KR101426294B1 - 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템 - Google Patents

지역 사회 기반 자동차 평판 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 빠른 속도로 역동적으로 움직이는 스마트 자동차들로 구성되는 Vehicular Ad-hoc Networking(이하, VANET) 환경에 적합한 자동차들에 대한 평판 시스템을 구축하도록 하기 위한 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템에 관한 것이다. 본 발명은, 복수의 스마트 자동차로 형성되며, 각 스마트 자동차는 운행 정보를 주기적으로 브로드캐스팅(broadcasting) 하고 주변 교통 정보를 수신하여 분석할 수 있고 정보 보안을 위한 암호 프로토콜 및 전자지도가 설치된 스마트 자동차 그룹; 복수의 RSU(Roadside Unit, 이하 RSU)로 형성되며, 도로 중간 중간에 설치된 통신 시설로 상기 복수의 스마트 자동차로부터 교통 정보를 수집할 수 있는 무선 네트워킹 기능과 정보 저장을 위한 저장 장치, 그리고 인증서 생성 및 관리를 위한 컴퓨팅 기능을 갖추고 있는 RSU 그룹(Roadside Unit 그룹, 이하 RSU 그룹); 및 상기 RSU 그룹을 관리 감독하는 서버로, 상기 복수의 RSU 각각의 공개키 및 인증서를 생성 및 관리하는 인증기관 서버; 를 포함하며, 상기 복수의 RSU로부터 상기 스마트 자동차 그룹을 구성하는 다수의 스마트 자동차에 대한 평판을 나타내는 메시지를 수신하여 평판 인증서를 생성하여 상기 다수의 스마트 자동차에 대한 평판을 형성하는 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템을 포함 한다.

Description

지역 사회 기반 자동차 평판 시스템{Reputation system for vehicles based on local community}
개시된 기술은, 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 빠른 속도로 역동적으로 움직이는 스마트 자동차들로 구성되는 Vehicular Ad-hoc Networking(이하, VANET) 환경에 적합한 자동차들에 대한 평판 시스템을 구축하도록 하기 위한 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템에 관한 것이다.
자동차 평판 시스템은 자동차의 운행 행위를 분석하여 각 자동차의 평판 점수를 생성 및 관리하는 시스템을 의미한다. 자동차의 운행 행위는 크게“협조적 행위”, “이기적 행위”와“악의적 행위”로 구분되며, 협조적 행위 수행 시, 평판 점수가 증가되고, 악의적 행위 수행 시에는 평판 점수가 삭감된다. 이기적 행위 수행 시에는 평판 점수가 갱신되지 않는다. 각 행위에 대한 분류 및 세부 내용은 다음과 같다. 먼저, 협조적 행위는 자신의 리소스를 사용하여 다른 자동차들에게 도움을 주는 행위로, 협조적 메시지 포워딩(Cooperative forwarding), 사고 및 돌발 상황 등 타 자동차들에게 유용한 교통 정보 생성, 타 자동차의 악의적 행동 감지 및 경고 메시지 생성 등을 의미한다. 다음으로 이기적 행위는 주변 정보만 획득하고, 타 자동차들에게 도움을 주기 위해 자신의 리소스를 사용하지 않는 것을 의미하며, 메시지 포워딩에 불참, 타 자동차를 위한 유용한 정보 생성 없음, 타 자동차들의 행위에 관심 없음 등을 포함한다. 마지막으로 악의적 행위는 다른 자동차들에게 해를 입히는 행위로, 잘못된 또는 유해한 교통 정보 생성 등을 하는 것을 의미한다.
본 발명에서는 상술한 자동차 행위들에 대해서, 각 자동차의 평판을 효과적으로 갱신할 수 있는 방안을 제시하고자 한다. 특히, 매우 빠른 속도로 역동적으로 움직이는 자동차들로 구성되는 VANET 환경에 최적화된 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템을 제안하며, 특히, 자동차들이 주행 중에 수행한 각각의 행위가 빠짐없이 자동차 평판 평가에 반영될 수 있는 효율적인 방안을 새롭게 제시하고자 한다.
[관련기술문헌]
1. 자동차에서 교통정보를 검출하기 위한 시스템(특허출원번호 제10-1996-0705752호)
2. 자동차교통정보제공시스템(TRAFFIC INFORMATION SERVICE SYSTEM)(특허출원번호 제10-1998-0042462호)
3. 자동차용 교통 정보 시스템(특허출원번호 제10-1997-0078616호)
개시된 기술이 이루고자 하는 기술적 과제는, 자동차 평판을 통해서, 신뢰할 수 있는 정보의 획득이 용이하고, 이기적이거나 악의적인 노드가 생성하는 잘못된 정보의 확산을 방지하고, 각 스마트 자동차의 평판은 그 스마트 자동차가 속한 지역사회를 중심으로 특정 A-RSU가 담당함으로써, 해당 스마트 자동차의 평판이 장기적으로 일관성 있게 갱신될 수 있도록 하기 위한 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해 개시된 기술의 제 1측면은, 교통 정보를 수신하여 분석하는 복수의 스마트 자동차를 포함하는 스마트 자동차 그룹; 상기 스마트 자동차 그룹으로부터 상기 스마트 자동차의 운행 정보를 수집하는 복수의 RSU(Roadside Unit, 이하 RSU)를 포함하는 RSU 그룹(Roadside Unit 그룹, 이하 RSU 그룹); 및 상기 RSU 각각에 대하여 공개 키 관리 및 상기 인증서 생성을 감독하는 인증기관 서버; 를 포함하되, 상기 RSU는 교통 정보를 수집할 수 있는 무선 네트워크 장치, 교통 정보를 저장하는 장치 및 상기 스마트 자동차 각각에 대한 평판 인증서 생성·관리를 수행하는 컴퓨팅 기능을 포함하고, 상기 스마트 자동차의 운행에 따라 생성되는 스마트 자동차 각각에 대한 평판 메시지를 수신하여 평판 인증서를 갱신하는 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템은, 자동차 평판을 통해서, 신뢰할 수 있는 정보의 획득이 용이하고, 이기적이거나 악의적인 노드가 생성하는 잘못된 정보의 확산을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템은, 각 스마트 자동차의 평판은 그 스마트 자동차가 속한 지역사회를 중심으로 특정 A-RSU가 담당함으로써, 해당 스마트 자동차의 평판이 장기적으로 일관성 있게 갱신될 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템은, A-RSU가 각 스마트 자동차의 평판을 정확하게 평가하기 위해서는, 자동차가 주행 중에 수행한 모든 행위에 대한 정보가 모두 A-RSU에게 제대로 전달되어, 정보들에 대한 누락이 없도록 하는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템은, 스마트 자동차가 주행 중에 수행한 행위는 이웃 자동차들에 의해 탐지되고, 이웃 자동차들은 지역평판을 생성하며, 각 스마트 자동차는 자신에 대한 지역평판을 모두 수집하여 직접 A-RSU에게 전달하고 A-RSU는 이 정보들을 검증하여 해당 자동차의 평판 인증서를 갱신하는 프로세스를 통해 스마트 자동차가 자신의 지역평판을 직접 전달하므로, 지역평판 전달을 위한 부가적인 통신 오버헤드가 필요하지 않고, 전달 중간에 정보가 누락되거나 전달이 끊기는 문제도 방지할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에서 사용되는 키의 종류 및 서명 알고리즘에 대한 표기를 설명하기 위한 도면이다.
개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템은 주요 구성요소로, 스마트 자동차 그룹(10), RSU(Roadside Unit) 그룹(20), 통신망(30) 및 인증기관 서버(40)를 포함한다.
스마트 자동차 그룹(10)은 컴퓨팅 기능, 무선 네트워킹 기능, 정보 저장 장치 등을 갖춘 자동차로 자신의 운행 정보를 주기적으로 브로드캐스팅(broadcasting) 하고, 주변 교통 정보를 수신하여 분석할 수 있는 제 1 스마트 자동차 내지 제 m 스마트 자동차(10-m, m은 2 이상의 자연수)의 집합이다. 각 스마트 자동차(10-1 내지 10-m)는 정보 보안을 위한 암호 프로토콜을 수행할 수 있으며, 도로 정보를 포함하는 전자 지도가 설치되어 있고, 위치 인식을 위한 GPS 기능도 갖고 있다. RSU(Roadside Unit) 그룹(20)은 제 1 RSU(20-1) 내지 제 n RSU(20-n, n은 2 이상의 자연수)로 형성되며, 도로 중간 중간에 설치된 통신 시설로써, 교통 정보를 수집할 수 있는 무선 네트워킹 기능과 정보 저장을 위한 저장 장치 및 인증서 생성 및 관리를 위한 컴퓨팅 기능을 갖추고 있다.
인증기관 서버(30)는 제 1 RSU(20-1) 내지 제 n RSU(20-n)로 형성된 RSU 그룹(20)을 관리 감독하는 기관으로써 각 RSU의 공개키 및 인증서를 생성 및 관리한다. 이러한 구성을 기초로 먼저 A-RSU(Agent-RSU)에 대해 살펴보도록 한다.
스마트 자동차들은 자신의 주 통근 경로 상에 있는 하나의 RSU를 선택하여 자신의 평판 담당 A-RSU(Agent-RSU)로 지정한다. A-RSU는 자신에게 속한 모든 자동차들에 대해서 각각 평판 인증서를 생성, 갱신, 관리한다. A-RSU는 자신에게 속한 모든 스마트 자동차들의 행위를 모니터링하며, 다른 노드들인 다른 스마트 자동자들로부터 생성/전달된 평판 관련 메시지들을 분석하여 각 스마트 자동차들의 평판 점수를 갱신하고, 이에 대한 평판 인증서를 갱신/발급한다.
자동차에 대한 평판은 크게 “지역평판”과 “평판 인증서”로 구분되며, A-RSU는 하루 동안 수집된 지역평판을 바탕으로 각 스마트 자동차의 평판 점수를 갱신하여 새로운 평판 인증서를 발급한다. 여기서 지역평판은 스마트 자동차가 주행 중에 수행한 행위 하나 하나의 행위에 대해서, 주변 노드에 해당하는 다른 스마트 자동자들이 단발성으로 생성하는 평판 메시지로써, 행위 내용 및 행위 증명을 포함한다. 평판 인증서는 각 스마트 자동차를 관리하는 A-RSU가 해당 스마트 자동차의 지역평판을 모두 수집하여 평판 점수 갱신 후, 평판 인증서를 생성한다. 평판 인증서의 기본 유효기간은 24시간이고, 시스템이 정하는 기준 시간(예를 들면 자정)까지 수집된 모든 지역평판을 분석하여 평판 점수를 갱신하고 새로운 평판 인증서를 발행한다. 각 스마트 자동차가 A-RSU를 지날 때, 갱신된 평판 인증서를 발급받는다.
여기서, "지역평판"의 생성 및 전달에 대해서 보다 구체적으로 살펴본다.즉 상술한 스마트 자동차의 각 행위에 대해서, 신뢰할 수 있으며 검증 가능한 지역평판을 생성하고, 생성된 지역평판이 전송 중간에 누락되지 않고 효율적으로 A-RSU에 전달될 수 있는 방안을 제안하도록 한다. 제 1 방안으로 협조적 메시지 포워딩에 대해 살펴본다. 이벤트 메시지 생성자를 스마트 자동차(S)라고 했을 때, 스마트 자동차(S)가 생성한 메시지가 뒤따르는 스마트 자동차들에게 계속해서 전달되기 위해서는 중간 노드(intermediate vehicles: I)들의 메시지 포워딩이 필수적이다. 메시지 포워딩에 참여한 중간 노드(I)가 전달받은 메시지를 다시 재전달했는지 안했는지 판단하여, 재전달했을 경우, 중간 노드(I)는 메시지 포워딩에 대한 평판이 추가되어야 한다. 중간 노드(I)에게 메시지를 전달한 노드는 중간 노드(I)가 메시지를 재전송하였는지를 판단하여, 중간 노드(I)에 대한 “전송 증명”을 생성한다. “전송 증명”이 중간 노드(I)의 A-RSU에게 제대로 전달이 되어야지만, 중간 노드(I)의 A-RSU는 중간 노드(I)의 평판을 제대로 갱신할 수 있다. 이때, 중간 노드(I)에 대한 “전송 증명”은 중간 노드(I)가 직접 자신의 A-RSU에게 전달한다.
VANET 환경에서 메시지 브로드캐스팅 및 포워딩이 매우 빈번하게 일어나므로, 메시지 포워딩에 대한 “전송 증명”까지 다른 스마트 자동차들에 의해 중간 노드(I)의 A-RSU에 전달될 경우, “전송 증명”전달을 위한 부가적인 메시지 포워딩이 필요하므로, 이는 네트워크의 가용성 및 메시지 전달의 효율성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 중간 노드(I)는 운행 중, 메시지 포워딩에 참여할 때마다, 전달받은 “전송 증명”을 자신이 모두 수집하여, 자신의 A-RSU를 지날 때, 이를 전달하고, A-RSU는 전송 증명들을 검증하여 중간 노드(I)의 평판 점수를 갱신한다.
중간 노드(I)가 직접 자신의 “전송 증명”을 수집한 후, A-RSU에게 전달하므로, A-RSU는 전달받은 “전송 증명”들을 효과적으로 검증하고 신뢰할 수 있어야 한다.“전송 증명”은 모두 다른 자동차들에 의해 생성된 것이므로, A-RSU가 이들을 효과적으로 검증할 수 있어야 한다.
다음은 제 2 방안으로 유용한 교통 정보 생성에 대해서 살펴본다. 주행 중, 교통사고를 감지하였거나, 특수 도로 상황(도로에 물건에 떨어져 있다거나, 결빙되어 있다거나 등)에 대한 정보 등은 이웃 스마트 자동차 노드 및 뒷따르는 스마트 자동차들에게 매우 유용한 정보이다. 따라서, 이런 정보를 생성한 경우, 메시지 생성자의 평판이 갱신될 수 있어야 한다. 이 경우, 메시지 생성자 생성한 정보의 정확성에 대한 정보 검증이 먼저 이루어져야 한다. 즉, 메시지 생성자를 S라고 하면, 메시지 생성자(S)가 제공한 정보가 신뢰할 수 있는 정보인지 검증이 이루어진 다음, 올바른 정보일 경우에만, 메시지 생성자(S)의 평판이 갱신되어야 한다. 이를 위해서, 먼저 메시지 생성자(S)의 이웃 노드들은 메시지 생성자(S)가 제공한 정보가 사실인지 판단한 후, 사실일 경우, 메시지 생성자(S)에 대한 지역평판을 생성한다.
메시지 생성자(S)는 이웃노드들이 생성한 지역평판을 수집하여 자신의 A-RSU에게 전달한다. 단, 메시지 생성자(S)가 의도적으로 자신의 평판을 높이기 위해, 가짜 이웃노드들을 생성하여, 메시지 생성자(S)의 지역평판을 생성하는 것을 방지하기 위해서, 메시지 생성자(S)는 자신의 이웃 노드들 중에서 메시지 생성자(S)와 서로 다른 A-RSU에 소속된 이웃 노드들이 생성한 지역평판을 적어도 2개 이상 획득하도록 한다.
다음은 제 3 방안으로 악의적 노드 탐지 및 알림 메시지 생성에 대해 살펴본다. 주행 중, 악의적인 노드를 탐지했을 경우, 악의적 노드의 평판과 이를 발견하여 알림 메시지를 제공하는 노드들의 모든 평판이 갱신될 수 있어야 한다. 즉, 악의적인 노드의 평판 점수는 삭감되어야 하고, 악의적인 노드를 감지하여 유효한 알림 메시지를 생성한 노드들의 평판 점수는 증가되어야 한다. 단, 이 경우 두 가지 사항을 고려해야 한다. 첫 번째로 악의적인 노드가 거짓 ID 또는 공개키를 사용하는 경우, 그리고 두 번째로 실제 악의적인 노드가 존재하지 않는데, 자신의 평판 갱신을 위하여, 주변 노드를 악의적인 노드로 평가하여 알림 메시지를 생성하는 경우가 있다. 첫 번째 경우는, 악의적인 노드가 거짓 ID 또는 공개키에 대한 유효한 평판 인증서를 생성할 수 없기 때문에, 평판 인증서 검증이 불가능하여 쉽게 감지될 수 있다. 즉, 주변 노드들은 유효한 평판 인증서가 첨부되지 않은 교통 정보는 신뢰하지 않으므로, 거짓 ID 또는 공개키를 사용하는 악의적인 노드가 생성한 메시지는 무시될 수 있다. 두 번째 경우는, 한 노드가 교통 정보를 생성했을 때 그 정보의 신뢰성 검증이 먼저 이루어져야 한다. 즉, 악의적인 노드가 잘못된 정보를 생성했을 때, 이것이 잘못된 정보임을 검증 후에, 알림 메시지가 생성되어야 한다. 이를 위해서는 악의적 노드 주변의 이웃 노드들에 의한 정보 검증이 먼저 이루어져야 한다. 즉, 적어도 서로 다른 A-RSU에 소속된 두 개의 이웃 노드들이 악의적인 정보임을 검증한 후에야, 이 두 노드들은 악의적인 노드들에 대한 알림 메시지를 생성할 수 있다. 서로 다른 A-RSU에 소속되는 두 스마트 자동차가 협동하여 알림메시지를 생성할 수 있으므로, 단순히 자신의 평판 갱신을 위해서, 임의의 노드를 악의적인 노드로 평가하여 "알림 메시지"를 생성하는 것을 방지할 수 있다.
이 "알림 메시지"는 악의적인 노드가 소속된 A-RSU와 알림 메시지를 생성한 노드들이 속한 A-RSU에 모두 전달되어야 한다. 이 메시지 전달을 위해서 정해진 노선을 반복적으로 운행하는 대중 버스를 활용한다. 알림 메시지를 생성한 노드가 주행 중, 대중 버스를 만나면 이를 전송하고, 대중 버스는 메시지 속의 A-RSU정보를 확인하여, 해당 A-RSU를 지나는 대중 버스들에게 포워딩한다.
다음으로 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템의 지역평판 자가 전달 방안에 대해 살펴본다. 본 발명에서는 지역평판 전달에 따른 부가적인 오버헤드를 줄이기 위해서 “지역평판 자가 전달 방안”을 새롭게 제안한다. 즉, 스마트 자동차(V)에게 생성된 지역평판은 스마트 자동차(V)가 직접 자신의 A-RSU에게 전달한다. 자가 전달의 가장 큰 장점은, (1)스마트 자동차(V)가 직접 자신의 평판을 모두 수집하여 A-RSU에 전달하므로 전송 중간에 지역평판이 유실되는 문제가 발생하지 않고, 평판 인증서가 정확하게 갱신될 수 있고, (2)지역평판 전송을 위한 부가적인 메시지 전송 오버헤드가 발생하지 않는다는 점이다. 이를 가능하도록 하기 위해서는, 다음의 두 가지 요구사항을 만족하여야 한다. 제 1 요구사항으로 검증 가능성이다. A-RSU는 스마트 자동차(V)가 수집한 지역평판의 신뢰성을 검증할 수 있어야 한다. 스마트 자동차(V)가 수집한 지역평판은 여러 다른 자동차들에 의해 생성된 정보이다. A-RSU는 이들 정보가 모두 유효한지 효과적으로 검증할 수 있는 방안이 요구된다. 제 2 요구사항으로 위조불가능성이다. 스마트 자동차(V)는 자신이 임의로 지역평판을 위/변조할 수 없어야 한다. 상기 제 1 및 제 2 요구사항을 만족시키기 위해서 "그룹 서명(group signature) 기반 지역평판 생성 및 검증 모델"을 기초로 수행되나. 일반적으로 그룹 서명은 서명자의 익명성을 보장하기 위해 제안되었으나, 본 발명에서는 자동차들의 소속 검증을 위한 도구로 활용한다.
그룹 서명(group signature) 기반 지역평판 생성 및 검증 모델에서의 그룹 형성 및 표기에 대해 먼저 살펴본다. 각 A-RSU는 자신에게 소속된 스마트 자동차들과 그룹 서명 생성을 위한 그룹 키를 생성하여 공유한다. 그룹 서명 알고리즘은 현재까지 가장 효율적인 Boneh, Boyen 및 Shacham 이 제안한 short group signature 알고리즘을 사용한다. 본 발명에서 사용하는 키의 종류 및 서명 알고리즘에 대한 표기는 도 2의 표 1과 같을 수 있다. 다음으로, 그룹 서명(group signature) 기반 지역평판 생성 및 검증 모델에서의 지역평판 생성에 대해 살펴본다. 먼저, 스마트 자동차(Vi)가 협조적 행위(협조적 포워딩 또는 유용한 정보 생성)를 수행했을 때, 스마트 자동차(Vi)의 이웃 노드들은 스마트 자동차(Vi)에 대해서 지역평판을 생성한다. 각 행위에 따른 기준 평판 점수는 시스템이 정한다고 가정한다. 예를 들어, 협조적 포워딩은 1점, 유용한 정보 생성은 2점 등과 같이, 시스템이 정하는 행위 분류 및 평판 점수 기준에 따라서, 지역평판을 생성한다.
스마트 자동차(Vi)의 한 이웃 노드를 스마트 자동차(Vn)라고 하면, 스마트 자동차(Vi)와 스마트 자동차(Vn)이 서로 같은 A-RSU 소속인지 아닌지에 따라서, 스마트 자동차(Vi)의 지역평판은 다음과 같이 생성된다.
먼저, 스마트 자동차(Vi)와 스마트 자동차(Vn)이 서로 다른 A-RSU에 소속되는 경우 LRn ∥GSig(GPKn, GUKn, LRn)로 생성된다. 여기서, LRn = {Ki +∥행위 내용 ∥시간 ∥Vn의 A-RSU ID ∥GPKn}이다. 다음으로, 스마트 자동차(Vi)와 스마트 자동차(Vn)이 서로 같은 A-RSU에 소속되는 경우 LRn ∥Sig(Kn -, LRn)이다. 여기서, LRn = {Ki +∥행위 내용 ∥시간 ∥Vn의 A-RSU ID ∥Kn +}이다. 다음으로, 그룹 서명(group signature) 기반 지역평판 생성 및 검증 모델에서의 지역평판 검증에 대해 살펴본다. 스마트 자동차(Vi)는 자신이 수거한 모든 지역평판을 A-RSU에게 전달하고, A-RSU는 각 지역평판에 대해서, 다음과 같이 서명을 검증하여, 궁극적으로 스마트 자동차(Vi)의 평판 인증서를 갱신한다. 첫째로, LRn으로부터 스마트 자동차(Vn)가 속한 A-RSU의 ID 정보 추출한다. 다음으로, A-RSU가 자신과 다를 경우(타 그룹에 속하는 스마트 자동차(Vn)이 생성한 지역평판) 해당 A-RSU의 그룹 공개키(GPKn)를 이용하여, 그룹 서명 검증한다. 단, A-RSU는 다른 A-RSU의 그룹 공개키를 이미 알고 있다고 가정한다. 반대로 A-RSU의 ID가 자신과 동일할 경우 (동 그룹에 속하는 스마트 자동차(Vn)이 생성한 지역평판) LRn으로부터 Vn의 임시 공개키(Kn +)를 추출하여, 자신이 관리하는 자동차인지 판별 후, 소속된 자동차인 경우 서명 검증한다. 마지막으로, 서명이 유효하면, 지역평판 점수를 반영하여 스마트 자동차(Vi)의 평판 인증서 갱신하고, 그렇지 않으면, 해당 지역평판은 버린다.
한편, 그룹 서명(group signature) 기반 지역평판 생성 및 검증 모델에서의 대중 버스에 의한 지역평판(알림 메시지) 전달 및 검증에 대해 살펴본다. 스마트 자동차가 협조적 포워딩이나 유용한 정보를 생성했을 경우, 이에 대한 지역평판은 해당 스마트 자동차가 직접 지역평판을 수집하여 자신의 A-RSU에게 전달한다. 하지만, 악의적 행동이나 잘못된 정보를 생성했을 경우, 이에 대한 지역평판 및 이를 감지한 노드들에 대한 평판은 대중 버스를 통해서 각 스마트 자동차들의 관할 A-RSU에 전달된다. 대중 버스를 통한 지역평판의 장점은 크게 두 가지이다. 첫째로 지역평판 전달 누락 방지로, 악의적 정보 생성의 경우 평판 점수가 낮아질 수 있기 때문에, 자가 전달에 의해 지역평판이 전달될 경우, 지역평판 정보가 누락될 수 있다. 하지만, 제 3자인 대중 버스에 의한 전달은 이러한 정보 누락을 방지할 수 있다. 둘째로 전달 경로 및 전송 오버헤드 최소화이다. 정해진 노선을 반복적으로 이동하는 대중 버스에 의한 전달은 정보 전달을 위한 라우팅 경로를 최소화시킴과 동시에, 정보 전달을 위한 전송 오버헤드를 최소화시킬 수 있다.
다음으로, 정보의 유효성 판단에 대해 살펴본다. 스마트 자동차(Vi)가 악의적인 정보를 제공했을 경우, 스마트 자동차(Vi)의 이웃노드들은 스마트 자동차(Vi)가 제공한 정보의 유효성을 판단한다. 유효성 판단은 다음의 두 단계를 수행한다. 제 1 단계로, 스마트 자동차(Vi)가 생성한 정보과 함께 제공된 평판 인증서를 검증하여, 스마트 자동차(Vi)의 공개키가 유효한지 검증한다. 스마트 자동차(Vi)의 공개키가 유효하지 않은 경우 스마트 자동차(Vi)의 메시지는 무시된다. 제 2 단계로, 스마트 자동차(Vi)의 이웃 노드들은 스마트 자동차(Vi)와 동일한 교통 환경에 처해 있으므로, 스마트 자동차(Vi)가 제공한 정보가 올바른지 아닌지 즉시 판단할 수 있다.
이후의 알림 메시지 생성에 대해 살펴본다. 스마트 자동차(Vi)가 제공한 정보가 잘못된 정보로 판단될 경우, 스마트 자동차(Vi)의 이웃노드들 중, 스마트 자동차(Vi)와 다른 A-RSU에 소속된 이웃노드들 중 하나가 알림 메시지를 생성한다. 이때, 첫 번째 알림 메시지를 생성하는 노드를 스마트 자동차(Vs)라고 하면, 스마트 자동차(Vs)는 다음의 작성예 1 및 작성예 2와 같이 알림 메시지 ALS를 생성하여 브로드캐스팅 한다.
[작성예 1]
AMSGS = {Ki +∥Vi의 A-RSU ID ∥행위 내용 ∥시간 ∥ 스마트 자동차(Vs)의 A-RSU ID ∥Ks + ∥GPKs}
[작성예 2]
ALS = AMSGS ∥GSig( GPKs, GUKs, AMSGs)
스마트 자동차(Vs)의 알림 메시지를 전달받은 이웃 노드들 중, 스마트 자동차(Vs)의 알림 메시지에 동의하면서, 스마트 자동차(Vi) 및 스마트 자동차(Vs)와 다른 A-RSU에 소속된 이웃 노드 스마트 자동차(Vn)이 다음과 같은 작성예 3 및 4와 같이 취합된(aggregated) 알림 메시지 AggALn을 생성한 후, 브로드캐스팅 한다.
[작성예 3]
AMSGn = {ALS ∥Vn의 A-RSI ID ∥Kn + ∥GPKn}
[작성예 4]
AggALn = {AMSGn ∥GSig(GPKn, GUKn, AMSGn)}
다음으로 알림 메시지 전달에 대해 살펴본다.
스마트 자동차(Vs)와 스마트 자동차(Vn)은 주행 중, 대중 버스를 만나면, 생성된 AggALn을 전송한다. 대중버스는 AggALn에 명시된 세 개의 A-RSU 정보를 읽어서, 자신의 운행 경로 상에 있는 A-RSU가 있을 경우는, 대중 버스가 해당 A-RSU에 알림 메시지를 직접 전달한다. 그렇지 않을 경우에는, 다른 대중 버스를 만날 때 마다, AggALn을 포워딩한다. 이에 따른 알림 메시지 검증에 대해 살펴보면, 대중 버스에 의해 전송된 알림 메시지는 적어도 세 개의 A-RSU의 전달된다. 악의적인 노드가 소속된 A-RSU와 알림 메시지를 생성한 노드들이 소속된 A-RSU들이다. 각각의 A-RSU는 취합된 알림 메시지에 대해서, 지역평판 검증 단계와 동일한 방법으로 그룹 서명을 검증하여, 각 노드의 평판 점수를 갱신한다. 결과적으로, 악의적인 노드가 소속된 A-RSU는 취합된 알림 메시지가 서로 다른 두 A-RSU에 소속된 노드들에 의해 생성되었는지 검증한다. A-RSU의 정보가 다르고, 첨부된 그룹 서명이 각 A-RSU의 공개키에 의해 검증가능한지 검토 후, 서명이 유효하면, 악의적인 노드에 대한 평판 점수를 삭감한다.
한편, 알림 메시지를 생성한 노드들이 소속된 A-RSU는 취합된 알림 메시지에 명시된 공개키가 각 A-RSU에 소속된 노드의 것인지 검증한 후, 두 개의 그룹 서명의 유효성을 검증한다. 서명이 모두 유효하면, 해당 노드의 평판 점수를 증가한다.
다음으로, 평판 인증서 갱신에 대해 살펴본다. 스마트 자동차(Vi)의 평판 인증서 RCerti는 그 자동차가 소속된 A-RSU가 생성, 갱신 및 발급한다. A-RSU는 스마트 자동차(Vi)가 수집하여 직접 전달한 지역평판들과 대중 버스가 전달한 지역평판들을 모두 취합하여, 스마트 자동차(Vi)의 평판 점수를 갱신하여, 매일 매일 새로운 평판 인증서를 갱신 및 발급한다. A-RSU의 평판 점수 갱신은 자동차의 행위 분류에 따라서 크게 다음과 같이 수행된다. (1) 협조적 포워딩으로 "협조적 포워딩에 대한 지역평판의 개수 × 협조적 포워딩에 대한 기준 평판 점수”만큼 평판 점수가 증가된다. (2) 유용한 정보 생성으로 지역평판의 행위 내용이 “유용한 정보 생성”인 경우, 스마트 자동차(Vi)는 적어도 서로 다른 두 A-RSU 그룹에 속하는 이웃 자동차들로부터 지역평판을 획득하여야 한다. 따라서, A-RSU는 동 시간대 동일한 행위에 대해서 서로 다른 두 A-RSU에 속하는 자동차들이 생성한 지역평판이 존재하는 경우에 한해서만, 유용한 정보 생성에 대한 기준 평판 점수를 증가한다. (3) 악의적 행위로 대중 버스로부터 악의적 행위에 대한 지역평판을 전달받은 경우, 지역평판의 유효성 검증 후, 유효한 경우 악의적 행위에 대한 기준 평판 점수를 삭감한다. (4) 알림 메시지 생성으로, 대중 버스로부터 알림 메시지 생성에 대한 지역평판을 전달받은 경우, 지역평판의 유효성 검증 후, 유효한 경우 알림 메시지 생성에 대한 기준 평판 점수를 증가한다.
각 스마트 자동차의 평판 인증서는 기본적으로 24시간 동안만 유효하다. 각 A-RSU는 평판 인증서 갱신 기준 시간(예를 들면 자정)까지 수집된 정보를 바탕으로 평판 인증서를 갱신하며, 자동차가 A-RSU를 지나칠 때, 새롭게 갱신된 인증서를 발급한다.
다음으로, 안정성 분석에 대해 살펴본다. 본 발명에서 제안하는 지역평판 생성 및 전달 메커니즘의 안전성을 분석한다. 먼저, 지역평판의 위조 불가능성에 대해 살펴본다. 지역평판은 생성자의 그룹 서명 또는 개인 서명을 포함한다. 그룹 서명의 경우, 해당 그룹에 속하지 않는 자동차는 유효한 그룹 사용자 키를 획득할 수 없기 때문에, 유효한 그룹 서명을 생성할 수 없다. 즉, A-RSUA에 속한 자동차가 A-RSUB에 속한 것처럼 그룹 서명을 생성하는 것은 불가능하다. 서로 이웃한 두 자동차가 같은 A-RSU에 소속되는 경우, 지역평판을 생성하는 노드는 자신의 개인키를 이용하여 전자서명을 생성한다. 이때 사용되는 키 쌍은 A-RSU에 등록된 키 쌍이며, 상응하는 공개키는 지역평판 생성자의 평판 인증서에 명시되어 있다. 따라서, 유효한 개인키에 대한 정보 없이, 지역평판에 대한 유효한 서명을 생성하는 것은 불가능하다.
다음으로 지역평판의 검증 가능성에 대해 살펴본다. 각 A-RSU는 소속 자동차 또는 대중 버스가 전달한 지역평판의 유효성을 검증한다. 본 연구에서 지역평판의 검증은 생성자 식별(Identification)이 목적이 아니라, 지역평판 대상자가 아닌 “다른 유효한 자동차”가 생성한 정보임을 검증하면 된다. 즉, “다른”이라는 의미는 지역평판 대상자가 스스로 생성한 정보가 아니며,“유효한”이라는 의미는 생성된 지역평판의 서명이 검증 가능함을 보여야 한다. 지역평판은 그룹 서명 또는 개인 서명을 포함한다. 개인 서명의 경우는 지역평판 대상자와 생성자가 서로 동일한 A-RSU에 소속되는 경우이므로, A-RSU의 지역평판 생성자의 신원 확인이 요구된다. A-RSU는 지역평판에 사용된 개인 공개키를 바탕으로, 지역평판 생성자의 신원을 알 수 있고, 그 공개키를 이용하여 지역평판 서명 검증이 가능하다. 지역평판 생성자가 서로 다른 A-RSUS에 소속되는 경우에 지역평판 생성자는 자신이 속한 A-RSUS 그룹에 대한 그룹 서명을 생성한다. 지역평판 대상자의 A-RSUT는 지역평판 메시지로부터 평판 생성자의 소속 A-RSUS 정보를 획득할 수 있고, A-RSUS의 그룹 공개키를 이용하여 그룹 서명의 유효성을 검증할 수 있다. 개인 서명이 아닌 그룹 서명을 생성함으로써, 지역평판 메시지의 길이를 줄이고 서명 검증을 보다 간소화시킬 수 있다. 만약, 개인 서명을 생성한다면, A-RSUT는 서명 검증을 위해 상응하는 공개키 인증을 부가적으로 수행해야 한다. 공개키 인증을 위해서는 지역평판 생성자의 평판 인증서가 요구되므로, 지역평판 메시지는 생성자의 평판 인증서를 포함하여야 해서 메시지 길이가 길어진다. 공개키가 유효한 경우에, 다시 서명 검증이 이루어지므로 서명 검증 시간도 길어진다. 반면에, 그룹 서명의 경우, A-RSUT는 A-RSUS의 그룹 공개키 정보만 알 수 있으면 되고, 단 한 번의 그룹 서명 검증을 통해서, 생성자의 신원은 알 수 없지만, 지역평판 대상자와는 다른 자동차이고, A-RSUS에 소속된 유효한 자동차임은 검증 가능하다.
마지막으로, Sybil 공격에 대한 안전성에 대해 살펴본다. Sybil 공격은 한 자동차가 실제 존재하지 않는 가짜 자동차 노드(Sybil node)를 생성하여, 마치 다수의 자동차가 존재하는 환상을 만들어 잘못된 정보의 삽입 등과 같은 공격을 시도하는 것을 말한다. 자동차 평판 시스템에서도, 악의적인 노드가 자신의 평판 점수를 높이기 위해서 Sybil 노드들을 생성할 수 있다. 하지만, 본 발명에서 제안한 평판 시스템에서 Sybil 노드들이 유효한 지역평판을 생성할 수 있기 위해서는, 각 Sybil 노드들이 검증 가능한 개인 서명 또는 그룹 서명을 생성할 수 있어야 한다. 하지만, 유효한 자동차들의 개인키 및 그룹 사용자 키에 대한 정보 없이는 유효한 서명을 생성할 수 없으므로, Sybil 노드를 이용한 지역평판 생성은 불가능하다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10: 스마트 자동차 그룹 20: RSU(Roadside Unit) 그룹
30: 통신망 40: 인증기관 서버

Claims (17)

  1. 교통 정보를 수신하여 분석하는 복수의 스마트 자동차를 포함하는 스마트 자동차 그룹;
    상기 스마트 자동차 그룹으로부터 상기 스마트 자동차의 운행 정보를 수집하는 복수의 RSU(Roadside Unit, 이하 RSU)를 포함하는 RSU 그룹(Roadside Unit 그룹, 이하 RSU 그룹); 및
    상기 RSU 각각에 대하여 공개 키 및 인증서 생성하고 관리하는 인증기관 서버를 포함하되,
    상기 복수의 RSU에서 어느 하나(A-RSU)가 상기 복수의 스마트 자동차 중 어느 하나에 대하여 상기 어느 하나의 스마트 자동차의 운행에 따라 생성되는 평판 메시지를 수신하여 평판 인증서를 갱신하고,
    상기 A-RSU는 특수 도로 상황에 대한 정보에 해당하는 메시지를 생성한 스마트 자동차에 이웃한 적어도 하나의 스마트 자동차가 생성한 지역평판 수집에 따른 지역평판 수신시, 메시지를 생성한 상기 스마트 자동차와 서로 다른 A-RSU에 소속된 이웃 스마트 자동차가 생성한 지역평판을 적어도 2개 이상 획득하도록 요청하여, 상기 특수 도로 상황에 대응되는 지역평판들의 진위 여부를 참조하는 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 A-RSU는,
    자신에 속한 모든 스마트 자동차가 아닌 다른 스마트 자동차로부터 생성 및 전달된 평판 관련 메시지들을 분석하여 상기 자신에 속한 모든 스마트 자동차 각각에 대한 평판 점수를 갱신하고 평판 인증서를 갱신 발급하는 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 A-RSU는,
    중간 노드(intermediate vehicles: I)의 메시지 포워딩시, 메시지 포워딩에 참여한 중간 노드(I)가 전달받은 메시지를 재전달했는지 여부를 판단하여 재전달한 경우, 중간 노드(I)의 메시지 포워딩에 대한 평판을 추가하여,
    이벤트 메시지 생성자에 해당하는 스마트 자동차(S)가 생성한 메시지가 뒤따르는 스마트 자동차들에게 지역평판의 생성 및 전달을 수행하게 하는 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    중간 노드(I)에게 메시지를 전달한 노드는 중간 노드(I)가 메시지를 재전송 여부를 판단하여, 중간 노드(I)에 대한 “전송 증명”을 생성하는 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 스마트 자동차 중 스마트 자동차(V)에게 생성된 지역평판은 스마트 자동차(V)가 직접 자신의 A-RSU에게 전달하는 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 복수의 스마트 자동차 중 스마트 자동차(Vi)가 협조적 행위-협조적 포워딩 또는 유용한 정보 생성-를 수행한 경우, 스마트 자동차(Vi)의 이웃 노드들은 스마트 자동차(Vi)에 대해서 지역평판을 생성하는 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    스마트 자동차(Vi)의 한 이웃 노드가 스마트 자동차(Vn)인 경우, 스마트 자동차(Vi)와 스마트 자동차(Vn)이 서로 같은 A-RSU에 소속되어있는지 여부에 따라, 스마트 자동차(Vi)의 지역평판은 각각 다르게 생성되는 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템.
  10. 체 9항에 있어서,
    상기 스마트 자동차(Vi)와 스마트 자동차(Vn)가 서로 다른 A-RSU에 소속되는 경우 지역평판은 LRn ∥GSig(GPKn, GUKn, LRn)로 생성되는 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템. (상기의 LRn = {Ki +∥행위 내용 ∥시간 ∥Vn의 A-RSU ID ∥GPKn}이며, GSig()는 그룹 서명 생성 알고리즘으로, 스마트 자동차(Vi)가 스마트 자동차(Vn)에 대해 생성한 그룹 서명을 의미하며, LRn은 스마트 자동차(Vn)이 스마트 자동차(Vi)에게 생성한 지역평판 메시지이며, GPKn은 스마트 자동차(Vn)이 속한 A-RSU의 그룹 마스터키, GUKn은 스마트 자동차(Vn) 에게 할달되는 사용자키이며, Ki +는 스마트 자동차(Vi)의 개인 공개키임)
  11. 체 10항에 있어서,
    스마트 자동차(Vi)와 스마트 자동차(Vn)이 서로 같은 A-RSU에 소속되는 경우 지역평판은 LRn ∥Sig(Kn -, LRn)에 의해 생성되는 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템. (상기의 LRn = {Ki +∥행위 내용 ∥시간 ∥Vn의 A-RSU ID ∥Kn +}이며, Sig()은 전자 서명 생성 알고리즘이며, Kn -은 스마트 자동차(Vn)의 개인키임)
  12. 제 11항에 있어서,
    스마트 자동차(Vi)는 자신이 수거한 모든 지역평판을 자신의 A-RSU에게 전달하고, 스마트 자동차(Vi)의 A-RSU는 각 지역평판에 대해서 검증하여, 스마트 자동차(Vi)의 평판 인증서를 갱신하는 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템.
  13. 제 12항에 있어서,
    스마트 자동차(Vi)가 악의적인 정보를 제공했을 경우, 스마트 자동차(Vi)의 이웃노드들은 스마트 자동차(Vi)가 제공한 정보의 유효성을 판단하기 위해 스마트 자동차(Vi)가 생성한 정보과 함께 제공된 평판 인증서를 검증하여, 스마트 자동차(Vi)의 공개키가 유효하지 않은 경우 스마트 자동차(Vi)의 메시지는 무시되는 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템.
  14. 제 13항에 있어서,
    스마트 자동차(Vi)가 제공한 정보가 잘못된 정보로 판단될 경우, 스마트 자동차(Vi)의 이웃노드들 중, 스마트 자동차(Vi)와 다른 A-RSU에 소속된 이웃노드들 중 하나가 알림 메시지를 생성하는 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템.
  15. 제 14항에 있어서,
    스마트 자동차(Vi)와 다른 A-RSU에 소속된 이웃노드들 중 하나가 알림 메시지를 생성시 첫 번째 알림 메시지를 생성하는 노드를 스마트 자동차(Vs)라고 하면, 스마트 자동차(Vs)는 "AMSGS = {Ki +∥Vi의 A-RSU ID ∥행위 내용 ∥시간 ∥ 스마트 자동차(Vs)의 A-RSU ID ∥Ks + ∥GPKs}", "ALS = AMSGS ∥GSig(GPKs, GUKs, AMSGs)"에 의해 알림 메시지 ALS를 생성하여 브로드캐스팅하는 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템.(상기의 Ki +는 스마트 자동차(Vi)의 공개키이며, Ks +는 스마트 자동차(Vs)의 공개키이며, GPKs는 스마트 자동차(Vs)가 속한 A-RUS의 그룹 공개키)
  16. 제 15항에 있어서,
    스마트 자동차(Vs)의 알림 메시지를 전달받은 이웃 노드들 중, 스마트 자동차(Vs)의 알림 메시지에 동의하면서, 스마트 자동차(Vi) 및 스마트 자동차(Vs)와 다른 A-RSU에 소속된 이웃 노드 스마트 자동차(Vn)가 "AMSGn = {ALS ∥Vn의 A-RSI ID ∥Kn + ∥GPKn}", 그리고 "AggALn = {AMSGn ∥GSig(GPKn, GUKn, AMSGn)}"에 의해 취합된(aggregated) 알림 메시지 AggALn을 생성한 후, 브로드캐스팅하는, 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템. (상기의 Kn +는 스마트 자동차(Vn)의 공개키이며, GPKn는 스마트 자동차(Vn)가 속한 A-RUS의 그룹 공개키)
  17. 제 16항에 있어서,
    스마트 자동차(Vi)의 평판 인증서 RCerti는 스마트 자동차(Vi)가 소속된 A-RSU가 생성, 갱신 및 발급시, 스마트 자동차(Vi)가 수집하여 직접 전달한 지역평판들과 대중 버스가 전달한 지역평판들을 취합하여, 스마트 자동차(Vi)의 평판 점수를 갱신하여, 소정의 시간단위에 따라 평판 인증서를 갱신 및 발급하는 지역 사회 기반 자동차 평판 시스템.
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