KR101149539B1 - 스마트 카드 및 스마트 카드의 트랜잭션 수행 방법 - Google Patents

스마트 카드 및 스마트 카드의 트랜잭션 수행 방법 Download PDF

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Abstract

스마트 카드 및 스마트 카드의 트랜잭션 수행 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 카드는 트랜잭션이 수행되는 동안 휘발성 메모리에 포함된 트랜잭션 버퍼 공간에 로그 데이터를 저장하고, 트랜잭션이 종료되면 휘발성 메모리의 트랜잭션 버퍼 공간을 비휘발성 메모리에 복사한다. 이에 따라, 스마트 카드의 데이터 무결성을 보장하고 고속의 트랜잭션 처리가 가능하다.

Description

스마트 카드 및 스마트 카드의 트랜잭션 수행 방법 {Smart card and method for processing transaction of smart card}
본 발명의 일 양상은 스마트 카드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스마트 카드의 트랜잭션 처리 최적화 기술에 관한 것이다.
스마트 카드는 주로 신용카드 크기의 형태가 보급되고 있다. 그러나 최근에는 교통카드, 신용카드, 해외로밍, 모바일 뱅킹, 증권서비스, 멤버쉽, 출입인증 등의 기능을 갖는 USIM 카드, 전자여권, 전자운전면허증과 같은 e-ID 형태의 다양한 응용 분야로 확대되고 있다. 또한, 스마트 카드는 보안성이 뛰어나 저장정보의 유출과 복제가 불가능하다. 그리고, 대량의 데이터 처리가 가능하고, 금융/유통, 통신, 교통, 출입통제, 의료 등 다양한 분야로 응용될 수 있다. 이와 같이 하나의 카드에 다양한 애플리케이션이 탑재되는 스마트 카드 환경에서 고속의 데이터 처리 기술은 필수적으로 요구된다.
스마트 카드 시스템에서는 금융, 교통, e-ID 형태의 애플릿 실행 중에 갑자기 전원이 소실되는 경우가 자주 발생한다. 예를 들면 접촉식 스마트 카드인 경우 응용 프로그램 실행 중에 카드 리더기에서 카드를 빼는 경우에 전원이 소실될 수 있다. 또 다른 예로 비접촉식 카드인 경우에도 카드 리더기에 카드를 대고 있다가 카드를 떼면 곧바로 전원이 차단된다. 이러한 상황은 중요한 데이터를 처리하는 과정에서 심각한 문제를 야기할 수 있다. 즉 데이터 무결성(data integrity)을 보장하는 데 있어 스마트 카드의 신뢰성을 떨어뜨릴 수 있다.
일 양상에 따라, 스마트 카드의 데이터 무결성을 보장하고 고속의 트랜잭션 처리가 가능한 버퍼 기술을 제안한다.
일 양상에 따른 스마트 카드는 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 및 트랜잭션이 수행되는 동안 휘발성 메모리에 포함된 트랜잭션 버퍼 공간에 로그 데이터를 저장하고, 트랜잭션이 종료되면 휘발성 메모리의 트랜잭션 버퍼 공간을 비휘발성 메모리에 복사하는 메모리 관리부를 포함한다. 휘발성 메모리는 램(RAM) 메모리일 수 있다. 비휘발성 메모리는 이이피롬(EEPROM) 메모리일 수 있다.
메모리 관리부는 트랜잭션이 수행되는 동안에 휘발성 메모리의 트랜잭션 버퍼 공간에 갱신 이전 데이터 및 갱신 이후 데이터를 모두 저장한다. 메모리 관리부는 트랜잭션 종료 후 카드 티어링 현상이 발생하면 이후 전원 공급 시에 비휘발성 메모리의 데이터 무결성 플래그를 점검하고 비휘발성 메모리에 복사된 트랜잭션 버퍼 공간의 갱신 이전 데이터를 원래 데이터 위치에 저장한다.
트랜잭션 버퍼에 저장되는 하나의 로그에 대한 데이터 정보 구조는 갱신한 데이터 주소 필드, 갱신한 데이터의 길이 필드, 갱신 전 데이터 필드 및 갱신한 데이터 필드로 이루어진 구조이다.
한편 다른 양상에 따른 스마트 카드의 트랜잭션 수행 방법은, 트랜잭션이 시작되면 휘발성 메모리에 포함된 트랜잭션 버퍼 공간에 로그 데이터를 저장하는 단계 및 트랜잭션이 종료되면 휘발성 메모리의 트랜잭션 버퍼 공간을 비휘발성 메모리에 복사하는 단계를 포함한다.
추가 양상에 따라, 비휘발성 메모리에 복사된 트랜잭션 버퍼의 로그 데이터들을 페이지 단위로 정렬하는 단계, 비휘발성 메모리의 데이터 무결성 플래그를 셋팅하는 단계 및 정렬된 로그 데이터들을 페이지 단위로 비휘발성 메모리에 저장하는 단계를 더 포함한다. 정렬된 로그 데이터들을 페이지 단위로 비휘발성 메모리에 저장하는 단계는 비휘발성 메모리에 복사된 트랜잭션 버퍼의 페이지 단위로 정렬된 로그들의 주소 필드와 길이 필드를 계산하여 동일한 페이지 내에 존재하는 로그들을 병합하여 비휘발성 메모리에 저장하는 단계를 포함한다.
추가 양상에 따라, 트랜잭션 커밋이 수행되면 데이터 무결성 플래그를 초기화하고, 카드 티어링 현상이 발생하면 이후 전원 공급시에 데이터 무결성 플래그를 체크하며 비휘발성 메모리에 복사된 트랜잭션 버퍼 공간에서 갱신 이전 데이터를 원래 데이터 위치에 저장하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 데이터 무결성을 보장하면서 최대한 EEPROM의 기록 횟수를 줄이는 방법을 통해 스마트 카드의 실행 속도를 향상시킬 수 있다. 이를 위해 본 발명은 트랜잭션을 수행하는 트랜잭션 버퍼를 빠른 기록 속도를 가진 RAM에 포함되도록 하고, RAM에서 트랜잭션을 처리한다. 즉, 본 발명은 트랜잭션이 수행되는 동안 RAM에 포함된 트랜잭션 버퍼 공간에 로그 데이터를 저장하고, 트랜잭션이 종료되면 RAM의 트랜잭션 버퍼 공간을 EEPROM에 복사한다. 이에 따라, EEPROM의 트랜잭션 처리시 발생하는 속도 저하를 방지할 수 있다.
전술한 버퍼 기술은 EEPROM 메모리를 저장 매체로 사용하는 모든 임베디드 소프트웨어에 적용할 수 있다. 실행 속도 저하의 문제점을 갖는 모든 임베디드 소프트웨어에 본 발명을 적용하면 실행 성능을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 카드의 구성도,
도 2는 본 발명에서 사용하는 휘발성 메모리의 트랜잭션 버퍼의 구조도,
도 3은 본 발명에 따른 스마트 카드의 트랜잭션 수행 방법을 도시한 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 카드(10)의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 스마트 카드(10)는 비접촉식 단자(101), 접촉식 단자(102), 무선 주파수 인터페이스(103), 보안 센서(104), 전원(105), 전압 인가부(106), 클록 발생부(107), 리셋 신호 인가부(108), 오류 검사부(111), 암호화 처리부(112), 램(RAM)(113), 이이피롬(EEPROM)(114), 메모리 관리부(115), 중앙 처리부(116), 입출력부(117) 및 롬(ROM)(118)을 포함한다.
본 발명에서는 발명의 적용 범위를 스마트 카드(10)로 한정하였으나, RF 카드에도 본 발명이 동일하게 적용된다. 즉, 본 발명은 스마트 카드(10) 및 RF 카드 등 비휘발성 메모리를 사용하는 임베디드 단말 및 스마트 카드 관련 모든 제품에 적용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 스마트 카드(10)는 비접촉식 단자(Contactless terminal)(101)와 접촉식 단자(Contact terminal)(102)를 가지는 듀얼 인터페이스 형태이다. 비접촉식 카드 형태일 경우에 스마트 카드(10)는 무선 주파수 인터페이스(Radio Frequency Interface)(103)를 이용하여 외부와 통신한다. 이때, 비접촉식 스마트 카드 표준 중 하나인 ISO14443(109)를 통해 통신할 수 있다. 접촉식 카드 형태일 경우에는 접촉식 스마트 카드 표준인 ISO7816(110)을 통해 외부와 통신할 수 있다.
보안 센서(Security Sensor)(104)는 보안을 관리한다. 전원(Power)(105)과 전압 인가부(Vcc)(106)는 스마트 카드(10)의 IC 칩을 동작시키기 위한 전원을 공급한다. 클록 발생부(CLK)(107)는 스마트 카드(10)의 동작 주파수를 인가하고, 리셋 신호 인가부(RST)(108)는 스마트 카드(10)를 초기화하기 위한 리셋 신호를 인가한다. 그리고 오류 검사부(CRC Generator)(111)는 스마트 카드(10)의 오류를 검사하고, 암호화 처리부(CRYPTO Processor)(112)는 암호 문제를 처리하며, 입출력부(I/O)(117)를 통해 데이터가 입출력된다.
한편 스마트 카드(10)의 메모리는 사용자 데이터를 읽고 쓰는 메모리인 RAM(113), EEPROM Memory(114) 및 ROM(118)을 포함하며, 스마트 카드(10)는 전술한 메모리를 관리하는 메모리 관리부(Memory Management Unit:MMU)(115) 및 중앙 처리부인 CPU(116)를 포함한다.
RAM(13)과 EEPROM(114)은 모두 읽고 쓰기가 가능한 메모리이다. 하나의 셀에 대하여 EEPROM(114)의 기록 속도가 RAM(13)에 비해 100,000배 이상 느리다. EEPROM(114)은 하나의 셀에 대하여 100,000번 이상의 쓰기 작업이 불가능하다. RAM(13)이 하나의 셀 단위로 쓰기 작업을 수행하는데 비하여, EEPROM(114)은 페이지 단위의 블록 쓰기 작업을 수행한다. 칩 제조사마다 페이지 크기에 차이가 있지만, EEPROM(114)에 한 바이트를 쓰기 위해서는 페이지 단위의 쓰기 작업이 이루어져야 한다.
일반적인 스마트 카드는 갑작스러운 전원 차단의 가능성이 매우 높아, 트랜잭션(transaction) 처리가 완료되기 전까지 EEPROM에 갱신 이전 값을 저장한다. 트랜잭션은 데이터베이스 또는 파일의 일관된 상태를 또 다른 일관된 상태로 변환시키는 하나의 논리적 기능을 수행하기 위한 작업 단위이다. 만약 트랜잭션 동안 갑작스러운 전원 차단이 발생하면 다음 전원 공급 시에 트랜잭션의 성공 여부를 확인하는 플래그 값을 체크한 후 EEPROM에 저장된 이전 값을 트랜잭션이 수행되기 전의 위치로 재저장함으로써 EEPROM 데이터 무결성(data integrity)을 보장한다.
일반적인 스마트 카드 환경에서 EEPROM 기록의 80% 이상이 EEPROM 기반의 트랜잭션 처리 방법에서 이전 값을 저장하기 위해 발생한다. 이런 일반적인 EEPROM 기반의 트랜잭션 처리 기법이 스마트 카드의 속도 저하를 유발하는 주요 원인이 된다.
본 발명은 전술한 스마트 카드의 속도 저하 문제를 해결하기 위한 트랜잭션 처리 최적화 기술을 제안한다. 데이터 무결성을 보장하면서 최대한 EEPROM(114)의 기록 횟수를 줄이는 방법을 통해 스마트 카드(10)의 실행 속도를 향상시킬 수 있다. 즉, 전체 EEPROM(114) 기록의 80% 이상이 트랜잭션 처리 과정에서 발생하므로, 본 발명은 빠른 기록 속도를 가진 RAM(13)을 이용하여 트랜잭션을 처리한다.
이를 위해 메모리 관리부(115)는 트랜잭션이 수행되는 동안 휘발성 메모리에 포함된 트랜잭션 버퍼 공간에 로그 데이터를 저장한다. 휘발성 메모리는 RAM(113)일 수 있다. 이하 휘발성 메모리를 RAM(113)으로 한정하고 설명하나, 휘발성 메모리는 이에 한정되지 않음은 당업자에 있어 자명하다. 이때, 메모리 관리부(115)는 트랜잭션이 수행되는 동안에 RAM(113)의 트랜잭션 버퍼 공간에 갱신 이전 데이터 및 갱신 이후 데이터를 모두 저장한다. RAM(113)의 트랜잭션 버퍼에 저장되는 하나의 로그에 대한 데이터 정보 구조는 갱신한 데이터 주소 필드, 갱신한 데이터의 길이 필드, 갱신 전 데이터 필드 및 갱신한 데이터 필드로 이루어진 구조이다. 이에 대한 상세한 설명은 도 2에서 후술한다.
메모리 관리부(115)는 트랜잭션이 종료되면 휘발성 메모리의 트랜잭션 버퍼 공간을 비휘발성 메모리에 복사한다. 비휘발성 메모리는 EEPROM(114)일 수 있다. 이하 비휘발성 메모리를 EEPROM(114)으로 한정하고 설명하나, 비휘발성 메모리는 이에 한정되지 않음은 당업자에 있어 자명하다.
메모리 관리부(115)는 트랜잭션 종료 후 카드 티어링(card tearing) 현상이 발생하면 이후 전원 공급 시에 EEPROM(114)의 데이터 무결성 플래그를 점검한다. 그리고, EEPROM(114)에 복사된 트랜잭션 버퍼 공간의 갱신 이전 데이터를 원래 데이터 위치에 저장한다.
도 2는 본 발명에서 사용하는 휘발성 메모리의 트랜잭션 버퍼의 구조도이다.
도 2를 참조하면, 휘발성 메모리의 트랜잭션 버퍼(200)는 RAM(113)에 존재하며 하나의 트랜잭션 버퍼(200)에는 트랜잭션 수행 동안 저장되는 여러 개의 로그들(LOG #1, LOG #2, LOG #3, … , LOG #N)로 구성된다. 하나의 로그는 도 2에 도시된 바와 같이 4개의 필드로 구성된다. 첫 번째 필드(ADDR)(210)는 실제 단위 트랜잭션 동안 EEPROM(114)에 기록될 데이터의 주소를 나타내며, 두 번째 필드(LEN)(220)는 ADDR 필드(210)에 저장되는 데이터의 길이를 나타내며, 세 번째 필드(OLD VALUE)(230)는 ADDR 필드(210)에 저장되어 있는 이전 값을 가지며, 마지막 필드(NEW VALUE)(240)는 단위 트랜잭션 동안 ADDR 필드(210)에 저장되는 새로운 값을 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 스마트 카드(10)의 트랜잭션 수행 방법을 도시한 흐름도이다.
우선, 스마트 카드(10)는 애플릿 실행 중에 단위 트랜잭션이 요구되는 데이터에 대하여 트랜잭션 처리를 시작한다(300).
트랜잭션이 시작한 후 스마트 카드(10)는 단위 트랜잭션 처리를 요구하는 EEPROM(114)에 저장되는 데이터들에 대하여 RAM(118)에 위치한 트랜잭션 버퍼에 로그단위로 이전 값(OLD VALUE)와 현재 값(NEW VALUE)을 모두 저장한다(310).
트랜잭션이 종료(320)되기 전까지 단위 트랜잭션이 요구되는 데이터들은 RAM(118) 버퍼에 위치한 트랜잭션 버퍼에 로그 단위로 저장된다(310). 단위 트랜잭션 수행 과정에서 스마트 카드(10) 전원이 차단되는 경우 EEPROM(114)에는 어떠한 변화도 없으므로 부가적인 롤백(Rollback) 작업이 필요하지 않다.
만약, 트랜잭션이 종료(320)되면 트랜잭션 버퍼를 비휘발성 메모리인 EEPROM(114)에 한꺼번에 복사한다(330). 이 단계(330)의 EEPROM(114) 기록 작업은 페이지 단위로 저장되는 EEPROM(114) 메모리의 특성을 이용하여 트랜잭션 버퍼 내의 대량의 데이터도 빠르게 기록할 수 있다.
이어서, 스마트 카드(10)는 트랜잭션 버퍼 내의 로그들을 페이지 단위로 정렬한다(340). 이 단계(340)는 트랜잭션 버퍼 내 각 로그들의 주소(Addr) 필드와 길이(Len) 필드를 이용하여 동일한 페이지 내의 로그 데이터를 정렬하는 단계이다. 이와 같은 처리를 병합이라고 하며 EEPROM(114)의 기록 특성을 이용한 것이다. 즉, EEPROM(114)은 페이지(Page) 단위로 기록되는 특성이 있다. 이 단계(340)에서는 트랜잭션 버퍼의 로그들을 페이지 단위로 정렬한다.
이어서, 스마트 카드(10)는 EEPROM(114) 내의 데이터 무결성 플래그를 셋팅한다(350). 이 무결성 플래그는 스마트 카드(10)가 리셋된 후 이전 동작에서의 데이터 무결성을 판단하는 플래그 값으로 트랜잭션 버퍼 내의 페이지 단위로 정렬된 로그들을 실제 EEPROM(114)에 기록하기 전에 셋팅된다.
이어서, 스마트 카드(10)는 정렬된 로그 데이터들을 페이지 단위로 EEPROM(114)에 기록한다(360). EEPROM(114)의 페이지 단위 기록의 특성은 페이지 내의 주소에 대해서는 1 byte를 쓰거나 페이지 전체, 예를 들면 64 byte 또는 128 byte(회사마다 다름 이에 한정되지 않음)를 쓰더라도 같은 시간이 걸린다. 이와 같은 특성을 이용하여 본 발명에서는 트랜잭션 버퍼의 로그들에 대한 기록 횟수를 줄일 수 있다.
모든 로그들에 대한 EEPROM(114) 기록이 완료되면 스마트 카드(10)는 커밋(COMMIT)을 수행한 후 무결성 플래그를 0으로 초기화(180)한다. 만약 페이지 단위의 기록 과정에서 스마트 카드(10) 전원이 차단되는 티어링 현상(Tearing)이 발생하면 다음 전원 공급 시 무결성 플래그 값이 1로 셋팅되어 있는지를 체크한다(390). 그리고, EEPROM(114) 내로 복사되어 있는 트랜잭션 버퍼에서 이전 값들(OLD VALUE)을 주소(Addr) 위치에 저장(400)한 후 스마트 카드(10)의 실행을 시작한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 스마트 카드 101 : 비접촉식 단자
102 : 접촉식 단자 103 : 무선 주파수 인터페이스
104 : 보안 센서 105 : 전원
106 : 전압 인가부 107 : 클록 발생부
108 : 리셋 신호 인가부 111 : 오류 검사부
112 : 암호화 처리부 113 : 램(RAM)
114 : 이이피롬(EEPROM) 115 : 메모리 관리부
116 : 중앙 처리부 117 : 입출력부
118 : 롬(ROM)

Claims (4)

  1. 트랜잭션 버퍼 공간을 포함하는 휘발성 메모리;
    비휘발성 메모리; 및
    트랜잭션이 수행되는 동안에는 상기 비휘발성 메모리보다 빠른 기록 속도를 가진 휘발성 메모리의 트랜잭션 버퍼 공간에 로그 데이터를 저장함에 따라 트랜잭션 수행 중에 전원이 차단되는 경우에 상기 비휘발성 메모리에 어떠한 변화가 발생하지 않도록 하고, 상기 트랜잭션이 종료되면 상기 휘발성 메모리의 상기 트랜잭션 버퍼 공간을 상기 비휘발성 메모리에 복사함에 따라 트랜잭션 처리속도를 단축시키는 메모리 관리부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 메모리 관리부는
    상기 트랜잭션이 수행되는 동안에 상기 휘발성 메모리의 상기 트랜잭션 버퍼 공간에 갱신 이전 데이터 및 갱신 이후 데이터를 모두 저장하고, 상기 트랜잭션 종료 후 카드 티어링 현상이 발생하면 이후 전원 공급 시에 상기 비휘발성 메모리의 데이터 무결성 플래그를 점검하고 상기 비휘발성 메모리에 복사된 상기 트랜잭션 버퍼 공간의 갱신 이전 데이터를 원래 데이터 위치에 저장하며,
    상기 트랜잭션 버퍼에 저장되는 로그 데이터의 정보 구조는 갱신한 데이터 주소 필드, 갱신한 데이터의 길이 필드, 갱신 전 데이터 필드 및 갱신한 데이터 필드로 이루어진 구조인 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  3. 스마트 카드의 트랜잭션 수행 방법에 있어서,
    트랜잭션이 시작되면 휘발성 메모리에 포함된 트랜잭션 버퍼 공간에 로그 데이터를 저장하여 상기 트랜잭션 수행 중에 전원이 차단되면 비휘발성 메모리에 어떠한 변화가 발생하지 않도록 하는 단계;
    트랜잭션이 종료되면 상기 휘발성 메모리의 상기 트랜잭션 버퍼 공간을 비휘발성 메모리에 복사하는 단계;
    상기 비휘발성 메모리에 복사된 트랜잭션 버퍼의 로그 데이터들을 페이지 단위로 정렬하는 단계;
    상기 비휘발성 메모리의 데이터 무결성 플래그를 셋팅하는 단계; 및
    상기 정렬된 로그 데이터들을 페이지 단위로 상기 비휘발성 메모리에 저장함에 따라 트랜잭션 처리속도를 단축시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜잭션 수행 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 정렬된 로그 데이터들을 페이지 단위로 상기 비휘발성 메모리에 저장하는 단계는, 상기 비휘발성 메모리에 복사된 트랜잭션 버퍼의 페이지 단위로 정렬된 로그들의 주소 필드와 길이 필드를 계산하여 동일한 페이지 내에 존재하는 로그들을 병합하여 상기 비휘발성 메모리에 저장하는 단계를 포함하며,
    상기 트랜잭션 수행 방법은, 트랜잭션 커밋이 수행되면 상기 데이터 무결성 플래그를 초기화하고, 카드 티어링 현상이 발생하면 이후 전원 공급시에 상기 데이터 무결성 플래그를 체크하며 상기 비휘발성 메모리에 복사된 상기 트랜잭션 버퍼 공간에서 갱신 이전 데이터를 원래 데이터 위치에 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜잭션 수행 방법.
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KR100484485B1 (ko) 2002-10-01 2005-04-20 한국전자통신연구원 비휘발성 메모리에의 데이터 저장 방법 및 장치

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