉬 체인에 입력되어 해쉬 값을 생성하는데 사용되는 난수 h0(c)을 추출한다. 추출된 난수 h0(c)를 해쉬 체인(For(i=0; k<n, i++))에 적용하여 해쉬 체인의 최종 값 hn(c)을 얻는다. 여기서 해쉬 체인을 모두 수행하고 나면 난수h0(c)은 n회 해쉬 하는 것이 된다.

이어서, 해쉬의 수행횟수 n(c), 해쉬 체인의 최종 값 hn(c) 등의 정보를 포함하는 메시지 m을 생성한다.

메시지 m을 해쉬 함수에 적용(Hash(m))시켜 해쉬 프라임 값 h'을 생성한다.

해쉬 프라임 값 h'을 기지국의 비공개키 Pri_c로 서명(Sign_{pri_c}(h'))하여 메시지 m에 대한 서명문 Sig을 생성한다.

자동차는 생성된 정보들(Messagetype, Sender, sig, m)은 기지국에 전송한다.

상술한 도 4 및 도 5에 도시된 프로그램은 기지국 및 자동차에서 일어나는 기초 셋 업 단계에 대한 것이다.

기지국이 해쉬 셋 업을 할 때 기지국내에 존재하지 않다가 새로 기지국의 통신 범위에 속하게 된 자동차의 경우, 자동차 측 해쉬 체인 셋 업을 통해 인증에 필요한 정보들을 기지국으로부터 제공받아야 한다. 따라서 이러한 경우 새로 기지국의 통신 영역으로 진입한 자동차는 의무적으로 자동차에서 기지국의 해수 값 셋 업을 1회 수행하여야 한다.

도 6은 자동차에서 기지국의 해쉬 값을 셋 업 하는 과정을 프로그램으로 나타낸 것이다.

도 6에 도시된 프로그램을 순서대로 설명한다.

메시지를 송신하는 곳이 기지국(Server)이 아니라면 수신된 메시지는 폐기한다(discard).

Messagetype이 0(zero)인 경우, 기지국(Server)으로부터 복수 개의 메시지(Messagetype, Sender, ID(S), m1, m2)가 전송되는데, 메시지 m2에 해쉬 체인 setup을 위한 정보들이 들어 있으므로, 먼저 메시지 m2로부터 서명문 sig와 메시지 m3을 추출한다.

여기서, 메시지 m1은 현재 기지국의 통신 범위 내에서 운행 중인 모든 자동차의 위치정보와 모델번호를 실시간으로 알려주는 TCM을 포함하는 메시지이다. 메시지 m3은 기지국에서 기지국의 해쉬 값을 셋 업 한 후, 새로 기지국의 통신 범위에 진입한 자동차를 위해서 생성한 메시지이다. 메시지 m3에는 해쉬 체인의 총 수행횟수 n(s), n(s)번째 최종 해쉬 값 hn(s), 현재 체인의 진행 회수 i(s), 현재 해쉬 값 hi(s) 등을 포함하고 있다. 메시지 m3을 해쉬 하여 h를 생성하고, 이를 기지국의 비공개키 Pri_s로 전자 서명하여 서명문 sig을 생성한다. 메시지 m2는 메시지 m3 및 메시지 m3을 이용하여 생성시킨 서명문 sig을 포함한다. 이 부분의 자세한 설명은 후술한다.

메시지 m3에 대한 서명문 sig이 유효한가(h''=Veri_{pub_s}(sig))를 판단하여 유 효하다면(h'==h''), 해쉬 체인의 총 회수 n(s), n(s)번째 최종 해쉬값 hn(s), 현재 체인의 진행 횟수 i(s), 현재 해쉬값 hi(s), 기지국의 고유의 일련번호 ID(s), 기지국의 현재 시간 timestamp 등을 추출하여 저장하고, 자동차의 현재 시간을 기지국의 timestamp와 일치시킨다.

Messagetype이 1인 경우, 기지국으로부터 복수 개의 메시지(Messagetype, Sender, sig, m)가 전송되는데, 메시지 m에 대한 서명문 sig이 유효한지(h''=Veri_{pub_s}(sig))를 판단한다. 서명문 sig이 유효한 경우(h'==h'')에는 해쉬 체인의 총 회수 n(s), n(s)번째 최종 해쉬값 hn(s), 기지국의 고유의 일련번호 ID(s), 기지국의 현재 시간 timestamp 등을 추출하여 저장하고, 자동차의 현재 시간은 기지국의 timestamp와 일치시킨다.

기지국의 입장에서 볼 때, 새로운 자동차가 기지국의 통신 범위에 새롭게 진입한 후, 해쉬 체인의 기본적인 해쉬 값을 전송하는 경우, 이를 검증한 후 유효하면 필요한 정보를 저장한다. 저장되는 정보에는 자동차 고유의 모델번호도 포함된다.

도 7은 기지국에서 자동차의 해쉬 값을 셋 업 하는 과정을 프로그램으로 나타낸 것이다.

도 7에 도시된 프로그램을 순서대로 설명한다.

메시지를 전송한 곳이 자동차(car)가 아니라면, 수신된 메시지는 폐기한다(discard).

Messagetype이 1인 경우, 복수 개의 메시지(Messagetype, Sender, sig, m)가 전송되는데, 수신되는 메시지에는 자동차에서 사용할 해쉬 체인에 대한 기본적인 해쉬값들이 들어가 있음을 의미한다.

메시지 m을 해쉬 한 후(h'=Hash(m)), sig를 검증한다(h''=Veri_{pub_c}(sig)).

두 값이 동일한 경우(h' == h''), 메시지 m에 대한 서명문 sig가 유효한 것이므로, 자동차의 고유의 일련번호 ID(c), 해쉬 체인의 총 회수 n(c), n(s)번째 최종 해쉬값 hn(s), 자동차 고유의 모델번호 MN(c) 등을 추출하여 저장한다.

도 4 내지 도 7의 키 셋 업 과정을 거쳐 체인 해쉬에 사용될 기본 해쉬 값들을 기지국과 자동차가 교환한 후에는 후술하는 데이터 송수신 단계를 수행하게 된다.

데이터 송수신 단계는 인공위성으로부터 위치정보 및 위성사진을 수신한 자동차가 자신이 속한 기지국에 위치정보를 전송하는 과정 및 기지국 통신 범위 내에 포함된 자동차들로부터 위치정보를 수신한 기지국이 TCM을 생성하여 기지국 통신 범위 내에 포함된 자동차들에게 전송하는 과정을 포함한다.

도 8은 자동차로부터 기지국에 위치정보 및 고유의 일련번호를 송신하는 단계를 나타낸다.

도 8을 참조하면, 각각의 자동차(car)의 위치정보를 해당 기지국(Server)에 전송한다.

도 8에 도시된 과정을 순서대로 설명한다.

해쉬 체인에서, 기지국이 수신한 메시지를 인증하는데 사용할 해쉬 값 hi을 이전의 해쉬 값 h_i-1을 해쉬 하여 생성한다(hi(c)=Hash(h_i-1(c))). 해쉬 값 h_i-1은 근본적으로 시드(seed) 해쉬 값 h0을 순차적으로 해쉬 하여 생성시키는데, 효율성을 위해서는 모든 해쉬 값(hi, 0<i<n)을 데이터베이스에 저장해두고 필요할 때 추출하여 사용하는 것이 바람직하다.

해쉬 값 hi(c)가 i(c)번째 해쉬 값임을 알려주는 인덱스 i(c), 인증에 사용될 해쉬 값 hi(c), 자동차의 위치정보 GPS(c)등의 정보를 포함하는 메시지 m을 생성한다.

복수 개의 메시지(Messagetype, Sender, ID(c), m)를 기지국으로 전송한다.

도 9는 기지국에서 위치정보 및 고유번호를 가공하여 TCM을 생성하는 단계를 나타낸다.

도 9를 참조하면, 자동차로부터 전송된 복수 개의 메시지(Messagetype, Sender, ID(c), m)를 이용하여 해당 자동차의 모델번호 MN를 데이터베이스에서 추출하고, 위치정보 GPS(c)와 자동차 모델번호 MN(c)를 일정한 주기 마다 TCM에 포함시킨다.

도 9에 도시된 과정을 순서대로 설명한다.

자동차에서 전송된 Messagetype이 0인 경우, 복수 개의 메시지(Messagetype, Sender, ID(c), m)가 전송되는데, 이는 위치정보 GPS(c)를 전송하고 있다는 것을 의미한다. 자동차의 공유의 일련번호 ID(c)를 확인하고, 해당 자동차에서 송신된 메시지를 인증하기 위해서 가장 최근에 사용된 n(c)번째 최종 해쉬값 hn(c), 현재 체인의 진행 회수 i(c), 현재 해쉬값 hi(c) 및 자동차 모델번호 MN(c) 등을 메모리에서 추출한다. 이 때 현재 체인의 진행 회수 i(c) 및 현재 해쉬값 hi(c)은 i_last(c), hi_last(c)에 각각 저장한다.

자동차로부터 전송된 메시지 m으로부터 현재 체인의 진행 회수 i(c), 현재 해쉬값 hi(c) 및 위치정보 GPS(c) 등을 추출한다.

자동차로부터 전송된 메시지에 포함된 현재 체인의 진행 회수 i(c)가 가장 최근에 수신된 메시지의 인증 해쉬 값인 i_last(c)와 같거나 크다면(i(c)>=i_last(c)), 자동차로부터 전송된 메시지에 포함된 현재 체인의 진행 회수 i(c)는 이미 사용되었기 때문에 더 이상 유효하지 않아 인증값으로 사용될 수 없으므로 폐기한다(reject).

이어 현재 해쉬값 hi(c)를 (n-1)번 해쉬를 수행하여 새로운 해쉬 값 hi(c)를 생성한다.

생성된 해쉬 값 hi(c)가 n(c)번째 최종 해쉬값 hn(c)와 동일하다면(hi(c)==hn(c)), 생성된 해쉬 값 hi(c)가 유효한 인증 값으로 채택된다. 이러한 인증 과정을 보다 효율적으로 수행하기 위해서는, 현재 해쉬 값 hi(c)에 대하여 1회만 해쉬 하여 새로운 해쉬 값 hi(c)을 구한 후 이를 가장 최근에 수신된 메시지의 인증 해쉬 값 i_last(c)와 비교하는 것이 바람직하다.

수신된 메시지에 포함된 timestamp를 확인하여 이 값이 송신할 TCM 메시지의 일정 주기 안에 포함된다면, 위치정보 GPS(c) 및 자동차 모델번호 MN(c)를 TCM에 포함시킨다.

상기의 과정을 거친 다음, 지금까지 사용되었던 해쉬 체인의 인덱스 i(c)와 가장 마지막으로 사용된 해쉬 값 hi(c)를 저장한다.

도 10은 기지국에서 생성된 TCM을 자동차로 송신하는 단계를 나타낸다.

도 10을 참조하면, 기지국은 시간을 확인한 후, 일정한 주기로 TCM에 저장된 위치정보 GPS(c) 및 자동차의 모델번호 MN(c)를 통신 영역 내의 모든 자동차에 전송한다.

도 10에 도시된 과정을 순서대로 설명한다.

먼저 기지국(Server)은 자동차들로부터 수신한 위치정보 GPS(c) 및 내부에서 추출한 자동차 모델번호 MN(c)를 포함하는 TCM을 추출한다. 여기서 TCM은 복수 개의 자동차들로부터 수신된 위치정보들 GPS(c1) & GPS(c2) 그리고 복수 개의 모델정보들 MN(c1) & MN(c2)를 포함하고 있다.

해쉬 체인에서 현재 메시지에 대한 인증으로 사용할 해쉬 값 hi(s)를 이전 해쉬 값 h_i-1(s)로부터 생성한다.

해쉬 값 hi(s)가 i(s)번째 해쉬 값임을 알려주는 인덱스 i(s), 인증에 사용될 해쉬 값 hi(s) 및 현재 기지국의 통신 범위 내에서 운행 중인 모든 자동차들의 위치정보 GPS(c) 및 자동차의 모델번호 MN(c)를 메시지 m1을 생성한다.

기지국(Server)이 기지국내에서 기지국의 해쉬 값을 셋 업 한 후, 기지국의 통신 범위 내로 새롭게 진입한 자동차들을 위해서, 메시지 m3을 생성한다. 메시지 m3에는 해쉬 체인의 총 횟수인 n(s), n(s)번째 마지막 해쉬 값인 hn(s), 현재 체인의 진행 횟수 i(s), 현재 해쉬 값 hi(s) 등을 포함하고 있다. 새로 진입한 자동차들은 이후 기지국으로부터 수신되는 메시지에 대한 인증을 이들 해쉬 값들을 이용해서 수행할 수 있다.

메시지 m3을 해쉬하여 h를 생성하고, 이를 기지국의 비공개키 Pri_s로 전자 서명하여 서명문 sig를 생성한다.

서명문 sig 및 메시지 m3을 포함하는 새로운 메시지 m2를 생성한다.

이후 기지국(Server)은 Messagetype, ID(s), Sender, m1, m2를 통신 범위 내의 모든 자동차에 전송한다.

도 11은 자동차에서 TCM을 가공하는 단계를 나타낸다.

도 11을 참조하면, 기지국으로부터 전송된 TCM을 자동차가 수신한 후, 수신되 TCM의 유효성을 검증한다. 유효하다고 판단되면, TCM에 포함된 모든 위치정보 GPS(c) 및 모델번호 MN(c)들을 추출하여, 자동차의 데이터베이스에 저장되어 있는 가공된 위성사진과 합성한다. 합성된 사진은 디스플레이 장치에 재생된다.

도 11에 도시된 과정을 순서대로 설명한다.

기지국(Server)으로부터 전송된 Messagetype이 0인 경우는 (Messagetype, Sender, ID(s), m1, m2)이 전송되는데, 이는 TCM을 포함하고 있다.

기지국의 고유 일련번호 ID(s)를 확인하고, 기지국에서 송신된 메시지를 인증하기 위해서 가장 최근 사용된 hn(s), i(s), hi(s) 등을 메모리에서 추출하여, i(s), hi(s)는 i_last(s), hi_last(s)에 각각 저장한다.

기지국으로부터 전송된 메시지 m1로부터 i(s), hi(s), TCM 등을 추출한다.

기지국으로부터 전송된 i(s)가 가장 최근에 수신된 메시지의 인증 해쉬 값인 i_last(s)와 같거나 크다면, i(s)는 이미 사용되었기 때문에 더 이상 유효하지가 않으므로 수신된 메시지의 인증 값으로 사용될 수가 없다. 그러므로 모든 수신된 메시지를 폐기한다(reject).

현재의 해쉬 값 hi(s)를 n-i번 Hash()를 수행한 후 새로운 hi(s)를 생성한다.

새로운 해쉬 값 hi(s)가 최종으로 사용된 해쉬 값 hn(s)과 동일하다면, hi(s)가 유효한 인증 값으로 채택된다. 이러한 인증 부분을 좀더 효율적으로 적용하고 싶다면, 해쉬 값 hi(s)를 1회만 Hash()를 수행하고 이를 hi_last(s)와 비교하여 같다면 유효한 메시지로 인증하면 된다.

수신된 메시지의 timestamp를 확인하여 이 값이 자동차내의 time과 비교하여 미리 정해진 값 안에 있다면, TCM내의 모든 위치정보들 GPS(*) 및 모델번호들 MN(*)을 자동차 내에 저장되어 있는 가공된 인공위성 사진에 합성하여 이를 디스플레이 단말기에 표현한다. 가공된 위성사진에 합성할 때 할 때는 자신의 위치정보 와 모델번호도 같이 포함한다.

현재까지 사용되었던 해쉬 체인의 인덱스값 i(c)와 가장 마지막으로 사용된 해쉬값 hi(c)를 저장한다.

Messagetype이 0이 아니라면 1이므로, 이는 기지국이 해쉬 체인에서 사용되는 기본 해쉬 값들을 새롭게 설정하고자 함을 뜻한다. 그러므로 자동차 내에서 기 지국 측 해쉬 값을 새로 설정하기 위한 과정을 호출하여 수행한다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

도 11은 자동차에서 TCM을 가공하는 단계를 나타낸다.

Claims

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인공위성으로부터 전달받은 위치정보를 수신한 자동차가 상기 위치정보와 자신의 고유의 일련번호를 기지국에 전달하고, 상기 기지국은 상기 위치정보 및 상기 일련번호를 이용하여 생성시킨 교통제어메시지를 상기 자동차에 전달하는 기지국을 이용한 주위 차량 위치인식 시스템에서 사용하는 기지국과 차량 사이의 인증방법에 있어서,

체인 해쉬의 기본적인 해쉬 값들을 기지국과 자동차들 사이에서 교환하는 키 셋 업 단계; 및

상기 교환된 해쉬 값들을 이용하여 상기 자동차와 상기 기지국을 서로 인증하면서 데이터를 송수신하는 데이터 송수신 단계를 구비하는 기지국과 차량 사이의 인증방법.
제6항에 있어서, 상기 키 셋 업 단계는,

상기 기지국에서 상기 기지국의 해쉬 값을 셋 업 하는 단계; 및

상기 자동차에서 상기 자동차의 해쉬 값을 셋 업 하는 단계를 구비하는 기지국과 차량 사이의 인증방법.
제7항에 있어서,

상기 기지국에서 상기 기지국의 해쉬 값을 셋 업 하는 단계는 이미 가지고 있는 고유의 일련번호, 공인 인증기관이 발급한 비공개키 및 공개키를 이용하여 자신이 송출하는 상기 교통제어메시지를 인증하는데 사용되는 해쉬 값들을 생성하며,

난수를 추출하는 단계;

추출된 난수를 해쉬 체인에 적용시켜 해쉬 체인의 최종값을 구하는 단계;

해쉬의 수행횟수, 상기 해쉬 체인의 최종값을 포함하는 메시지를 생성하는 단계;

상기 메시지를 해쉬 함수에 적용시켜 해쉬 프라임을 생성하는 단계; 및

상기 해쉬 프라임을 상기 비공개키로 서명하여 상기 메시지에 대한 서명문을 생성하는 단계를 구비하며,

상기 메시지 및 상기 서명문은 주변의 자동차에 전송되는 기지국과 차량 사이의 인증방법.
제7항에 있어서,

상기 자동차에서 상기 자동차의 해쉬 값을 셋 업 하는 단계는 상기 자동차에서 상기 자동차의 해쉬 값을 셋 업 하는 단계는 이미 가지고 있는 고유의 일련번호, 공인 인증기관이 발급한 비공개키 및 공개키를 이용하여 자신이 송출하는 위치정보 및 상기 일련번호를 인증하는데 사용되는 해쉬 값들을 생성하며,

난수를 생성하는 단계;

추출된 난수를 해쉬 체인에 적용하여 해쉬 체인의 최종 값을 구하는 단계;

해쉬의 수행횟수, 상기 해쉬 체인의 최종값을 포함하는 메시지를 생성하는 단계;

상기 메시지를 해쉬 함수에 적용시켜 해쉬 프라임을 생성하는 단계; 및

상기 해쉬 프라임을 상기 비공개키로 서명하여 상기 메시지에 대한 서명문을 생성하는 단계를 구비하며,

상기 메시지 및 상기 서명문은 상기 기지국으로 전송되는 기지국과 차량 사이의 인증방법.
제7항에 있어서, 상기 키 셋 업 단계는,

기지국이 해쉬 셋 업을 할 때 기지국 내에 존재하지 않다가 새로 기지국의 통신 범위 내에 진입한 자동차와의 인증을 위해,

상기 자동차에서 상기 기지국의 해쉬 값을 셋 업 하는 단계; 및

상기 기지국에서 상기 자동차의 해쉬 값을 셋 업 하는 단계를 더 구비하는 기지국과 차량 사이의 인증방법.
제10항에 있어서, 상기 자동차에서 상기 기지국의 해쉬 값을 셋 업 하는 단계는,

기지국으로부터 수신된 메시지가 해쉬 체인의 해쉬 값을 설정하는데 사용되지 않는 메시지라고 판단된 경우,

기지국으로부터 수신된 메시지를 이용하여 해쉬 체인 셋 업을 위한 정보가 포함된 메시지로부터 서명문 및 기지국에 새로 진입한 자동차를 위해 생성된 새로운 메시지를 추출하는 단계;

상기 서명문이 유효한가를 판단하는 단계;

상기 서명문이 유효한 경우에는 해쉬 체인의 총 횟수, 최종 해쉬 값, 현재 체인의 진행 횟수, 현재 해쉬 값, 기지국의 고유의 일련번호 및 기지국의 현재시간을 추출하여 저장하는 단계; 및

자동차의 현재시간은 기지국의 시간과 일치시키는 단계를 구비하고,

기지국으로부터 수신된 메시지가 해쉬 체인의 해쉬 값을 설정하는데 사용되는 메시지라고 판단된 경우,

기지국으로부터 전송된 복수 개에 메시지 중, 서명문이 유효한가를 판단하는단계;

유효하다고 판단된 경우에는 해쉬 체인의 총 횟수, 최종 해쉬 값, 기지국 고유의 일련번호 및 기지국의 현재 시간을 추출하여 저장하는 단계; 및

자동차의 현재 시간을 기지국의 시간과 일치시키는 단계를 구비하는 기지국과 차량 사이의 인증방법.
제10항에 있어서, 상기 기지국에서 상기 자동차의 해쉬 값을 셋 업 하는 단계는,

기지국으로부터 수신된 메시지가 해쉬 체인의 해쉬 값을 설정하는데 사용되는 메시지라고 판단된 경우,

수신된 메시지를 해쉬 하는 단계;

서명문을 검증하는 단계;

서명문이 유효한가를 판단하는 단계; 및

서명문이 유효하다고 판단된 경우, 자동차의 고유의 일련번호, 해쉬 체인의 총 회수, 최종 해쉬값, 자동차 고유의 모델번호를 추출하여 저장하는 단계를 구비하는 기지국과 차량 사이의 인증방법.
제6항에 있어서, 상기 데이터 송수신 단계는,

자동차로부터 기지국에 위치정보 및 일련번호를 송신하는 단계;

기지국에서 위치정보 및 일련번호를 가공하여 TCM을 생성하는 단계;

기지국에서 생성된 TCM을 자동차로 송신하는 단계; 및

자동차에서 TCM을 가공하는 단계를 구비하는 기지국과 차량 사이의 인증방법.
제13항에 있어서, 상기 자동차로부터 기지국에 위치정보 및 일련번호를 송신하는 단계는,

해쉬 값을 생성하는 단계;

해쉬 값의 횟수를 지시하는 인덱스, 상기 해쉬 값, 상기 위치정보를 포함하는 메시지를 생성하는 단계; 및

상기 메시지 및 상기 자동차 고유의 일련번호를 상기 기지국에 전송하는 단계를 구비하는 기지국과 차량 사이의 인증방법.
제13항에 있어서,

상기 기지국에서 위치정보 및 일련번호를 가공하여 TCM을 생성하는 단계는, 자동차로부터 전송된 복수 개에 메시지를 이용하여 해당 자동차의 모델번호를 추출 하며, 추출된 모델번호 및 위치정보를 일정한 주기 마다 상기 교통제어메시지에 포함시켜 자동차들에 전송하며,

자동차로부터 수신된 메시지가 해쉬 체인의 해쉬 값을 설정하는데 사용되지 않는 메시지라고 판단된 경우,

자동차 고유의 일련번호를 이용하여, 가장 최근에 사용된 최종 해쉬 값, 현재 체인의 진행 횟수, 현재 해쉬 값 및 모델번호를 추출하는 단계;

자동차로부터 전송된 메시지에 포함된 현재 체인의 진행 횟수, 현재 해쉬 값 및 위치정보를 추출하는 단계;

해쉬 값이 유효한가를 판단하는 단계;

해쉬 값이 유효하다고 판단되는 경우, 수신된 메시지에 포함된 시간을 확인하여 상기 교통제어메시지의 일정 주기 안헤 포함된다면 위치정보 및 모델번호를 상기 교통제어메시지에 포함시키는 단계; 및

지금까지 사용되었던 해쉬 체인의 인덱스 및 마지막으로 사용된 해쉬 값을 저장하는 단계를 구비하는 기지국과 차량 사이의 인증방법.
제13항에 있어서,

상기 기지국에서 생성된 TCM을 자동차로 송신하는 단계는, 기지국이 시간을 확인 한 후 일정한 주기로 상기 교통제어메시지에 저장된 위치정보 및 모델번호를 전송하며,

상기 위치정보 및 상기 모델번호를 포함하는 상기 교통제어메시지를 생성하는 단계;

상기 교통제어메시지에 대한 인증에 사용된 해쉬 값을 생성하는 단계;

상기 해쉬 값, 인덱스, 위치정보 및 모델번호를 포함하는 메시지를 생성하는 단계;

새로 기지국에 진입한 자동차를 인증하는데 사용되는 필요한 해쉬 체인의 총 횟수, 최종 해쉬 값, 현재 체인의 진행 횟수, 현재 해쉬 값을 포함하는 새로운 메시지를 생성하는 단계;

상기 새로운 메시지를 해쉬하고 이를 기지국의 비공개키로 서명하여 서명문을 생성시키는 단계;

상기 서명문 및 상기 새로운 메시지를 포함하는 최종메시지를 생성하는 단계; 및

상기 메시지, 상기 최종 메시지를 자동차에 전송하는 단계를 구비하는 기지국과 차량 사이의 인증방법.
제13항에 있어서, 상기 자동차에서 TCM을 가공하는 단계는,

기지국으로부터 수신된 메시지가 해쉬 체인의 해쉬 값을 설정하는데 사용되지 않는 메시지라고 판단된 경우,

가장 최근에 사용된 최종 해쉬 값, 인덱스 및 현재 해쉬 값을 추출하는 단 계;

기지국으로부터 전송된 메시지에 포함된 인덱스, 현재 해쉬 값 및 교통제어메시지를 추출하는 단계; 및

기지국으로부터 전송된 현재의 해쉬 값이 유효하다면, 상기 교통제어메시지에 포함된 위치정보들 및 모델번호들을 가공된 위성사진에 합성하는 단계를 구비하는 기지국과 차량 사이의 인증방법.