KR101442169B1

KR101442169B1 - 공개키 기반의 블루투스 스마트 키 시스템 및 동작 방법

Info

Publication number: KR101442169B1
Application number: KR1020070121344A
Authority: KR
Inventors: 이생희
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-11-27
Filing date: 2007-11-27
Publication date: 2014-11-03
Also published as: KR20090054598A; US20090136035A1

Abstract

본 발명은 블루투스(Bluetooth) 통신이 가능한 이동통신 단말기와 잠금 장치 사이의 원격 잠금 해제 기능을 수행할 수 있는 스마트 키(Smart Key) 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 스마트 키 시스템 내의 잠금 해제 요청과 수행 관련 명령을 공개키 기반으로 암호화하여 전송하고 잠금 장치 내부에 저장하고 있는 비공개 키(비밀키)를 이용하여 수신 명령을 복호화함으로써 잠금 해제 동작 및 원격 시동 동작을 수행할 수 있도록 하여 스마트 키 시스템의 동작의 보안 위험을 줄일 수 있다. 또한 필요한 개수만큼 여러 물리적인 잠금 해제 도구(열쇠)의 소지없이, 블루투스 통신을 통하여 하나의 이동통신 단말기를 사용하여 여러 잠금 장치들의 자동 잠금 해제 기능 또는 키리스 엔트리(Keyless Entry) 기능을 편리하게 제어 및 수행할 수 있도록 한 것이다.

Description

공개키 기반의 블루투스 스마트 키 시스템 및 동작 방법{A Public Key Infrastructure-based Bluetooth Smart-Key System and Operating Method Thereof}

본 발명은 이동통신 단말기를 이용하여 잠금 장치에 무선으로 제어 신호를 송출하여 별도의 물리적인 잠금 해제 도구(열쇠) 없이 자동으로 잠금 해제 또는 키리스 엔트리(Keyless Entry) 동작을 수행할 수 있는 기술에 관한 것으로서, 특히 블루투스(Bluetooth) 통신이 가능한 이동통신 단말기를 사용하여 다양한 종류의 잠금 장치 동작을 제어할 수 있는 스마트 키(Smart Key) 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것이다.

최근 들어, 출입문 또는 차량의 잠금 장치의 개폐나 전등의 온·오프(on·off) 스위칭, 또는 가전 제품의 구동 등을 비롯하여 다양한 장치들에 대하여 그 동작을 원격지에서 무선으로 제어하는 원격 제어 시스템 또는 스마트 키 시스템이 채용되고 있다. 이러한 원격 제어 또는 스마트 키 시스템은 통상적으로 적외선(IR: Infra Red)통신 방법을 이용하여 리모콘(Remote Controller)등을 통해 원격지의 제 어 대상 장치들에게 제어 신호를 송출함으로써 그 동작을 제어하게 된다.

여기서 사용되는 적외선 통신(IrDA :Infrared Data Association)이란 이름 그대로 적외선을 이용하여 케이블(Cable) 없이 기기간의 데이터 전송을 하는 무선통신의 특별한 형태로 기본적으로 1m 이내에서만 동작하는 근거리 통신 기술이다. 이러한 적외선 통신은 특정한 방향에서만 데이터를 송·수신할 수 있는 지향성 구조를 가지기 때문에 리모콘과 TV에 리모콘 센서의 방향을 맞추듯, 두 기기의 적외선 통신 포트를 마주 보게만 하면 바로 통신이 연결된다. 따라서 이와 같은 적외선 통신 방법의 사용상 편리성 때문에 현재 원격 제어 스마트 키 시스템 뿐만 아니라 보다 다양한 장치들에게 응용/사용되고 있다. 참고로 적외선 통신 규격으로는 최대 115.2 Kbps의 속도로 동작하는 v1.0 규격인 SIR(Serial InfraRed)와 최대 4~16Mbps 속도로 동작하는 v1.1 규격인 FIR(Fast InfraRed)이 있다.

그러나 스마트 키 시스템에 사용되는 이러한 적외선 통신은 위에서 언급한 지향성 구조 특성(기기들끼리 연결되는 1:1(Point-to-Point) 통신)때문에 그 종류나 제조 회사 및 신호를 보내는 방법 등에 따라서 다른 기종과 서로 호환이 되지 않고 제어 신호가 통상 한 장치 내에서만 존재하므로 사용상 불편함이 존재한다. 예를 들어, 현관문의 개폐 장치를 제어하는 적외선 송·수신 장치는 자동차의 문을 개폐할 수 있는 다른 적외선 개폐 장치와 호환이 되지 않기 때문에 사용자는 각각의 제어 대상 장치를(현관문,자동차 문) 제어하는 원격 제어 장치를 개별적으로 소지하여야 하는 불편함(원격제어 장치의 다수 소지에 따른 비용, 보관 및 분실 문제 등)이 발생한다. 상기와 같은 적외선 통신의 단점을 보완하고자 최근에는 블루투스 를 이용한 스마트 키 시스템의 개발이 활발히 진행되고 있다. 이하에서는 블루투스 통신에 대해 살펴본다.

블루투스는 상기 적외선 통신과 유사하게 근거리 무선 통신 방식으로, 전 세계적으로 허가가 필요없는 2.4 GHz대의 ISM(Industrial Scientific and Medical) 주파수 대역에서 동작하며 반경 10m 거리에서 최대 1Mbps의 속도로 음성 및 데이터를 전송할 수 있다. 또한 2.4GHz 주파수 대역에서 1 MHz 대역폭의 79개 채널을 설정하고 빠른 속도로 전송 채널을 바꾸는 주파수 호핑(Frequency Hopping) 방식을 통해 잡음이 많은 무선 환경에서도 전송 성능이 고르게 유지될 수 있다.

블루투스는 적외선 통신 방법과 달리 방향의 제한이 없는 무 지향성 무선 주파수를 이용하여 여러 개의 장치들을 서로 연결하여 사용할 수 있는 특징을 갖고 있어(1:N(point-to-multipoint)통신), 장치에 크기가 엄지손톱보다 작은 비교적 저렴한 블루투스 칩셋만 장착하면 무선으로 통신이 가능하기 때문에 블루투스 모듈을 가지는 여러 장치들을 이용한 다양한 구성이 가능하다.

블루투스의 일반적인 동작 방법으로는, 먼저 중앙제어장치는 주변의 다른 블루투스 장치를 검색 및 선택하고 인증이 필요한 경우에는 페어링(Pairing)하여 두 블루투스 장치간의 통신 가능 상태를 만들어서 무선 통신을 시작한다. 이와 같은 블루투스 모듈의 초기 설정이 시작되면 블루투스 장치는 먼저 인콰이어리 스캔(Inquiry Scan) 과정을 통하여 중앙제어장치의 블루투스 어드레스(Bluetooth Address) 정보를 수신하고 이후 페이징 실시를 통하여 중앙제어장치와 접속 절차를 수행하며, 접속 설정이 끝나면 중앙제어장치가 주기적으로 전송하여 주는 패킷을 수신으로써 블루투스 통신이 수행된다. 그러나 아직까지는 블루투스의 전파 간섭 현상 때문에 적은 분야에 응용되고 있는 실정이다.

한편 이하에서는 상기의 적외선 통신 또는 블루투스 통신을 이용한 종래의 원격 제어 시스템 또는 스마트 키 시스템에서 잠금 해제를 위해 송·수신되는 데이터를 암호화 및 복호화 할 때 사용되는 일반적인 암호화 방식에 대해 살펴보기로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 암호화 과정을 간략히 도시한 것으로, 암호화 방식은 일반적인 평문(102)을 암호 알고리즘(100)에 입력하여 암호화된 문장(104)을 얻어내는 형태로 이루어졌다. 그러나 이런 방식은 암호화할 때 암호 알고리즘(100)이 노출되는 경우 암호화된 문장(104)을 누구나 해독할 수 있는 아주 심각한 문제를 갖게 된다. 따라서, 이에 대한 보완 방법으로 도 2에 도시된 바와 같이 암호화/복호화 과정에서 일종의 보안장치 역할을 하는 KEY 값을 추가하였다.

도 2a 및 도 2c는 일반적인 암호화 및 복호화 과정을 나타낸 도면으로, 도 2 a에 도시된 바와 같이 암호화 과정은 일반적인 평문을 암호 알고리즘에 입력하기 전에 Key 값을 함께 입력값(평문 + Key)(200)으로 하여 암호화된 문장을 얻고, 도 2b에 도시된 복호화 과정 역시 도 2a에서와 같이 암호화된 문장에 Key을 부가한 암호문 + KEY값(202)을 암호 알고리즘의 입력값으로 하여 평문을 얻을 수 있도록 하는 것이다.

이러한 방식은 암호화 알고리즘이 노출되었다 하더라도 KEY 값을 알지 못하면 복호화할 수 없기 때문에 도 1에 도시된 암호화 방식보다 훨씬 안전하다는 장점 을 가진다. 참고로 여기서 사용되는 KEY 값은 임의의 문자열이며 암호화 알고리즘이 노출되어도 암호문을 마음대로 해독할 수 없도록 하는 일종의 보안장치 역할을 하는 것이다.

도 2a 및 도 2b에 도시된 암호 및 복호화 방식은 크게 대칭형 암호 알고리즘과 비대칭형 암호 알고리즘으로 구분된다. 대칭형 암호 알고리즘은 암호화할 때 사용되는 KEY 값과 복호화할 때 사용되는 KEY 값이 동일한 알고리즘이며, 비대칭형 암호 알고리즘은 암호화 및 복호화할 때 사용하는 KEY 값이 서로 다른 알고리즘이다. 여기서, 대칭형 암호 알고리즘이 비대칭형 암호알고리즘보다 암호화/복호화 할 때 속도가 빠르고(최소10 ~최대 1000배) 암호문의 크기 또한 평문보다 크지 않아 암호화 할 때 사이즈(Size) 증가 요구가 없어 네트워크의 대역폭을 추가적으로 필요로 하지 않는다는 장점 때문에 주로 통신을 통해 주고 받는 데이터를 암호화 할 때 사용한다. 그러나 이러한 대칭형 암호 알고리즘은 그 원리상 데이터를 송신하는 측과 데이터를 수신하는 측이 동일한 KEY를 가져야 하는데 송, 수신 측이 동일 KEY를 갖기 위해서는 통상적으로 송신측이 KEY를 만들고 이 KEY를 네트워크를 통해 수신측에 전달해야 하는데, 이러한 방법은 공격자가 전달 과정 중간에서 KEY 값을 가로챌 수 있기 때문에 사용상 위험에 노출되는 문제점이 발생한다.

특히 보안이 최우선적으로 요구되는 스마트 키 시스템의 경우, 상기와 같이 대칭형 암호화 알고리즘을 적용하면 잠금 해제 동작을 위한 암호 알고리즘이 쉽게 도난/노출 가능성이 높고 만약 그렇게 된다면 잠금 장치로서의 역할은 이미 상실하게 되는 문제점이 발생하다. 즉, 보안이 취약한 스마트 키 시스템은 그 사용상의 편리성이 있음에도 불구하고 아무 의미가 없게 된다. 따라서 상기와 같은 대칭형 암호화 알고리즘이 갖는 문제점을 해결하고자 한 것이 암호화/복호화 과정에서 KEY값을 서로 다르게 사용하는 비대칭형 암호 알고리즘을 이용하는 암호화 방식에 대한 연구와 응용이 제안되고 있다.

비대칭형 암호 알고리즘은 송신측과 수신측에서 각각 비공개키(비밀기)(PRIVATE KEY)와 공개키(PUBLIC KEY)라 불리는 두 개의 KEY를 생성하여, 송신측과 수신측은 각자의 공개키를 이용하여 데이터를 암호화한 후 서로에게 전송한다. 그리고 비공개키(비밀키)는 각 장치 내부에 저장하고 있어 수신된 데이터를 복호화하는데 이용한다. 공개키를 이용하여 데이터를 암호화하여 전송함으로써 암호화에 사용되는 보안키가 공개되더라도(도난 또는 노출되더라도) 보안 위험이 적다는 이러한 이유 때문에 비대칭형 암호 알고리즘을 흔히 공개키 알고리즘이라고 부른다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 것으로, 블루투스 통신과 데이터 송·수신 시, 비대칭형 암호 알고리즘을 적용하여 통신 과정 상의 데이터 보안을 안전하게 유지하면서 이동통신 단말기 하나를 이용하여 여러 잠금 장치들을 잠금 해제 또는 키리스 엔트리 기능을 수행할 수 있도록 한 스마트 키 시스템 및 그 동작 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 근거리 무선 통신을 통하여 공개키(Public Key Infrastructure. 일명 "PKI") 기반의 데이터 전송이 가능한 스마트 키(Smart Key) 시스템에 있어서, 블루투스(Bluetooth) 통신이 가능하고 공개키 기반의 데이터 전송이 가능한 잠금 장치; 블루투스 모듈이 내장되어 있어 상기 잠금 장치와 블루투스 통신을 통하여 원격 잠금 해제 또는 키리스 엔트리(Keyless Entry)기능을 수행할 수 있는 이동통신 단말기를 포함할 수 있다.

상기 잠금 장치는, 상기 이동통신 단말과 블루투스 통신을 가능하게 하는 블루투스 모듈; 공개키 기반의 데이터 전송을 가능하도록 하기 위한 공개키 생성 수단; 상기 공개키 생성 수단으로부터 생성된 공개키를 상기 이동통신 단말기로 송·수신 할 때의 암호화 및 복호화 과정을 위한 공개키 암호화/복호화 수단; 및 상기 이동통신 단말기의 원격 키리스 엔트리 명령/지령에 따라 잠금 장치의 잠금 해 제 기능의 수행 여부를 제어하는 동작 제어부를 포함한다.

상기 공개키 생성 수단은, 블루투스 통신 과정에서 설정되는 블루투스 어드레스(Bluetooth Address)정보를 이용하여 선택적으로 공개키를 랜덤(Random)하게 생성하여 사용한다.

상기 잠금 장치는, 일반 집이나 사무실의 출입문, 자동차 문/시동장치, 책상 서랍 등의 잠금 설정/해제가 필요한 모든 잠금 장치를 포함한다.

상기 이동통신 단말기는, 상기 모든 잠금 장치들을 모두 블루투스 장치로 등록하여 블루투스 통신을 이용하여 상기 이동통신 단말기 하나로 상기 모든 잠금 장치들의 잠금 해제 기능을 각각 수행한다.

상기 이동통신 단말기는, 상기 잠금 장치를 포함한 블루투스 장치와의 블루투스 통신 관련 동작, 상기 잠금 장치로의 키리스 엔트리 및 잠금 해제 명령을 지시 여부를 포함한 상기 이동통신 단말기의 전반적인 동작을 제어하는 제어부: 상기 제어부와 연결되고 블루투스 통신 기능을 수행하는 블루투스 모듈; 공개키 생성수단을 포함하는 메모리; 안테나와 연결되어 데이터 전송/수신관련 기능을 담당하는 통신부; 상기 이동통신 단말기의 동작 중에 발생되는 상태 정보를 표시하는 표시부; 다수의 숫자키들과 기능키로 구성되어 사용자의 키 입력 데이터를 상기 제어부에 제공하는 키패드; 및 상기 제어부와 연결된 오디오 코덱(CODEC: Coder-Decoder)과 마이크와 스피커를 포함한다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 블루투스 통신과 공개키 기반의 데이터 전송이 가능한 잠금 장치와 이동통신 단말기로 구성되는 스마트 키 시스템의 원격 잠금 해제 방법에 있어서(키리스 엔트리 방법에 있어서), 상기 잠금 장치와 상기 이동통신 단말기가 서로 블루투스 통신으로 연결되어 페어링(Pairing) 상태를 유지하는 단계; 상기 페어링 이후 상기 잠금 장치는 자동으로 공개키를 상기 이동통신 단말기로 전송하는 단계; 일정 간격마다 상기 잠금 장치는 전송한 상기 공개키를 가진 블루투스 단말기가 있는지 검색하는 페이징을 위한 신호를 전송하는 단계; 상기 이동 통신 단말기는 상기 잠금 장치로부터 페이징을 수신하면 상기 잠금 장치로 잠금 해제(키리스 엔트리) 명령을 전송하는 단계; 상기 잠금 해제 명령을 수신한 상기 잠금 장치는 해당 명령을 복호화 하여 잠금 해제(키리스 엔트리) 기능을 수행하는 단계를 포함한다.

상기 잠금 장치의 공개키 전송 단계 이후 주변의 다른 블루투스 장치들이 상기 잠금 장치를 검색할 수 없도록 자동으로 인콰이어리 스캔(Inquiry Scan) 과정을 중지하는 단계를 더 포함한다.

상기 잠금 장치의 공개키 전송 단계는, 해당 잠금 장치 내부의 공개키 생성 수단으로부터 공개키를 랜덤(Random)하게 생성하여 공개키 전송이 필요할 때 마다 달리 사용된다.

상기 잠금 장치의 공개키 전송 단계에서 공개키 생성 수단은, 블루투스 통신 연결 과정에서 설정되는 상기 이동통신 단말기의 고유 정보인 블루투스 어드레스(Bluetooth Address)를 이용하여 공개키를 랜덤(Random)하게 생성하여 전송 시 마다 다른 값의 공개키가 사용된다.

상기 이동통신 단말기가 상기 잠금 장치로 잠금 해제 명령을 전송하는 단계에 서, 해당 명령을 공개키로 암호화하여 전송한다.

상기 이동통신 단말기가 상기 잠금 장치로 잠금 해제 명령을 전송하는 단계에서, 상기 이동통신 단말기가 상기 잠금 장치로부터 페이징을 수신하지 않더라도 전송받은 공개키를 선택하여 해당 잠금 장치로 직접 전송함으로써 잠금 해제 명령을 전송하는 단계를 더 포함한다.

상기 이동통신 단말기로부터 잠금 해제 명령을 수신한 상기 잠금 장치는, 비공개 키(비밀키)를 이용하여 상기 잠금 해제 명령을 복호화한다.

상기 이동통신 단말기로부터 잠금 해제 명령을 수신한 상기 잠금 장치는, 일정 시간이 지나면 자동으로 잠금 상태가 다시 유지되는 단계를 더 포함한다.

상기 이동통신 단말기로부터 잠금 해제 명령을 수신한 상기 잠금 장치는, 상기 이동통신 단말기와의 거리가 일정 간격 이상 유지되면 상기 두 장치 사이의 블루투스 연결 중단에 따라 자동으로 잠금 상태가 다시 유지되는 단계를 더 포함한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 공개키 기반의 데이터 전송과 블루투스 통신을 이용한 스마트 키 시스템에 따르면, 이동통신 단말기 하나를 이용하여 여러 잠금 장치들의 잠금 해제 또는 키리스 엔트리 동작을 모두 제어할 수 있어 그 동안 필요에 따라 물리적인 잠금 해제 기구(열쇠)를 여러 개 소지해야 번거로움을 해소하며 편리하게 이용할 수 있으며, 스마트 키 시스템 내의 데이터 전송이 공개키 기반으로 이루어지기 때문에 공개키로 암호화된 원격 명령이 전송 중에 암호화에 사 용된 공개키가 노출/도난 되더라도 해당 명령을 수행하기 위해서는 잠금 장치 내부에 고유 정보로 저장하고 있는 비공개키(비밀키)를 사용해야 가능하기 때문에 도난 또는 노출 위험을 줄이고 보안성을 높이며 안전하게 잠금 장치의 잠금 해제 동작이 이루어질 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명하기 앞서 본 발명의 스마트 키 시스템의 데이터 전송 시 사용되는 비대칭 암호 알고리즘(이하 "공개키 기반의 암호 알고리즘"이라 칭한다)의 특징에 대해 살펴보기로 한다.

상기에서 언급한 공개키 기반의 암호 알고리즘에서 송신측과 수신측에서 생성한 두 개 KEY는 다음과 같은 특징을 갖고 있다. 송신측 또는 수신측의 공개키를 이용하여 암호화 된 데이터는 송신측 또는 수신측의 내부에 저장하고 있는 비공개키(비밀키)만으로 복호화가 가능하며, 역으로 송신측 또는 수신측의 비공개(비밀키)를 이용하여 암호화된 데이터는 송신측 또는 수신측의 공개키로만 복호화가 가능하다. 따라서 데이터 송·수신 과정에서 송신측과 수신측은 각자의 데이터 전송 과정 중에 도난 또는 노출이 되더라도 안전한 공개키를 서로에게 알려 주고 이를 이용하여 암호화된 데이터를 서로에게 전송하면, 각자가 가진 비공개키(비밀키)를 이용하여 안전하게 복호화할 수 있다. 이렇듯 공개키 기반의 암호 알고리즘의 적용은 PUBLIC KEY로 데이터 암호화에 사용된 공개키가 통신 과정 중간에 공개되어도 안전하게 통신을 할 수 있다는 것이 가장 큰 장점이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 블루투스 모듈을 구비한 잠금 장치와 이동통신 단말 사이의 원격 잠금 해제 요청 및 명령을 블루투스 통신과 공개키 기반 암호 알고리즘을 이용하여 암호화 또는 복호화함으로써 안전하게 스마트 키 시스템의 원격 잠금 해제 동작이 수행되고, 하나의 이동통신 단말기를 사용하여 여러 개의 잠금 장치 모두를 제어할 수 있도록 한 것으로 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 구성한 공개키 기반의 블루투스 스마트 키 시스템에 대한 구성을 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 공개키 기반의 블루투스 스마트 키 시스템은, 블루투스 통신 연결을 시도하는 블루투스 클라이언트(Client)인 이동통신 단말기(300)와 블루투스 서버(Server)가 되는 블루투스 모듈(322)이 구비된 잠금 장치(320)로 구성되며 서로 블루투스 통신 연결 상태에서 공개키 기반으로 암호화된 데이터 전송을 통하여 원격 잠금 해제 또는 키리스 엔트리 동작을 요청 및 제어한다. 도 3에서는 그 설명을 이해하기 쉽게 하기 위하여 잠금장치를 하나만을 도시하였으나, 다수개의 잠금장치가 블루투스를 통해 이동통신 단말기(300)와 연결될 수 있음을 이해해야 한다.

이동통신 단말기(300)는 블루투스 모듈(301), 제어부(302), 메모리부(303), 표시부(304), 키패드(305), 통신부(306) 및 코덱(307)을 포함하고, 잠금 장치(320)는 블루투스 모듈(321)과 공개키 생성 수단(322), 공개키 암호화/복호화 수단(323) 및 동작 제어부(324)를 포함한다.

이동통신 단말기(300)의 블루투스 모듈(301)은 제어부(302)의 제어에 따라 연결 가능한 잠금 장치(320)를 검색하고, 인증이 필요한 경우 블루투스 데이터베이스(DB, DataBase)에 저장된 잠금 장치(320)의 인증키 또는 입력받은 잠금 장치(320)의 인증키를 이용하여 잠금 장치(320)와 페어링(Pairing)하여 블루투스 접속이 이루어지면 잠금 장치(320)의 블루투스 모듈(321)을 통해 데이터를 송·수신 한다.

이동통신 단말기(300)의 제어부(301)는 잠금 장치(320)와의 블루투스 통신을 통하여 잠금 장치(320)로의 잠금 해제 동작 또는 키리스 엔트리 기능을 포함한 이동통신 단말기의 통상적이고 전반적인 동작을 제어하고, 메모리(303)는 원격 잠금 해제 명령의 암호화에 사용되는 공개키 생성 수단(미도시)을 포함하며 제어부(302)의 동작을 위한 프로그램 및 필요한 데이터 저장 그리고 블루투스 장치 등록과 관련된 블루투스 데이터베이스를 포함한다.

이동통신 단말기(300)의 표시부(304)는 상기 이동통신 단말기(300)의 동작 중에 발생되는 상태정보를 표시하며, 키패드(305)는 다수의 기능키를 구비하고 사용자의 키 입력 데이터를 제어부(302)로 제공한다.

그리고, 통신부(306)는 제어부(302) 및 안테나(308)와 연결되어 실질적인 통 신을 수행하고, 코덱(307)은 마이크(MIC)와 스피커(SPK)에 연결되어 통신 과정에 필요한 오디오 처리를 담당한다.

잠금 장치(320)의 동작 제어부(321)는 블루투스 통신 연결 및 잠금 설정·해제 기능을 포함한 전반적인 동작을 제어하고, 블루투스 모듈(322)은 동작 제어부(321)의 제어를 받아 연결 가능 신호의 송신· 인증키 요구 신호 송신· 페어링 등 블루투스 통신 연결을 위한 전반적인 동작을 수행하면서 블루투스 접속이 이루어지면 데이터를 송·수신 한다.

잠금 장치(320)의 공개키 생성 수단(323)은 블루투스 통신 연결 중, 공개키 기반의 암호화된 데이터 전송 시에 사용되는 공개키를 생성하는 것으로, 블루투스 통신 연결 이후 설정되는 이동통신 단말기(300)의 블루투스 어드레스(Bluetooth Address) 정보를 랜덤(Random) 함수의 Seed값으로 이용하여 랜덤하게 생성한다. 이렇게 만들어진 공개키는 공개키 암호화/복호화 수단(324)을 통하여 잠금 장치(320)내의 잠금 해제 요청 시의 암호화 과정과 수신된 명령 수행을 위한 데이터 복호화 작업을 담당한다.

이하 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 공개키 기반의 블루투스 스마트 키 시스템의 동작 방법을 첨부된 도면(도 4 내지 도 6)을 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 공개키 기반의 블루투스 스마트 키 시스템의 원격 잠금 해제 또는 키리스 엔트리 기능을 수행하는 동작을 나타낸 흐름도 이다.

본 발명의 공개키 기반의 블루투스 스마트 키 시스템 동작을 위해서는 이동 통신 단말기(300)와 잠금 장치(320)는 서로 블루투스 네트워크로 연결되어 있어 이미 페어링(블루투스 통신 가능한 이동통신 단말이 해당 잠금 장치를 검색하여 블루투스 연결 링크키(Link Key)를 사용하여 잠금 장치가 이동통신 단말을 인증하는 것) 상태를 유지하고 있어야 한다.

잠금 장치(320)가 이동통신 단말기(300)와 서로 페어링 되면, 잠금 장치(320)는 장치 내부의 공개키 생성 수단(323)으로부터 생성된 공개키를 자동으로 이동통신 단말기(300)로 전송한다(S400). 여기서 사용되는 공개키는 블루투스 통신 연결 시 설정되는 이동통신 단말기(300)의 블루투스 어드레스 정보를 이용하여 랜덤하게 이루어져 잠금 해제 동작이 요구될 때 마다 다른 값이 사용되어 한 번 노출된 공개키를 스마트 키 시스템에 사용할 수 없게 하는 보안 강화 방법의 다른 측면으로 작용할 수 있다.

상기 잠금장치(320)는 공개키를 이동통신 단말기(300)로 전송한 후, 일정 간격(보통 1초 ~ 5초)으로 자신이 전송한 공개키를 가진 이동통신 단말기(300)로 페이징(Paging) 실시를 위한 페이징 신호를 전송한다(S402).

이에 공개키를 가진 이동통신 단말기(300)는 상기 페이징 신호를 송신한 잠금 장치(320)가 존재하는지 그 여부를 판단하여 존재하는 잠금장치(320)로부터 페이징 신호가 수신되었는지 판단하게 된다(S404). 판단 결과, 페이징 신호가 수신된 경우, 이동통신 단말기(300)는 잠금 장치(320)의 잠금 해제 또는 키리스 엔트리 기능 수행을 위한 명령을 잠금 장치(320)로 전송한다(S406). 이 때 해당 이동통신 단말기(300)가 전송하는 잠금 해제 명령 역시 공개키로 암호화된다.

상기 이동통신 단말기(300)로부터 전송된 잠금 해제 명령을 수신한 잠금 장치(320)는 해당 명령을 자신이 저장하고 있는 비공개 키(비밀키)를 이용하여 복호화한 후(S408), 해당 명령에 따라 잠금 해제 동작을 수행하게 되는 것이다(S410).

도 5는 본 발명에 따른 공개키 기반의 블루투스 스마트 키 시스템의 동작 방법 관련하여 잠금 장치측면에서의 세부적인 동작 또는 이벤트 처리 동작 플로우챠트를 나타낸 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 먼저 블루투스 모듈을 구비하고 있는 잠금 장치(320)는 블루투스 통신의 초기 설정을 위한 동작인 인콰이어리 스캔(Inquiry Scan)을 실시하여(S500) 다른 블루투스 통신 장치들이(이동통신 단말기 포함) 해당 잠금 장치(320)를 검색할 수 있도록 한다. 여기서 블루투스 모듈을 구비하고 있는 잠금 장치(320)는 미리 이동통신 단말기(300)에 블루투스 장치 등록이 되어 있어야 한다. 따라서, 잠금장치(320)는 인콰이어리 스캔을 실시한 후 이동통신 단말기(300)로부터 잠금장치(320)가 검색되었는지를 판단하게 된다(S502). 판단결과, 인콰이어리 스캔 과정 중에 이동통신 단말기(300)가 상기 잠금 장치(320)를 검색하게 되면 이동통신 단말기(300)와 잠금 장치(320)는 서로 페어링 되어 본 발명의 블루투스 통신을 이용한 스마트 키 시스템의 동작의 기본 환경 또는 조건을 형성한다(S504).

만약, 상기 S502단계에서 이동 통신 단말기(300)가 잠금 장치(320)를 검색하지 못한 경우에는 동작 선택 여부에 따라 잠금 장치(320)는 인콰이어리 스캔 동작 을 계속 수행하거나(A 동작 선택) 검색을 중단(B 동작 선택)할 수 있다.

상기 S504단계에서 이동통신 단말기(300)와 잠금 장치(320)가 서로 블루투스 통신으로 연결되어 페어링이 된 상태에서 잠금 장치(320)는 상기 이동통신 단말기(300)로 공개키를 전송하고(S506), 이와 동시에 인콰이어리 스캔을 자동으로 중지하여 다른 장치들이 해당 잠금 장치(320)를 찾을 수 없도록 한다. 이 때 잠금 장치(320)가 전송에 사용한 공개키는 해당 잠금 장치(320) 내부의 공개키 생성 수단으로부터 랜덤(Random)하게 생성하여 공개키 전송이 필요할 때 마다 다른 값을 가지게 되어, 전송 과정 중에 도난/노출이 되더라도 한 번 노출된 공개키는 계속 이용할 수 없도록 하여 도난 위험을 줄이고 스마트 키 시스템 동작의 보안 신뢰성을 높일 수 있는 효과를 가져올 수 있다.

상기 S506단계에서 공개키를 전송한 잠금 장치(320)는 일정 간격(보통 1초 ~ 5초 간격으로 한 번씩)으로 페어링 시 전송받은 블루투스 어드레스 정보를 이용하여 자신이 전송한 공개키를 가진 이동통신 단말기(300)(블루투스 단말기)가 존재하는지 검색하는 페이징(Paging) 실시를 위한 신호를 전송하여 페이징 스캔을 수행하고, 이러한 신호를 수신한 상기 이동통신 단말기(300)로부터 잠금 해제 또는 키리스 엔트리 기능 수행 명령의 수신 여부를 판단한다(S510).

판단결과, 잠금 장치(320)가 이동통신 단말기(300)로부터 잠금 해제 명령을 수신하게 되는 경우, 잠금 해제 동작 또는 키리스 엔트리 기능을(이동통신 단말기로부터 수신된 명령에 따른 동작) 실행하고(S514), 그렇지 않은 경우는 계속 페이징 스캔을 실시하게 된다.

상기 S514 단계에서 잠금 해제 동작을 수행하기 위해서 잠금 장치(320)는 이동통신 단말기(300)로부터 수신한 잠금 해제 명령을 잠금 장치(320) 내에 보유하고 있는 비공개 키(비밀키)를 이용하여 복호화함으로써, 안전하게 원격 잠금 해제 명령을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명의 스마트 키 시스템의 동작에서, 블루투스 통신 과정 상의 공개키로 암호화한 데이터 전송과정 중에 공개키가 노출되더라도 실질적으로 잠금 해제 동작을 실행하기 위해서는 해당 데이터 복호화에 필요한 내부의 비공개 키(비밀키)만이 가능하기 때문이다.

한편, 상기 S514단계에서 잠금 장치(320)의 잠금 해제 동작은 잠금 장치(320)가 페이징을 위한 신호를 송신하는 과정을 실시하지 않더라도 이동통신 단말기(300)가 잠금 장치(320)가 전송한 해당 공개키를 직접 선택하여 잠금 장치(320)로 전송함으로써도 이루어질 수 있다. 즉, 잠금장치(320)의 잠금 해제 동작을 위해 잠금 장치(320)는 이동통신 단말기(300)로부터 잠금 해제를 위한 해당 공개키가 직접 수신되었는지를 판단하여(S512), 공개키가 직접 수신된 경우 수신된 공개키를 이용하여 잠금 해제 동작을 수행할 수 있으며, 공개키가 직접 수신되지 않은 경우에는 상기 S508단계에서와 같이 페이징 스캔을 실시한 후 이동통신 단말기(300)로부터 잠금 해제 명령을 수신하여 잠금해제 동작을 수행하게 되는 것이다.

이어, 상기 S514단계에서 잠금 해제 상태가 되어 있는 잠금 장치(320)는 일정 시간이 경과되거나 잠금 장치(320)와 이동통신 단말기(300) 사이의 거리가 일정 간격(보통 2m) 이상이 되어 블루투스 접속이 해제되면 자동으로 다시 잠금 상태로 설정/유지되어(S516), 잠금 장치(320)에 잠금 기능을 설정하는 별도의 절차 없이도 편리하게 잠금 장치(320)가 동작할 수 있는 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 공개키 기반의 블루투스 스마트 키 시스템의 동작 방법에 있어 이동통신 단말기 측면에서의 세부적인 동작/이벤트에 대한 처리 과정을 나타낸 동작 플로우챠트이다.

도 6에 도시된 바와 같이 이동통신 단말기(300)는 잠금 장치(320)의 원격 잠금 해제 또는 키리스 엔트리 동작을 제어하기 위하여 먼저 블루투스 통신을 위한 연결 이벤트를 발생시킨다(S600).

블루투스 이벤트가 발생되면, 이동통신 단말기(300)에 미리 블루투스 장치로 등록된 해당 잠금 장치(320)가 블루투스 연결되어 있는지를 검색하여(S602) 그 결과 상기 잠금 장치(320)가 연결 가능한 상태인지를 판단하게 된다(S604).

판단 결과, 상기 잠금 장치(320)가 연결 가능한 상태인 경우, 상기 연결할 잠금 장치(320)의 인증키를 이용하여 상기 잠금 장치(320)와 페어링을 하고 블루투스 통신 연결을 유지한다(S606).

한편, 상기 S604 단계에서 잠금장치(320)가 연결 가능한 상태가 아닌 경우, 상기 이동통신 단말기(300)의 표시부를 통하여 연결 오류 메시지를 출력하고(S608), 이후 동작 선택에 따라 602단계로 진행하여 계속 블루투스 장치로 등록된 잠금 장치(320)를 검색하거나(A 동작) 블루투스 장치 검색을 중단한다(B 동작).

이어, 이동통신 단말기(300)는 잠금 장치와 페어링을 유지한 후(S606), 잠금 장치(320)로부터 공개키를 수신한다(S610). 이동통신 단말기(300)는 이후 해당 잠 금 장치로(320)부터 페이징 신호가 수신되는지를 판단한다(S612).

판단 결과, 상기 잠금 장치(320)로부터 페이징 신호가 수신되면, 해당 잠금 장치(320)로 잠금 해제 또는 키리스 엔트리 명령을 자동으로 전송한다(S614). 이때 명령 역시 이동통신 단말기(300) 내의 메모리에서 생성한 공개키를 사용하여 암호화하여 전송한다.

한편 상기 S610단계에서 잠금 장치(320)로부터 공개키를 수신한 이동통신 단말기(300)는 상기 S612단계를 거치지 않고 이동통신 단말기(300) 내부에 저장되어 있는 해당 공개키를 검색하여 직접 잠금 장치(320)로 전송함으로써 잠금 장치(320)의 잠금 해제 동작을 제어할 수 있다(S616).

이상에서 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의하여 정해져야 한다.

예를 들어, 이상에서 살펴본 바와 같이 상기 공개키 기반의 블루투스 스마트 키 시스템의 잠금 장치는 일반 집이나 사무실의 출입문, 자동차 문/시동장치, 책상 서랍 등의 잠금 설정/해제가 필요한 모든 잠금 장치를 포함할 수 있다.

도 1는 종래 방식의 암호화 알고리즘은 간략히 도시한 도면.

도 2a 및 도 2b는 일반적인 암호화 알고리즘 방식을 간략히 도시한 도면.

도 3는 본 발명의 일 실시 예에 따라 구성한 블루투스 모듈을 구비한 이동통신 단말 및 잠금장치를 포함하는 스마트 키 시스템을 나타낸 도면.

도 4는 본 발명에 따른 공개키 기반 블루투스 스마트 키 시스템의 원격 잠금 해제 또는 키리스 엔트리 기능을 수행하기 위한 동작을 나타내는 도면.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공개키 기반 블루투스 스마트 키 시스템의 구성요소인 잠금 장치의 동작 방법을 나타낸 도면.

도 6는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공개키 기반 블루투스 스마트 키 시스템의 구성요소인 이동통신 단말기의 동작 방법을 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

300 : 이동통신 단말기 301,322 : 블루투스 모듈

302 : 제어부 303 : 메모리

304 : 표시부 305 : 키패드

306 : 통신부 307 : 코덱

308 : 안테나 320 : 잠금 장치

321 : 동작 제어부 323 : 공개키 생성 수단

324 : 공개키 암호화/복호화 수단

Claims

근거리 무선 통신을 통하여 공개키(Public Key Infrastructure. 일명 "PKI") 기반의 데이터 전송이 가능한 스마트 키(Smart Key) 시스템에 있어서,

블루투스 모듈을 통해 블루투스(Bluetooth) 통신이 가능하고 공개키 기반의 데이터 전송이 가능한 잠금 장치;와

블루투스 모듈이 내장되어 있어 상기 잠금 장치와 블루투스 통신을 통하여 원격 잠금 해제 또는 키리스 엔트리(Keyless Entry)기능을 수행할 수 있는 이동통신 단말기를 포함하고,

상기 잠금 장치는,

공개키 기반의 데이터 전송을 가능하도록 하기 위한 공개키 생성 수단;과

상기 공개키 생성 수단으로부터 생성된 공개키를 상기 이동통신 단말기로 송·수신 할 때의 암호화 및 복호화 과정을 위한 공개키 암호화/복호화 수단; 및

상기 이동통신 단말기의 원격 키리스 엔트리 명령/지령에 따라 잠금 장치의 잠금 해제 기능의 수행 여부를 제어하는 동작 제어부를 포함하는 공개키 기반의 블루투스 스마트 키 시스템.
삭제
제1항에 있어서,

상기 공개키 생성 수단은,

블루투스 통신 과정에서 설정되는 블루투스 어드레스(Bluetooth Address)정보를 이용하여 선택적으로 공개키를 랜덤(Random)하게 생성하여 사용하는 공개키 기반의 블루투스 스마트 키 시스템.
제1항에 있어서,

상기 잠금 장치는,

일반 집이나 사무실의 출입문, 자동차 문/시동장치, 책상 서랍 등의 잠금 설정/해제가 필요한 모든 잠금 장치를 포함하는 공개키 기반의 블루투스 스마트 키 시스템.
제4항에 있어서,

상기 이동통신 단말기는,

상기 모든 잠금 장치들을 모두 블루투스 장치로 등록하여 블루투스 통신을 이용하여 상기 이동통신 단말기 하나로 상기 모든 잠금 장치들의 잠금 해제 기능을 각각 수행하는 공개키 기반의 블루투스 스마트 키 시스템.
제1항에 있어서,

상기 이동통신 단말기는,

상기 잠금 장치를 포함한 블루투스 장치와의 블루투스 통신 관련 동작, 상기 잠금 장치로의 키리스 엔트리 및 잠금 해제 명령을 지시 여부를 포함한 상기 이동통신 단말기의 전반적인 동작을 제어하는 제어부:

상기 제어부와 연결되고 블루투스 통신 기능을 수행하는 블루투스 모듈;

공개키 생성수단을 포함하는 메모리;

안테나와 연결되어 데이터 전송/수신관련 기능을 담당하는 통신부;

상기 이동통신 단말기의 동작 중에 발생되는 상태 정보를 표시하는 표시부;

다수의 숫자키들과 기능키로 구성되어 사용자의 키 입력 데이터를 상기 제어부에 제공하는 키패드; 및

상기 제어부와 연결된 오디오 코덱(CODEC: Coder-Decoder)과 마이크와 스피커를 포함하는 공개키 기반의 블루투스 스마트 키 시스템.
블루투스 통신과 공개키 기반의 데이터 전송이 가능한 잠금 장치와 이동통신 단말기로 구성되는 스마트 키 시스템의 원격 잠금 해제 방법에 있어서(키리스 엔트리 방법에 있어서),

상기 잠금 장치와 상기 이동통신 단말기가 서로 블루투스 통신으로 연결되어 페어링(Pairing) 상태를 유지하는 단계;

상기 페어링 이후 상기 잠금 장치는 자동으로 공개키를 상기 이동통신 단말기로 전송하는 단계;

일정 간격마다 상기 잠금 장치는 전송한 상기 공개키를 가진 블루투스 단말기가 있는지 검색하는 페이징을 위한 신호를 전송하는 단계;

상기 이동 통신 단말기는 상기 잠금 장치로부터 페이징을 수신하면 상기 잠금 장치로 잠금 해제(키리스 엔트리) 명령을 전송하는 단계;

상기 잠금 해제 명령을 수신한 상기 잠금 장치는 해당 명령을 복호화 하여 잠금 해제(키리스 엔트리) 기능을 수행하는 단계를 포함하고,

상기 이동통신 단말기가 상기 잠금 장치로 잠금 해제 명령을 전송하는 단계에서, 해당 명령을 공개키로 암호화 하여 전송하는 공개키 기반의 블루투스 스마트 키 시스템의 원격 동작 방법.
제7항에 있어서,

상기 잠금 장치의 공개키 전송 단계 이후 주변의 다른 블루투스 장치들이 상기 잠금 장치를 검색할 수 없도록 자동으로 인콰이어리 스캔(Inquiry Scan) 과정을 중지하는 단계를 더 포함하는 공개키 기반의 블루투스 스마트 키 시스템의 원격 동작 방법.
제7항에 있어서,

상기 잠금 장치의 공개키 전송 단계는,

해당 잠금 장치 내부의 공개키 생성 수단으로부터 공개키를 랜덤(Random)하게 생성하여 공개키 전송이 필요할 때 마다 달리 사용되는 공개키 기반의 블루투스 스마트 키 시스템의 원격 동작 방법.
제9항에 있어서,

상기 잠금 장치의 공개키 전송 단계에서 공개키 생성 수단은,

블루투스 통신 연결 과정에서 설정되는 상기 이동통신 단말기의 고유 정보인 블루투스 어드레스(Bluetooth Address)를 이용하여 공개키를 랜덤(Random)하게 생성하여 전송 시 마다 다른 값의 공개키가 사용되는 공개키 기반의 블루투스 스마트 키 시스템의 원격 동작 방법.
삭제
제7항에 있어서,

상기 이동통신 단말기가 상기 잠금 장치로 잠금 해제 명령을 전송하는 단계에서,

상기 이동통신 단말기가 상기 잠금 장치로부터 페이징을 수신하지 않더라도 전송받은 공개키를 선택하여 해당 잠금 장치로 직접 전송함으로써 잠금 해제 명령을 전송하는 단계를 더 포함하는 공개키 기반의 블루투스 스마트 키 시스템의 원격 동작 방법.
제7항에 있어서,

상기 이동통신 단말기로부터 잠금 해제 명령을 수신한 상기 잠금 장치는,

비공개 키(비밀키)를 이용하여 상기 잠금 해제 명령을 복호화하는 공개키 기반의 블루투스 스마트 키 시스템의 원격 동작 방법.
제7항에 있어서,

상기 이동통신 단말기로부터 잠금 해제 명령을 수신한 상기 잠금 장치는,

일정 시간이 지나면 자동으로 잠금 상태가 다시 유지되는 단계를 더 포함하는 공개키 기반의 블루투스 스마트 키 시스템의 원격 동작 방법.
제7항에 있어서,

상기 이동통신 단말기로부터 잠금 해제 명령을 수신한 상기 잠금 장치는,

상기 이동통신 단말기와의 거리가 일정 간격 이상 유지되면 상기 두 장치 사이의 블루투스 연결 중단에 따라 자동으로 잠금 상태가 다시 유지되는 단계를 더 포함하는 공개키 기반의 블루투스 스마트 키 시스템의 원격 동작 방법.
근거리 무선 통신을 통하여 이동통신 단말기와 공개키(Public Key Infrastructure. 일명 "PKI") 기반의 데이터 송수신이 가능한 잠금장치에 있어서,

이동통신 단말기와 블루투스 통신을 가능하게 하는 블루투스 모듈;

공개키 기반의 데이터 전송을 가능하도록 공개키를 생성하는 공개키 생성 수단;과

상기 공개키 생성 수단으로부터 생성된 공개키를 상기 이동통신 단말기로 송·수신 할 때의 암호화 및 복호화 과정을 위한 공개키 암호화/복호화 수단; 및

상기 이동통신 단말기의 원격 키리스 엔트리 명령/지령에 따라 잠금 장치의 잠금 해제 기능의 수행 여부를 제어하는 동작 제어부를 포함하는 잠금장치.
근거리 무선 통신을 통하여 잠금장치와 공개키(Public Key Infrastructure. 일명 "PKI") 기반의 데이터 송수신이 가능한 이동통신 단말기에 있어서,

상기 잠금 장치를 포함한 블루투스 장치와의 블루투스 통신 관련 동작, 상기 잠금 장치로의 키리스 엔트리 및 잠금 해제 명령을 지시 여부를 포함한 상기 이동통신 단말기의 전반적인 동작을 제어하는 제어부:

상기 제어부와 연결되고 블루투스 통신 기능을 수행하는 블루투스 모듈;

공개키 생성수단을 포함하는 메모리;

안테나와 연결되어 데이터 전송/수신관련 기능을 담당하는 통신부;

상기 이동통신 단말기의 동작 중에 발생되는 상태 정보를 표시하는 표시부;

다수의 숫자키들과 기능키로 구성되어 사용자의 키 입력 데이터를 상기 제어부에 제공하는 키패드; 및

상기 제어부와 연결된 오디오 코덱(CODEC: Coder-Decoder)과 마이크와 스피커를 포함하는 이동통신 단말기.