KR101419575B1 - Ｒｆ 신호의 발신원 및/또는 내용을 인식하는 수단을 제공하는 방법 - Google Patents

Ｒｆ 신호의 발신원 및/또는 내용을 인식하는 수단을 제공하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 주제는 실질적인 계산 수단을 필요로 하지 않고 RF 신호의 발신원 및/또는 내용을 인식하는 것을 가능하게 하는 수단을 제공하는 방법이며, 이 인식 수단은 인가된 사람만이 액세스할 수 있고, 실제로 변형불가하며 비인가된 사람에 의해 검출하는 것이 매우 어렵고, 이는 적어도 부분적으로 은닉된 정보를 송신하는 RF 신호를 구현하는 다양한 애플리케이션의 경우이다. 이 방법은 은닉된 코드의 도움으로 은닉될 정보의 아이템을 확산시키고, 은닉된 분배 알고리즘의 도움으로 알려지는 코드에 이와 같이 획득된 정보를, 배타적 논리합 함수의 도움으로 분배하고, 수신 시에, 분배를 위해 수행된 알고리즘의 역인 알고리즘이 구현되어 확산 코드에 액세스하며, 이 확산 코드가 은닉된 코드와 상관되어 정보의 은닉된 아이템을 검색하는 것을 특징으로 한다.

Description

ＲＦ 신호의 발신원 및/또는 내용을 인식하는 수단을 제공하는 방법{METHOD PROVIDING THE MEANS FOR RECOGNIZING THE ORIGIN AND/OR CONTENT OF AN RF SIGNAL}
본 발명은 RF 신호의 발신원 및/또는 내용을 인식하는 수단을 제공하는 방법에 관한 것이다.
레이더의 신호와 같은 신호의 스크램블링을 제거하기 위해 노력하는 많은 기술이 알려져 있다. 그러나, 무선 측위 신호 (radiolocation signal) 의 수신 분야와 같은 분야에서, 에피메리드 (ephemeride) 데이터 및 위성에 의해 제공된 측정치 (의사측정치 (pseudomeasure) 로 불림) 를 갖는 것이 필요하다. 에피메리드 데이터의 발신원 및/또는 내용을 보증하기 위해 에피메리드 데이터를 보호하는 것은 비교적 쉽다. 한편, 측정 신호의 특징은 공공 도메인에 있으므로, 보호될 수 없다. 따라서, 사용자가 이들 신호를 에뮬레이트하여 잘못된 지리적 위치 좌표를 획득하기 쉽다. 텔레커뮤니케이션 또는 텔레비전 프로그램 방송과 같은 디지털 전송의 다른 분야에서도 동일하게 적용된다.
이러한 RF 신호의 발신원를 보증하기 위한 연구는 거의 수행되지 않았다. 상세하게는, 충분히 강력한 컴퓨터가 이용되는 경우에, 악의적인 방식으로 지오로케이션 (geolocation) 위성에 의해 송신되는 신호를 모방하는 신호를 생성하는 것이 이제 가능하다. 이들 속임 기술은 "스푸핑 (spoofing)"으로 불린다.
수신된 신호를 인증하는 시도를 하기 위한 몇 개의 예시는, 예를 들어, 리뷰 ION GPS/GNSS 2003 (2003년 9월 9-12일, 오리건 포틀랜드) 에 나오는 Logan SCOTT 의 "Anti-Spoofing and Authenticated Signal Architectures for Civil Navigation systems" 논문에서 설명되었다. 그러나, 수신된 신호의 발신원 및/또는 내용을 결정하는 것은 또한 작지 않은 전력을 소비하는 상당한 계산 수단을 필요로 하고, 따라서, 디지털 텔레비전 프로그램에 가입된 보통의 사용자 또는 라디오네비게이션 수신자의 단순한 사용자의 범위 내에 있지 않다.
본 발명의 주제는 상당한 계산 수단을 필요로 하지 않고 RF 신호의 발신원 및/또는 내용을 인식하는 수단을 제공하는 방법이며, 이 인식 수단에는 인가된 사람만이 액세스할 수 있고, 실제로 변형불가능하며 비인가된 사람에 의해 검출하는 것이 매우 어렵고, 이는 적어도 부분적으로 은닉된 정보를 송신하는 RF 신호를 이용하는 다양한 애플리케이션에서 그렇다.
본 발명에 따른 방법은, 은닉된 코드의 도움으로 은닉될 정보의 아이템을 확산시키고, 은닉된 분배 알고리즘의 도움으로 알려진 코드에 이 정보를, XOR 함수 (배타적 논리합) 의 도움으로, 분배하고, 수신 시에, 분배를 위해 수행된 알고리즘의 역인 알고리즘을 적용하여 확산 코드에 대한 액세스를 얻으며, 이 확산 코드를 은닉된 코드와 상관하여 은닉된 정보를 발견하는 것을 특징으로 한다. 유리하게는, 은닉된 코드는 송신 시에 오프셋되어서, 수신 시에, 이 확산 코드가 오프셋되지 않은 은닉된 코드와 상관되는 경우, 이 오프셋이 검출된다. 이 오프셋의 값은 정보를 송신하는 것을 가능하게 할 수 있다.
본 발명은, 첨부 도면에 의해 설명되며 제한적이지 않은 실시예로서 취해지는 실시형태의 상세한 설명을 읽으면 더 잘 이해될 것이다:
도 1 은 본 발명의 방법을 적용한 디바이스의 단순화된 블록도이다.
본 발명은 무선 측위 신호 (GNSS) 의 발신원 및/또는 내용의 검증을 참조하여 이하 설명되지만, 이는 이 단 하나의 애플리케이션에 제한되지 않으며, 다른 타입의 로케이션 신호 (예를 들어, 지상) 또는 디지털 지상파 텔레비전 (DTT) 신호, 특히 유료 텔레비전, 또는 유료 전화 신호와 같은 다양한 RF 신호에 적용될 수 있다는 것이 잘 이해된다.
본 발명의 방법의 본질적인 특징은 워터마크로 불릴 수 있는 디지털 서명을 확산 시퀀스에 은닉하는 것이다. 이 워터마크는 확산 시퀀스에서 통계적 방법의 도움으로 또는 직접 검출될 수 없도록 은닉된다. 본래, 인가된 사용자는 확산 시퀀스로부터 이 워터마크를 쉽게 추출하고 이를 이용하여 수신된 신호의 소스를 결정할 수 있다.
위성 (1) 과 대응하는 수신기 (2) 를 도시한 도 1 의 블록도에서, 본 발명에 관한 엘리먼트만이 도시되었다.
위성 (1) 의 적절한 회로는 지상으로부터 송신되거나 내장될 수 있는 정보의 은닉된 서명 아이템 (3) 을 수신한다. 이 서명은 위성을 제어하는 기관과 이를 알도록 인가된 사용자 (예를 들어, 위성 (1) 에 의해 송신되는 유료 서비스의 가입자) 에만 알려진 정보의 은닉된 아이템이다. 서명 (3) 은 바람직하게는 적어도 100 비트 정도의 긴 시퀀스를 포함하는데, 이는 무선 측위 신호의 발신원 및/또는 내용을 인식하는 것을 가능하게 하며, 새로운 시퀀스, 또는 새로운 시퀀스를 발생시키기 위해 새로운 시드, 또는 내장된 서명 중에서 서명을 변경하는 오더 (order) 중 어느 하나를 전송함으로써 암호화된 메시지의 도움으로 지상으로부터 동적으로 유리하게 변형가능하다. 은닉된 확산 코드 (워터마크)(4) 는 이 서명 (3) 에 의해 "변조" (5) 된다. 이 변조는 서명 (3) 의 시퀀스 전체에 워터마크를 확산시키는 것으로 구성된다. 이는 변조된 워터마크 (6) 를 제공한다. 이 확산 코드 (4) 는, 또한 서명 (3) 에 대해 상술한 바와 같이 지상으로부터 동적으로 변형될 수 있는 비밀 코드이다.
이후 (이하 특정되는 바와 같이, 검출하기 어려운 방식으로) 이 예에서 종래의 네비게이션 확산 코드인 공개 코드 (7) 의 일부가, 변조된 워터마크 (6) 를 이용하는 기술의 도움으로 "배타적 논리합" 함수 (8)("XOR"로도 불림) 에 의해 변형된다. 이 변형은 코드 (7) 의 일정 엘리먼트 ("칩") 를 동적으로 인버팅하는 것으로 구성되는데, 다시 말해 이 변형은 코드 (6) 가 실행되면서 서서히 이루어지며, 이 때 코드 (7) 는 변조된 워터마크 (6) 의 각 시퀀스에 대한 함수 (8) 의 다양한 셀에 제공되고, 공개 코드 내의 이들 엘리먼트의 위치는 비밀 키를 이용하는 알고리즘 (9) 에 의해 결정된다. 이들 엘리먼트는, 이 코드 (7) 의 변형이 검출되기 매우 어렵게 만들며 공개 코드 (7) 의 상관을 최소로 열화하기 위해, 이 알고리즘에 의해 의사랜덤 방식으로 선택되어 공개 코드 (7) 의 작은 부분, 유리하게는 이 코드의 수 퍼센트를 형성한다. 변조된 코드 (6) 가 코드 (7) 의 길이보다 더 큰 길이를 가지며, 코드 (7) 의 작은 부분만을 변형하므로, XOR 함수 (8) 는 셀 각각에 제공되는 코드 (7) 에 대한 XOR 연산을 실시간으로 각각 수행하는 수개의 셀을 이용한다.
이와 같이 은닉된 네비게이션 코드는 위성 (1) 의 송신기 (도시되지 않음) 에 의해 방송 (11) 된다. 이는 다음의 방식으로, 라디오네비게이션 수신기 (2) 의 송신에 이용된 연산의 역연산에 따라 프로세싱된다. 수신기 (2) 의 수신 회로 (도시되지 않음) 는, 위성 (1) 으로부터 수신된 신호를 공개 키 (13) 의 도움으로 칩의 위치를 동적으로 선택하는 엔티티 (12) 로 송신하며, 여기서 "배타적 논리합" (XOR) 연산 (8) 이 수행되었다.
게다가, 키 (13) 는 (코드 (4) 와 동일한) 은닉된 확산 워터마크 코드 (14) 를 생성하는 것을 가능하게 한다. 이 코드 (14) 는 엔티티 (12) 로부터 코드의 시퀀스를 수신하는 상관기 (15) 에 전송되는데, 여기서 송신 시 변형된 코드 (7) 의 칩은 원래 값으로 복귀되었다. 상관기 (15) 의 출력에서, 확산 코드 (14) 가 수신된 신호에 유효하게 존재하면, 디코딩 후에 서명 (17) 을 재구성하는 것을 가능하게 하여야 하는 심볼 (16) 이 획득되는데, 이 서명 (17) 은 위성 (1) 으로부터 수신된 정보가 정말로 위성을 제어하는 기관에 의해 송신되는 것이고, 스푸프 (spoof) 가 아닌 경우에 서명 (3) 과 동일하여야 한다.
결론적으로, 본 발명의 방법의 이용은 이 방법에 의해 보호되는 서비스 (보통 유료 서비스) 를 필요로 하지 않는 사용자에 "투명 (transparent)"하다. 이와 같이 변형되는 송신된 코드 (10) 가 사실상 불변이고 네비게이션 확산 공개 코드 (7) 가 변형되지 않기 때문에, 이 방법에 의해 수행되는 마킹은 검출하기 매우 어렵다.
게다가, 악의적인 사람이 이 마킹을 시뮬레이션하기 위해 매우 상당한 수단을 이용하더라도, 변형된 칩을 검출하기 위해 매우 높은 이득 안테나를 이용하여야만 할 것인데, 그 이유는 이것 없이는 변형된 칩으로 네비게이션 신호를 변조하는 것이 불가능하기 때문이다. 각 칩을 추출하고 이를 분석할 시간을 가지기 위해, 스푸프의 송신을 연기하는 것만이 가능하지만, 이후 이들 신호의 도플러 일관성의 검증이 쉽게 수행될 수 있다. 정보를 얻은 사용자는 (도플러 및 거리 및 에피메리드 값에서) 수신된 신호의 일관성을 검증할 수 있다. 변형된 칩의 값이 또한 송신된 데이터에 의존하기 때문에, 악의적인 사람이 변형된 칩을 검출하는 것이 가능하더라도, 이들이 스푸프를 삽입하는 것을 불가능한데, 그 이유는 이들이 실제 시스템에 의해 송신된 값과 반대값을 송신하길 바라는 경우, 변형되지 않은 칩의 위치만을 아는 것이므로, 이들이 칩을 변형하여야 하는 위치를 결정할 수 없기 때문이다.

Claims (15)

  1. RF 신호의 발신원 (origin) 및 내용 중 적어도 하나를 인식하는 것을 가능하게 하는 수단을 제공하는 방법으로서,
    은닉된 코드 (4) 에 의해 은닉될 정보 (3) 의 아이템을 확산 (5) 시키고, 알려지는 코드에 확산된 상기 정보를 은닉된 분배 알고리즘 (9), "배타적 논리합" 함수 (8) 에 의해 분배하고, 수신 시에, 상기 분배를 위해 수행된 알고리즘의 역인 알고리즘 (12) 을 적용하여 확산 코드 (14) 에 대한 액세스를 얻으며, 상기 확산 코드를 상기 은닉된 코드와 상관 (15) 하여 상기 은닉된 정보를 발견하는 것을 특징으로 하는 RF 신호의 발신원 및 내용 중 적어도 하나를 인식하는 것을 가능하게 하는 수단을 제공하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 은닉된 코드는 송신 시에 시간 오프셋되는 것을 특징으로 하는 RF 신호의 발신원 및 내용 중 적어도 하나를 인식하는 것을 가능하게 하는 수단을 제공하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    수신 시에, 상기 확산 코드가 오프셋되지 않은 상기 은닉된 코드와 상관되는 경우, 상기 오프셋이 검출되는 것을 특징으로 하는 RF 신호의 발신원 및 내용 중 적어도 하나를 인식하는 것을 가능하게 하는 수단을 제공하는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 오프셋은 상기 정보를 송신하기 위해 이용되는 것을 특징으로 하는 RF 신호의 발신원 및 내용 중 적어도 하나를 인식하는 것을 가능하게 하는 수단을 제공하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 RF 신호는 위성들의 콘스텔레이션의 무선 측위 (radiolocation) 신호인 것을 특징으로 하는 RF 신호의 발신원 및 내용 중 적어도 하나를 인식하는 것을 가능하게 하는 수단을 제공하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 은닉될 정보는 상기 위성들에 내장되는 것을 특징으로 하는 RF 신호의 발신원 및 내용 중 적어도 하나를 인식하는 것을 가능하게 하는 수단을 제공하는 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 은닉될 정보는 지상으로부터 상기 위성들로 송신되는 것을 특징으로 하는 RF 신호의 발신원 및 내용 중 적어도 하나를 인식하는 것을 가능하게 하는 수단을 제공하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    긴 비트 시퀀스인 상기 은닉될 정보는 암호화된 메시지들에 의해 지상으로부터 동적으로 변형되는 것을 특징으로 하는 RF 신호의 발신원 및 내용 중 적어도 하나를 인식하는 것을 가능하게 하는 수단을 제공하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 은닉될 정보는 새로운 시퀀스의 송신에 의해 변형되는 것을 특징으로 하는 RF 신호의 발신원 및 내용 중 적어도 하나를 인식하는 것을 가능하게 하는 수단을 제공하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 은닉될 정보는 새로운 시퀀스를 생성하기 위해 새로운 시드의 송신에 의해 변형되는 것을 특징으로 하는 RF 신호의 발신원 및 내용 중 적어도 하나를 인식하는 것을 가능하게 하는 수단을 제공하는 방법.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 은닉될 정보의 몇몇 아이템이 내장되며, 상기 내장된 상기 몇몇 아이템 중 하나의 아이템을 선택하기 위해 변경 오더 (order) 가 송신되는 것을 특징으로 하는 RF 신호의 발신원 및 내용 중 적어도 하나를 인식하는 것을 가능하게 하는 수단을 제공하는 방법.
  12. 제 5 항에 있어서,
    상기 은닉된 코드는 암호화된 메시지들에 의해 지상으로부터 동적으로 변형되는 것을 특징으로 하는 RF 신호의 발신원 및 내용 중 적어도 하나를 인식하는 것을 가능하게 하는 수단을 제공하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    긴 비트 시퀀스인 상기 은닉된 코드는 새로운 시퀀스의 송신에 의해 변형되는 것을 특징으로 하는 RF 신호의 발신원 및 내용 중 적어도 하나를 인식하는 것을 가능하게 하는 수단을 제공하는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 은닉된 코드는 새로운 시퀀스를 생성하기 위해 새로운 시드의 송신에 의해 변형되는 것을 특징으로 하는 RF 신호의 발신원 및 내용 중 적어도 하나를 인식하는 것을 가능하게 하는 수단을 제공하는 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 위성들에 몇몇 은닉된 코드가 내장되며, 상기 내장된 몇몇 은닉된 코드 중 하나의 은닉된 코드를 선택하기 위해 변경 오더가 송신되는 것을 특징으로 하는 RF 신호의 발신원 및 내용 중 적어도 하나를 인식하는 것을 가능하게 하는 수단을 제공하는 방법.
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