KR101415786B1 - 온라인 실행 코드 기술과 암호화 기반 불법 복제 방지 시스템 및 그 방법 - Google Patents

온라인 실행 코드 기술과 암호화 기반 불법 복제 방지 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 온라인 실행 코드 기술과 암호화 기반 불법 복제 방지 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 온라인 실행 코드 기술과 암호화 기반 불법 복제 방지 시스템의 융합 기술인 온라인 실행 코드 기술과 암호화 기반 불법 복제 방지 시스템의 융합 기술에 관한 것이다.
본 발명은 안드로이드 에플리케이션의 불법 복제를 방지하기 위하여 서버와 클라이언트로 구분되며 상기 안드로이드 에플리케이션의 클래스를 온라인 실행 코드와 스텁이 포함된 APK 파일 두 가지로 분리하는 온라인 실행 코드 기술과 암호화 기반 불법 복제 방지 시스템에 있어서, 상기 서버는, 상기 안드로이드 에플리케이션의 클래스를 온라인 실행 코드와 스텁이 포함된 APK 파일 두 가지로 분리하고, 스텁이 포함된 APK 파일 내의 classes.dex 파일을 암호화하는 암호 모듈, 정당한 키를 가진 사용자만이 상기 안드로이드 에플리케이션을 복호화 하여 설치 및 실행할 수 있으며, 온라인 실행 코드를 다운받아 이용할 수 있도록 하는 인증 서비스 모듈을 포함하여 구성된다.

Description

온라인 실행 코드 기술과 암호화 기반 불법 복제 방지 시스템 및 그 방법{A Hybrid Design system and method of Online Execution Class and Encryption-based Copyright Protection for Android Apps}
본 발명은 온라인 실행 코드 기술과 암호화 기반 불법 복제 방지 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 온라인 실행 코드 기술과 암호화 기반 불법 복제 방지 시스템의 융합 기술인 온라인 실행 코드 기술과 암호화 기반 불법 복제 방지 시스템의 융합 기술에 관한 것이다.
프로그램의 불법복제는 항상 소프트웨어 시장의 큰 이유가 되어왔다. 불법복제로 인해 유통되는 유료 소프트웨어들은 점점 커져가는 IT 시장의 암세포와도 같은 존재였기 때문이다. 정품 프로그램의 구매가 있어야 시장이 발전하며, 개발자들 역시 더욱 좋은 프로그램을 만들기 위하여 개발에 힘쓸 여건이 생성된다.
그리고 최근 거대한 시장으로 부각되고 있는 것이 스마트폰으로 대두되는 스마트 기기용 응용 프로그램, 통칭 “에플리케이션(APP)” 시장이다. 애플사의 아이폰을 시작으로 소규모의 제작비로 누구나 에플리케이션을 등록할 수 있어 급속도로 퍼져나가고 있다. 여기에 구글의 안드로이드가 가세하여 에플리케이션 시장을 넓혀 가고 있다. 2011년 3월 기준 애플사의 아이폰 전용 에플리케이션의 개수는 35만개 이상이며, 구글 안드로이드 에플리케이션의 개수 또한 25만개를 넘겼다. 특히 안드로이드의 경우 오픈소스를 기반으로 하며 개발환경 구축이 상대적으로 쉬워 그 증가폭이 더욱 급속하게 늘어나는 추세이다.
그러나 이러한 에플리케이션 시장의 급격한 성장에도 불구하고 적절한 불법 복제 방지 기술의 부재로 인하여 현재 에플리케이션 불법 복제가 성행하고 있다. 2010년 하반기에 적발된 불법 스마트폰 에플리케이션의 개수만 해도 2만 2661점에 달하며, 대부분의 경우가 저작권이 있는 콘텐츠를 허가 없이 사용하거나 무단으로 유통시킨 사례이다. 일본을 제외한 모든 나라가 50% 이상의 불법 복제 에플리케이션을 사용한다는 것을 확인할 수 있다.
이로 인해 구글 측에서는 안드로이드 개발자들을 위하여 라이센스 라이브러리인 LVL(License Validation Library)를 배포하고 동시에 코드의 난독화 등 여러 가지 보호를 위한 장치를 마련하고 있으나 이미 이를 우회할 수 있는 방법이 나온 상태이며, 설치파일을 자유롭게 추출하여 재배포할 수 있다는 점에서 이는 근본적인 해결방안이 되지 않는다는 것을 알 수 있다.
또한 온라인기반 유통환경에서는 에플리케이션의 저작권자가 불법 복제 또는 저작권 침해 사실을 확인하더라도 최초 유포자 혹은 경로를 확인할 길이 요원하여 이에 대한 법적 대응이 쉽지 않은 상황이다. 그러므로 현재 시장에서는 스마트폰 에플리케이션 불법 복제 방지를 위한 저작권 보호 기술 개발 및 표준화에 대한 요구가 증대되고 있다.
한국등록특허 제1207066호 한국공개특허 제2012-0061238호
상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 에플리케이션의 불법 복제를 방지하기 위하여, 클래스를 온라인 실행 코드와 스텁이 포함된 APK 파일 두 가지로 분리하고, 스텁이 포함된 APK 파일 내의 classes.dex 파일을 암호화 한다. 정당한 키를 가진 사용자만이 에플리케이션을 복호화 하여 설치 및 실행할 수 있으며, 온라인 실행 코드를 다운받아 프로그램을 이용할 수 있는 온라인 실행 코드 기술과 암호화 기반 불법 복제 방지 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 안드로이드 에플리케이션의 불법 복제를 방지하기 위하여 서버와 클라이언트로 구분되며 상기 안드로이드 에플리케이션의 클래스를 온라인 실행 코드와 스텁이 포함된 APK 파일 두 가지로 분리하는 온라인 실행 코드 기술과 암호화 기반 불법 복제 방지 시스템에 있어서, 상기 서버는, 상기 안드로이드 에플리케이션의 클래스를 온라인 실행 코드와 스텁이 포함된 APK 파일 두 가지로 분리하고, 스텁이 포함된 APK 파일 내의 classes.dex 파일을 암호화하는 암호 모듈, 정당한 키를 가진 사용자만이 상기 안드로이드 에플리케이션을 복호화 하여 설치 및 실행할 수 있으며, 온라인 실행 코드를 다운받아 이용할 수 있도록 하는 인증 서비스 모듈을 포함하여 구성된다.
상기 인증 서비스 모듈은, 상기 다운로드 코스트, 사이즈, 실행 딜레이를 하기 수학식1과 같이 계산한다.
[수학식 1]
Figure 112013005087042-pat00001
(여기에서,
Figure 112013005087042-pat00002
)
상기 인증 서비스 모듈은, 하기 수학식3과 같은 통합 코스트를 계산한다.
[수학식 3]
Figure 112013005087042-pat00003
(여기에서,
Figure 112013005087042-pat00004
)
상기 암호 모듈은, 사용자에게 고유의 공개키 및 개인키 쌍을 생성하여 개인키를 사용자에 게 전송하고, 공개키는 서버 측에 저장하고, 사용자의 구매에 의한 요청이 들어온 에플리케이션을 실시간으로 생성한 비밀키를 이용해 암호화하며, 상기 에플리케이션 암호화에 사용된 비밀키를, 사용자가 회원가입시 생성한 공개키를 이용해 암호화하고, 암호화를 완료한 상기 에플리케이션과 키를 동시에 전송하며, 다운로드가 완료되면 복호화를 통해 상기 에플리케이션을 암호화 전의 상태로 만들고 설치한다.
상기 암호 모듈은, 사용자가 설치된 상기 에플리케이션을 실행시키면, 개인키를 이용해서 비밀키를 알아내고 비밀키를 이용하여 상기 에플리케이션이 차례로 복호화 실행한다.
본 발명은 사용자가 에플리케이션을 다운받기 위하여 회원 가입 절차에 따라 사용자 정보를 서버에 전송하는 단계, 암호 모듈을 통하여 스텁이 포함된 APK 파일 내의 classes.dex 파일을 암호화하는 단계를 포함하여 구성된다.
본 발명은 사용자에게 고유의 공개키 및 개인키 쌍을 생성하여 개인키를 사용자에 게 전송하고, 공개키는 서버 측에 저장하는 단계, 사용자의 구매에 의한 요청이 들어온 에플리케이션을 실시간으로 생성한 비밀키를 이용해 암호화하는 단계, 상기 에플리케이션 암호화에 사용된 비밀키를, 사용자가 회원가입시 생성한 공개키를 이용해 암호화하는 단계, 암호화를 완료한 상기 에플리케이션과 키를 동시에 전송하는 단계, 다운로드가 완료되면 복호화를 통해 상기 에플리케이션을 암호화 전의 상태로 만들고 설치하는 단계를 더 포함하여 구성된다.
본 발명은 사용자가 설치된 에플리케이션을 실행시키면, 개인키를 이용해서 비밀키를 알아내고 비밀키를 이용하여 상기 에플리케이션이 차례로 복호화 실행하는 단계를 더 포함하여 구성된다.
상기 인증 서비스 모듈을 통하여 상기 다운로드 코스트, 사이즈, 실행 딜레이를 하기 수학식1과 같이 계산하는 단계를 더 포함한다.
[수학식 1]
Figure 112013005087042-pat00005
(여기에서,
Figure 112013005087042-pat00006
)
상기 인증 서비스 모듈을 통하여 하기 수학식3과 같은 통합 코스트를 계산하는 단계를 포함한다.
[수학식 3]
Figure 112013005087042-pat00007
(여기에서,
Figure 112013005087042-pat00008
)
본 발명에 따르면 전통적인 공개 키 구조를 이용하여 불법적으로 복제되는 에플리케이션을 정당한 사용자만 쓸 수 있도록 에플리케이션 자체를 암호화 하여 배포하는 방법을 설계 하여 프로그램 불법 복제를 원천적으로 차단하였다.
본 발명에 따르면 에플리케이션을 제공하는 서버는 인증된 사용자에게 안드로이드의 DEX 파일 일부를 암호화 하여 배포하고, 모두 다른 대칭키를 이용하여 암호화되기 때문에 다른 사용자가 다운로드 받은 파일을 가져오거나 네트워크상에서다운로드 받는 파일을 가로채도 복호화 할 수 없는 효과가 있다.
도1은 본 발명에 따른 온라인 실행 코드 기술과 암호화 기반 불법 복제 방지 시스템의 구체적인 구성을 보여주는 도면.
도2는 본 발명에 따른 온라인 실행 코드 기술과 암호화 기반 불법 복제 방지 시스템의 개념적인 구성을 보여주는 도면.
본 발명은 안드로이드 에플리케이션의 불법 복제를 효율적으로 예방하기 위해 기존의 온라인 실행 코드 기술과 암호화 기반 불법 복제 방지 시스템의 융합 기술이다.
구체적으로 살펴보면, 도 1과 도 2에서 보는 바와 같이 본 발명에서는 에플리케이션의 불법 복제를 방지하기 위하여, 클래스를 온라인 실행 코드와 스텁이 포함된 APK 파일 두 가지로 분리하고, 스텁이 포함된 APK 파일 내의 classes.dex 파일을 암호화 한다. 정당한 키를 가진 사용자만이 에플리케이션을 복호화 하여 설치 및 실행할 수 있으며, 온라인 실행 코드를 다운받아 프로그램을 이용할 수 있다.
예를 들어 서버(100)는 스텁이 포함된 APK 파일 내의 classes.dex 파일을 암호화하는 암호 모듈(160), 정당한 키를 가진 사용자만이 상기 안드로이드 에플리케이션을 복호화 하여 설치 및 실행하고, 온라인 실행 코드를 다운받는 인증 서비스 모듈(140)을 포함한다.
여기에서 디바이스는 서버/클라이언트 모델에서 클라이언트역할을 하는 것으로 모바일 디바이스, 즉 스마트 폰이 될 것이다.
또한 상기 서버(100)는 가입 서비스 모듈(120), 인증 서비스 모듈(140), 암호 모듈(160)로 나눌 수 있다.
상기 가입 서비스 모듈(120)을 통한 가입 서비스에서는 사용자의 인증 확인을 위한 정보를 받고 저장한다.
상기 인증 서비스 모듈(140)을 통한 인증 서비스는 사용자가 본인임을 인증하는 서비스를 담당한다. 암호화 모듈에서는 공개키와 대칭키 생성을 하고 에플리케이션의 암호화를 담당한다.
상기 클라이언트는 크게 클라이언트 암호 모듈(240)과 클라이언트 인증처리모듈(220)로 나뉜다.
상기 클라이언트 인증 모듈(220)은 정당한 에플리케이션 사용자가 맞는지를 확인하는 인증을 요구하고 에플리케이션을 다운 받아서 설치한다.
클라이언트 암호화 모듈(240)은 에플리케이션이 실행되는 것을 감지하고 주어진 개인키를 이용하여 대칭키를 얻어내고 이 키를 이용하여 에플리케이션을 복호화하여 메모리에 올리는 작업을 수행한다.
한편 안드로이드 에플리케이션은 자바(Java)로 구성되어 있지만 달빅(Dalvik)이라는 독창적인 가상 머신으로 동작한다.
달빅 가상 머신에서 실행되는 파일이 Dex 파일이다. Dex파일은 여러 개의 클래스(class)파일을 하나로 묶어서 apk 형태로 배포한다. Dex 파일 형식은 자바의 클래스 파일을 dx툴을 이용하여 달빅용 바이트 코드로 변환하여 실행 코드를 생성한다.
따라서 사용자가 감내해야할 부분은 1) 다운로드 코스트, 2) 다운로드 및 복호화 딜레이, 3) 금전 및 총 통합 딜레이 등이다.
여기에서 금전 및 총 통합 딜레이에 대해서는 논의하지 않고 앞선 2가지 부분만 생각해 본다.
상기 코스트에 대응하는 몇몇의 변수는 아래 표1과 수학식1과 같이 계산되어 질 수 있다.
Figure 112013005087042-pat00009
Figure 112013005087042-pat00010
여기에서 k1, k2, k3, b, d는 비례 상수를 의미하며 네트워크/디바이스 환경에 따라 변하는 값이다.
그리고 침입자가 p의 확률로 보호된 코드의 L bytes 블럭을 랜덤하게 획득한 경우를 가정할 경우, L과 p의 값이 많은 팩터들(factors)에 의존하고, 상기 많은 팩터들은 정확히 계산하기 어려울 수 있다.
따라서 의미있는 평균을 계산해 보면, 결과는 상기 L과 p값이 상대적으로 적다는 것을 알 수 있다.
L byte의 블럭을 획득할 확률은 1/p , 그리고 적어도 0.99 이상의 확률로 보호 기술이 적용된 코드의 X bytes를 얻기 위해 필요한 침입자의 수를 계산해 본다.
확률은 아래 수학식2와 같고,
Figure 112013005087042-pat00011
가 0.99의 확률로 되기 위해 pNL/X가 4.6으로 셋팅되며, L과 p가 픽스되어 N이 X에 비례하여 4.6X/pL로 변환된다.
Figure 112013005087042-pat00012
한편 본 발명에 따라 통신 비용을 계산해 보면, 사용자 통합 코스트는 아래 수학식3과 같다.
Figure 112013005087042-pat00013
100 : 서버
120 : 가입 서비스 모듈
140 : 인증 서비스 모듈
160 : 암호 모듈
220 : 클라이언트 인증처리모듈
240 : 클라이언트 암호 모듈

Claims (10)

  1. 안드로이드 에플리케이션의 불법 복제를 방지하기 위하여 서버와 클라이언트로 구분되며 상기 안드로이드 에플리케이션의 클래스를 온라인 실행 코드와 스텁이 포함된 APK 파일 두 가지로 분리하는 온라인 실행 코드 기술과 암호화 기반 불법 복제 방지 시스템에 있어서,
    상기 서버는,
    스텁이 포함된 APK 파일 내의 classes.dex 파일을 암호화하는 암호 모듈,
    정당한 키를 가진 사용자만이 상기 안드로이드 에플리케이션을 복호화 하여 설치 및 실행하고, 온라인 실행 코드를 다운받는 인증 서비스 모듈을 포함하며,
    상기 암호 모듈은,
    사용자가 설치된 상기 에플리케이션을 실행시키면, 개인키를 이용해서 비밀키를 알아내고 비밀키를 이용하여 상기 에플리케이션이 차례로 복호화 실행하는 것을 특징으로 하는 온라인 실행 코드 기술과 암호화 기반 불법 복제 방지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인증 서비스 모듈은,
    다운로드 코스트, 사이즈, 실행 딜레이를 하기 수학식1과 같이 계산하는 것을 특징으로 하는 온라인 실행 코드 기술과 암호화 기반 불법 복제 방지 시스템.
    [수학식 1]
    Figure 112014013673133-pat00014

    (여기에서,
    Figure 112014013673133-pat00015
    ,
    k1, k2, b, d는 비례 상수)
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인증 서비스 모듈은,
    하기 수학식3과 같은 통합 코스트를 계산하는 것을 특징으로 하는 온라인 실행 코드 기술과 암호화 기반 불법 복제 방지 시스템.
    [수학식 3]
    Figure 112013005087042-pat00016

    (여기에서,
    Figure 112013005087042-pat00017

    b, d는 비례 상수)
  4. 제1항에 있어서,
    상기 암호 모듈은,
    사용자에게 고유의 공개키 및 개인키 쌍을 생성하여 개인키를 사용자에 게 전송하고, 공개키는 서버 측에 저장하고, 사용자의 구매에 의한 요청이 들어온 에플리케이션을 실시간으로 생성한 비밀키를 이용해 암호화하며, 상기 에플리케이션 암호화에 사용된 비밀키를, 사용자가 회원가입시 생성한 공개키를 이용해 암호화하고, 암호화를 완료한 상기 에플리케이션과 키를 동시에 전송하며, 다운로드가 완료되면 복호화를 통해 상기 에플리케이션을 암호화 전의 상태로 만들고 설치하는 것을 특징으로 하는 온라인 실행 코드 기술과 암호화 기반 불법 복제 방지 시스템.
  5. 삭제
  6. 사용자가 에플리케이션을 다운받기 위하여 회원 가입 절차에 따라 사용자 정보를 서버에 전송하는 단계;
    암호 모듈을 통하여 스텁이 포함된 APK 파일 내의 classes.dex 파일을 암호화하는 단계; 및
    사용자가 설치된 에플리케이션을 실행시키면, 개인키를 이용해서 비밀키를 알아내고 비밀키를 이용하여 상기 에플리케이션이 차례로 복호화 실행하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 온라인 실행 코드 기술과 암호화 기반 불법 복제 방지 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    사용자에게 고유의 공개키 및 개인키 쌍을 생성하여 개인키를 사용자에 게 전송하고, 공개키는 서버 측에 저장하는 단계,
    사용자의 구매에 의한 요청이 들어온 에플리케이션을 실시간으로 생성한 비밀키를 이용해 암호화하는 단계,
    상기 에플리케이션 암호화에 사용된 비밀키를, 사용자가 회원가입시 생성한 공개키를 이용해 암호화하는 단계,
    암호화를 완료한 상기 에플리케이션과 키를 동시에 전송하는 단계,
    다운로드가 완료되면 복호화를 통해 상기 에플리케이션을 암호화 전의 상태로 만들고 설치하는 단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 온라인 실행 코드 기술과 암호화 기반 불법 복제 방지 방법.
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    인증 서비스 모듈을 통하여 다운로드 코스트, 사이즈, 실행 딜레이를 하기 수학식1과 같이 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온라인 실행 코드 기술과 암호화 기반 불법 복제 방지 방법.
    [수학식 1]
    Figure 112014013673133-pat00018

    (여기에서,
    Figure 112014013673133-pat00019

    k1, k2,k3, b, d는 비례 상수)
  10. 제6항에 있어서,
    인증 서비스 모듈을 통하여 하기 수학식3과 같은 통합 코스트를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온라인 실행 코드 기술과 암호화 기반 불법 복제 방지 방법.
    [수학식 3]
    Figure 112013005087042-pat00020

    (여기에서,
    Figure 112013005087042-pat00021

    b, d는 비례 상수)
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