KR101857554B1 - 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 장치 및 방법 - Google Patents

차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 장치 및 방법은 상기 차량에 탑재되어 있는 외부 센서들과 상기 차량의 내부에 탑재되어 있는 ECU(Electronic Control Unit)를 통해 동일한 종류의 데이터들을 각각 획득한 후 양 데이터들 간의 유사도를 측정해서, 양 데이터들이 서로 유사한 값을 갖는다면, 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생하지 않은 것으로 판단하고, 양 데이터들이 서로 비유사한 값을 갖는다면, 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생한 것으로 판단하는 방식으로 상기 차량에 대한 외부 데이터 침입 여부를 탐지해 냄으로써, 외부 데이터 침입으로 인한 사고 유발의 가능성을 사전 차단할 수 있다.

Description

차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 장치 및 방법{EXTERNAL DATA INTRUSION DETECTION APPARATUS AND METHOD FOR VEHICLES}
본 발명은 네트워크를 통해 다른 차량들 또는 외부의 교통 시설들과 데이터를 송수신할 수 있는 차량에 대한 외부 데이터의 침입 여부를 탐지할 수 있는 장치 및 방법에 대한 것이다.
최근, 차량에 통신 모듈이 탑재되어, 네트워크를 통해 다른 차량들 또는 외부의 교통 시설들과 데이터를 송수신할 수 있는 커넥티드 카에 대한 연구가 지속되고 있다.
아울러, 자율 주행 차량에 대한 관심이 증가됨에 따라, 자율 주행 차량에 적용되는 다양한 최신 기술들이 등장하고 있다.
이렇게 첨단 기술이 탑재된 차량은 해당 차량이 스스로 주행 환경을 판단하여 차량 주행을 할 것인지 아니면, 멈출 것인지 등을 결정하는 기능을 제공하고 있다는 점에서 차량 주변 환경을 감지하기 위한 다양한 센서들이 탑재되고 있다.
이러한 센서들로는 차량 주변에 장애물이 존재하는지 여부를 감지하기 위한 감지 센서, 차량의 현재 위치를 판단하기 위한 GPS 센서 등이 존재하며, 만약 감지 센서가 차량 주변에 장애물이 존재하는 것으로 감지하게 되면, 차량의 감속을 유도하기 위한 센싱 결과 값을 출력하고, 차량 주변에 장애물이 존재하지 않는 것으로 감지하면, 차량의 속도를 유지시키거나 가속을 유도하기 위한 센싱 결과 값을 출력하는 형태로 동작한다.
참고로, 이러한 감지 센서들로는 초음파를 이용하여 장애물을 감지하는 초음파 센서, 카메라를 통해 촬영한 영상으로부터 오브젝트 추적을 수행하여 장애물을 감지하는 영상 감지 센서, 레이더(RADAR)를 이용하여 장애물을 감지하는 레이더 센서, 레이저 광을 이용하여 장애물을 감지하는 라이더(LiDAR) 센서 등이 활용되고 있다.
네트워크 기능이 탑재된 차량들은 외부로부터 다양한 데이터를 수신하기 때문에 외부에서 인위적으로 차량의 제어 체계를 교란하기 위한 데이터를 전송하게 되면, 차량의 제어에 문제가 발생하게 되어 운전자에게 큰 위협이 될 수 있다.
예컨대, 외부에서 차량에 탑재되어 있는 다양한 센서들에 대해 조작을 가하거나 차량의 ECU(Electronic Control Unit)에 대한 공격을 가함으로써, 운전자가 원하지 않는 형태로 차량을 제어함에 따라 대형 교통사고를 유발하는 문제를 일으킬 수 있다.
따라서, 네트워크 기능이 탑재된 차량에 대해 외부로부터의 데이터 침입이 발생하였는지 여부를 탐지할 수 있는 기술에 대한 연구가 필요하다.
본 발명에 따른 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 장치 및 방법은 상기 차량에 탑재되어 있는 외부 센서들과 상기 차량의 내부에 탑재되어 있는 ECU(Electronic Control Unit)를 통해 동일한 종류의 데이터들을 각각 획득한 후 양 데이터들 간의 유사도를 측정해서, 양 데이터들이 서로 유사한 값을 갖는다면, 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생하지 않은 것으로 판단하고, 양 데이터들이 서로 비유사한 값을 갖는다면, 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생한 것으로 판단하는 방식으로 상기 차량에 대한 외부 데이터 침입 여부를 탐지해 냄으로써, 외부 데이터 침입으로 인한 사고 유발의 가능성을 사전 차단할 수 있도록 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 네트워크에 연결되어 데이터를 송수신할 수 있는 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 장치는 상기 차량에 대한 외부 데이터의 침입 여부를 판단하기 위한 확인 대상으로 미리 설정되어 있는 상기 차량의 주행 상태를 표상하는 주행 데이터들의 종류에 대한 정보가 저장되어 있는 정보 저장부, 상기 차량에 탑재되어 있는 복수의 외부 센서들로부터 상기 차량의 주행 상태에 대한 센싱 정보를 획득하여 상기 센싱 정보를 기초로 상기 정보 저장부에 저장되어 있는 주행 데이터들의 종류에 대응하는 복수의 제1 주행 데이터들을 생성하는 제1 주행 데이터 생성부, 상기 차량의 내부에 탑재되어 있는 ECU(Electronic Control Unit)에 액세스하여 상기 차량의 ECU를 통해 획득 가능한 상기 차량의 주행 상태를 표상하는 복수의 주행 데이터들 중 상기 정보 저장부에 저장되어 있는 주행 데이터들의 종류에 대응하는 복수의 제2 주행 데이터들을 획득하는 제2 주행 데이터 획득부, 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 서로 동일한 형식의 데이터들로 정규화하고, 정규화된 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 정규화된 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 각 주행 데이터의 종류 별로 비교하여 정규화된 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 정규화된 상기 복수의 제2 주행 데이터들 간의 유사도를 연산하는 유사도 연산부 및 상기 유사도가 외부 데이터의 침입 여부 판단을 위해 설정된 제1 기준 값을 초과하는 경우, 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 없는 것으로 판단하고, 상기 유사도가 상기 제1 기준 값 이하인 경우, 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생한 것으로 판단하는 침입 판단부를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크에 연결되어 데이터를 송수신할 수 있는 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 방법은 상기 차량에 대한 외부 데이터의 침입 여부를 판단하기 위한 확인 대상으로 미리 설정되어 있는 상기 차량의 주행 상태를 표상하는 주행 데이터들의 종류에 대한 정보가 저장되어 있는 정보 저장부를 유지하는 단계, 상기 차량에 탑재되어 있는 복수의 외부 센서들로부터 상기 차량의 주행 상태에 대한 센싱 정보를 획득하여 상기 센싱 정보를 기초로 상기 정보 저장부에 저장되어 있는 주행 데이터들의 종류에 대응하는 복수의 제1 주행 데이터들을 생성하는 단계, 상기 차량의 내부에 탑재되어 있는 ECU에 액세스하여 상기 차량의 ECU를 통해 획득 가능한 상기 차량의 주행 상태를 표상하는 복수의 주행 데이터들 중 상기 정보 저장부에 저장되어 있는 주행 데이터들의 종류에 대응하는 복수의 제2 주행 데이터들을 획득하는 단계, 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 서로 동일한 형식의 데이터들로 정규화하고, 정규화된 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 정규화된 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 각 주행 데이터의 종류 별로 비교하여 정규화된 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 정규화된 상기 복수의 제2 주행 데이터들 간의 유사도를 연산하는 단계 및 상기 유사도가 외부 데이터의 침입 여부 판단을 위해 설정된 제1 기준 값을 초과하는 경우, 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 없는 것으로 판단하고, 상기 유사도가 상기 제1 기준 값 이하인 경우, 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생한 것으로 판단하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 장치 및 방법은 상기 차량에 탑재되어 있는 외부 센서들과 상기 차량의 내부에 탑재되어 있는 ECU(Electronic Control Unit)를 통해 동일한 종류의 데이터들을 각각 획득한 후 양 데이터들 간의 유사도를 측정해서, 양 데이터들이 서로 유사한 값을 갖는다면, 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생하지 않은 것으로 판단하고, 양 데이터들이 서로 비유사한 값을 갖는다면, 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생한 것으로 판단하는 방식으로 상기 차량에 대한 외부 데이터 침입 여부를 탐지해 냄으로써, 외부 데이터 침입으로 인한 사고 유발의 가능성을 사전 차단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 방법을 도시한 순서도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 이러한 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였으며, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 본 명세서 상에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 장치(110)는 정보 저장부(111), 제1 주행 데이터 생성부(112), 제2 주행 데이터 획득부(113), 유사도 연산부(114) 및 침입 판단부(115)를 포함한다.
우선, 상기 차량은 네트워크에 연결되어 다른 차량들이나 도로 시설물들과 데이터를 송수신할 수 있는 기능이 탑재된 차량으로, 상기 차량에는 차량의 주행 상태에 대한 센싱 정보를 획득할 수 있는 복수의 외부 센서들이 탑재되어 있는 것으로 가정한다.
여기서, 상기 복수의 외부 센서들이란 초음파를 이용하여 장애물을 감지하는 초음파 센서, 카메라를 통해 촬영한 영상으로부터 오브젝트 추적을 수행하여 장애물을 감지하는 영상 감지 센서, 레이더(RADAR)를 이용하여 장애물을 감지하는 레이더 센서, 레이저 광을 이용하여 장애물을 감지하는 라이더(LiDAR) 센서, 차량의 현재 위치와 속도를 감지할 수 있는 GPS 센서, 차량의 기울기를 감지할 수 있는 자이로 센서 등과 같이, 차량의 주행 상태에 대한 센싱 정보를 생성할 수 있는 센서들을 의미한다.
이때, 정보 저장부(111)에는 상기 차량에 대한 외부 데이터의 침입 여부를 판단하기 위한 확인 대상으로 미리 설정되어 있는 상기 차량의 주행 상태를 표상하는 주행 데이터들의 종류에 대한 정보가 저장되어 있다.
예컨대, 정보 저장부(111)에는 상기 차량의 주행 상태를 표상하는 주행 데이터들의 종류로 '차량의 현재 속도', '차량의 조향 방향', '가속 및 감속 신호' 등이 저장되어 있을 수 있다.
제1 주행 데이터 생성부(112)는 상기 차량에 탑재되어 있는 복수의 외부 센서들로부터 상기 차량의 주행 상태에 대한 센싱 정보를 획득하여 상기 센싱 정보를 기초로 정보 저장부(111)에 저장되어 있는 주행 데이터들의 종류에 대응하는 복수의 제1 주행 데이터들을 생성한다.
그리고, 제2 주행 데이터 획득부(113)는 상기 차량의 내부에 탑재되어 있는 ECU(Electronic Control Unit)에 액세스하여 상기 차량의 ECU를 통해 획득 가능한 상기 차량의 주행 상태를 표상하는 복수의 주행 데이터들 중 정보 저장부(111)에 저장되어 있는 주행 데이터들의 종류에 대응하는 복수의 제2 주행 데이터들을 획득한다.
예컨대, 정보 저장부(111) 상에 상기 차량의 주행 상태를 표상하는 주행 데이터들의 종류로 '차량의 현재 속도', '차량의 조향 방향', '가속 및 감속 신호'가 저장되어 있다고 한다면, 제1 주행 데이터 생성부(112)는 상기 차량에 탑재되어 있는 복수의 외부 센서들로부터 상기 차량의 주행 상태에 대한 센싱 정보를 획득하여 상기 센싱 정보를 기초로 '차량의 현재 속도', '차량의 조향 방향', '가속 및 감속 신호'에 대한 데이터를 생성할 수 있다.
관련해서, 제1 주행 데이터 생성부(112)는 상기 차량에 탑재되어 있는 GPS 센서를 이용해서 '차량의 현재 속도'와 관련된 데이터를 생성할 수 있고, 상기 차량에 탑재되어 있는 자이로 센서를 이용해서 '차량의 조향 방향'과 관련된 데이터를 생성할 수 있으며, 상기 차량에 탑재되어 있는 가속도 센서를 이용해서 '가속 및 감속 신호'와 관련된 데이터를 생성할 수 있다.
그리고, 제2 주행 데이터 획득부(113)는 상기 차량의 내부에 탑재되어 있는 ECU에 액세스하여 상기 차량의 ECU를 통해 획득 가능한 상기 차량의 주행 상태를 표상하는 복수의 주행 데이터들 중 '차량의 현재 속도', '차량의 조향 방향', '가속 및 감속 신호'와 관련된 데이터를 획득할 수 있다.
관련해서, 상기 차량의 ECU를 통해 획득되는 데이터는 상기 차량 내부의 CAN(Controller Area Network) 통신 네트워크를 통해 상기 차량의 각 부품들로부터 직접 수신한 내부 센싱 신호에 의해 획득되는 데이터로, '차량의 현재 속도' 및 '가속 및 감속 신호'와 관련된 데이터는 상기 차량의 트랜스미션의 회전축의 회전을 감지해서 생성된 신호에 기반하여 획득될 수 있고, '차량의 조향 방향'은 상기 차량의 스티어링 휠의 움직임 방향을 감지해서 생성된 신호에 기반하여 획득될 수 있다.
즉, 제1 주행 데이터 생성부(112)는 상기 차량의 외부에 부착된 외부 센서들이 생성한 센싱 데이터에 기초하여 정보 저장부(111) 상에 저장되어 있는 주행 데이터들의 종류에 따른 주행 데이터들을 생성할 수 있고, 제2 주행 데이터 획득부(113)는 상기 차량의 내부에 탑재되어 있는 ECU가 상기 차량의 내부 부품들로부터 획득된 주행 데이터들에 기초하여 정보 저장부(111) 상에 저장되어 있는 주행 데이터들의 종류에 따른 주행 데이터들을 획득할 수 있다.
이렇게, 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들이 획득되면, 유사도 연산부(114)는 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 서로 동일한 형식의 데이터들로 정규화하고, 정규화된 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 정규화된 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 각 주행 데이터의 종류 별로 비교하여 정규화된 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 정규화된 상기 복수의 제2 주행 데이터들 간의 유사도를 연산한다.
이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 유사도 연산부(114)는 치환 테이블 유지부(116) 및 데이터 정규화부(117)를 포함할 수 있다.
치환 테이블 유지부(116)는 정보 저장부(111)에 저장되어 있는 주행 데이터들의 종류 별로, 각 종류 별 주행 데이터들이 제1 형식을 갖는 치환 데이터로 치환 가능하도록 하는 치환 정보가 기록되어 있는 치환 테이블을 저장하여 유지한다.
데이터 정규화부(117)는 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들에 대해 각 주행 데이터들의 종류에 따라 상기 치환 테이블을 참조하여 데이터 치환을 수행함으로써, 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 상기 제1 형식을 갖는 데이터들로 정규화한다.
이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 데이터 정규화부(117)는 상기 제1 형식이 선정된(predetermined) 크기를 갖는 비트열 데이터의 형식인 경우, 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들에 대해 각 주행 데이터들의 종류에 따라 상기 치환 테이블을 참조하여 데이터 치환을 수행함으로써, 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 상기 선정된 크기를 갖는 비트열 데이터로 정규화할 수 있다.
관련해서, 정보 저장부(111) 상에 상기 차량의 주행 상태를 표상하는 주행 데이터들의 종류로 '차량의 현재 속도', '차량의 조향 방향', '가속 및 감속 신호'가 저장되어 있다고 하고, 상기 제1 형식이 8비트의 크기를 갖는 비트열 데이터의 형식이라고 가정하는 경우, 상기 치환 테이블에는 하기의 표 1과 같이 정보가 기록되어 있을 수 있다.
정보 저장부(111)에 저장되어 있는 주행 데이터의 종류 주행 데이터의 데이터 값 치환 데이터(8비트)
차량의 현재 속도 0~5km/h 00000000
5~10km/h 00000001
10~15km/h 00000010
... ...
차량의 조향 방향 왼쪽 10000000
오른쪽 10000001
가속 및 감속 신호 가속 11000000
감속 11000001
이때, 데이터 정규화부(117)는 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들에 대해 '차량의 현재 속도', '차량의 조향 방향', '가속 및 감속 신호'라는 주행 데이터의 종류에 따라 상기 치환 테이블을 참조하여 데이터 치환을 수행함으로써, 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 상기 8비트 크기의 치환 데이터로 치환할 수 있다.
관련해서, 상기 복수의 제1 주행 데이터들 중 '차량의 현재 속도'가 '12km/h'라고 하는 경우, 데이터 정규화부(117)는 '00000010'이라는 치환 데이터로 데이터를 치환할 수 있고, 상기 복수의 제2 주행 데이터들 중 '차량의 현재 속도'가 '7km/h'라고 하는 경우, 데이터 정규화부(117)는 '00000001'이라는 치환 데이터로 데이터를 치환할 수 있다.
이러한 방식으로 데이터 정규화부(117)는 제1 주행 데이터 생성부(112)에서 생성된 상기 복수의 제1 주행 데이터들인 '차량의 현재 속도', '차량의 조향 방향', '가속 및 감속 신호'에 대한 데이터 값들을 상기 치환 테이블을 참조하여 8비트 크기의 데이터로 치환하고, 제2 주행 데이터 획득부(113)에서 획득된 상기 복수의 제2 주행 데이터들인 '차량의 현재 속도', '차량의 조향 방향', '가속 및 감속 신호'에 대한 데이터 값들을 상기 치환 테이블을 참조하여 8비트 크기의 데이터로 치환함으로써, 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 8비트 크기의 비트열 데이터라는 동일한 데이터 형식으로 정규화할 수 있다.
이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 유사도 연산부(114)는 벡터 생성부(118) 및 유사도 연산 수행부(119)를 더 포함할 수 있다.
벡터 생성부(118)는 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들이 상기 선정된 크기를 갖는 비트열 데이터로 정규화되면, 비트열 데이터로 정규화된 상기 복수의 제1 주행 데이터들 각각을 성분으로 갖는 제1 벡터와 비트열 데이터로 정규화된 상기 복수의 제2 주행 데이터들 각각을 성분으로 갖는 제2 벡터를 생성할 수 있다.
그리고, 유사도 연산 수행부(119)는 상기 제1 벡터와 상기 제2 벡터 간의 해밍 거리(Hamming Distance)를 연산하고, 상기 연산된 해밍 거리를 기초로 상기 유사도의 연산을 수행할 수 있다.
해밍 거리란 같은 비트 수를 갖는 2진 부호 사이에서 대응되는 비트 값이 일치하지 않는 개수를 의미하는 것으로, 두 벡터 간의 해밍 거리는 각 벡터의 성분들에 대해서 연산된 해밍 거리의 합이 된다. 예컨대, '{1111, 0001}'과 '{1110, 0010}'이라는 두 벡터가 존재한다고 했을 때, 두 벡터의 각 성분들에서 연산된 해밍 거리는 각각 '1'과 '2'이기 때문에 두 벡터 간의 해밍 거리는 '3'이 될 수 있다. 두 벡터 간의 해밍 거리가 작다는 것은 두 벡터가 서로 동일한 비트 값을 갖는 성분들로 구성되어 있다는 의미이고, 두 벡터 간의 해밍 거리가 크다는 것은 두 벡터가 서로 다른 비트 값을 갖는 성분들로 구성되어 있다는 의미로 해석될 수 있다. 따라서, 두 벡터 간의 해밍 거리가 작을수록 두 벡터는 유사한 벡터라고 볼 수 있고, 두 벡터 간의 해밍 거리가 클수록 두 벡터는 비유사한 벡터라고 볼 수 있다.
따라서, 유사도 연산 수행부(119)에서 수행되는 상기 유사도의 연산은 상기 해밍 거리가 증가할수록 작은 값의 결과가 출력되도록 하는 연산으로, 하기의 수학식 1과 같은 연산식에 기초하여 수행될 수 있다.
Figure 112017113087989-pat00001
상기 수학식 1에서 Hd는 상기 제1 벡터와 상기 제2 벡터 간의 해밍 거리 S는 유사도를 의미한다. 상기 수학식 1에서 볼 수 있는 것처럼, 상기 제1 벡터와 상기 제2 벡터 간의 해밍 거리가 증가할수록 상기 유사도는 '0'에 가까운 값으로 감소하게 되고, 상기 제1 벡터와 상기 제2 벡터 간의 해밍 거리가 감소할수록 상기 유사도는 '1'에 가까운 값으로 증가하게 된다.
이러한 방식으로, 유사도 연산부(114)는 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 선정된 크기를 갖는 비트열 데이터로 정규화한 후 상기 복수의 제1 주행 데이터들 각각을 성분으로 갖는 제1 벡터와 상기 복수의 제2 주행 데이터들 각각을 성분으로 갖는 제2 벡터 간의 해밍 거리를 기초로 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들이 얼마나 유사한 값을 갖는지 여부에 대한 유사도의 연산을 수행할 수 있다.
이때, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 형식이 실수 값의 데이터 형식이라고 하는 경우, 데이터 정규화부(117)는 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들에 대해 각 주행 데이터들의 종류에 따라 상기 치환 테이블을 참조하여 데이터 치환을 수행함으로써, 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 실수 값으로 정규화할 수 있다.
관련해서, 정보 저장부(111) 상에 상기 차량의 주행 상태를 표상하는 주행 데이터들의 종류로 '차량의 현재 속도', '차량의 조향 방향', '가속 및 감속 신호'가 저장되어 있다고 하고, 상기 제1 형식이 실수 값의 형식이라고 가정하는 경우, 상기 치환 테이블에는 하기의 표 2와 같이 정보가 기록되어 있을 수 있다.
정보 저장부(111)에 저장되어 있는 주행 데이터의 종류 주행 데이터의 데이터 값 치환 데이터(실수 값)
차량의 현재 속도 0~5km/h 0
5~10km/h 1
10~15km/h 2
... ...
차량의 조향 방향 왼쪽 100
오른쪽 101
가속 및 감속 신호 가속 1000
감속 1001
이때, 데이터 정규화부(117)는 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들에 대해 '차량의 현재 속도', '차량의 조향 방향', '가속 및 감속 신호'라는 주행 데이터의 종류에 따라 상기 치환 테이블을 참조하여 데이터 치환을 수행함으로써, 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 실수 값으로 치환할 수 있다.
관련해서, 상기 복수의 제1 주행 데이터들 중 '차량의 현재 속도'가 '12km/h'라고 하는 경우, 데이터 정규화부(117)는 '2'라는 치환 데이터로 데이터를 치환할 수 있고, 상기 복수의 제2 주행 데이터들 중 '차량의 현재 속도'가 '7km/h'라고 하는 경우, 데이터 정규화부(117)는 '1'이라는 치환 데이터로 데이터를 치환할 수 있다.
이러한 방식으로 데이터 정규화부(117)는 제1 주행 데이터 생성부(112)에서 생성된 상기 복수의 제1 주행 데이터들인 '차량의 현재 속도', '차량의 조향 방향', '가속 및 감속 신호'에 대한 데이터 값들을 상기 치환 테이블을 참조하여 실수 값의 데이터로 치환하고, 제2 주행 데이터 획득부(113)에서 획득된 상기 복수의 제2 주행 데이터들인 '차량의 현재 속도', '차량의 조향 방향', '가속 및 감속 신호'에 대한 데이터 값들을 상기 치환 테이블을 참조하여 실수 값의 데이터로 치환함으로써, 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 실수 값이라는 동일한 데이터 형식으로 정규화할 수 있다.
이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 벡터 생성부(118)는 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들이 실수 값으로 정규화되면, 실수 값으로 정규화된 상기 복수의 제1 주행 데이터들 각각을 성분으로 갖는 제1 벡터와 실수 값으로 정규화된 상기 복수의 제2 주행 데이터들 각각을 성분으로 갖는 제2 벡터를 생성할 수 있다.
그리고, 유사도 연산 수행부(119)는 상기 제1 벡터와 상기 제2 벡터 간의 유클리드 거리(Euclidean Distance)를 연산하고, 상기 연산된 유클리드 거리를 기초로 상기 유사도의 연산을 수행할 수 있다.
유클리드 거리란 두 벡터 간의 거리를 의미하는 것으로 하기의 수학식 2에 따라 연산될 수 있다.
Figure 112017113087989-pat00002
여기서, D는 유클리드 거리, pi와 qi는 두 벡터에 포함되어 있는 i번째 성분들을 의미한다. 두 벡터 간의 유클리드 거리가 작을수록 두 벡터는 유사한 벡터라고 볼 수 있고, 두 벡터 간의 유클리드 거리가 클수록 두 벡터는 비유사한 벡터라고 볼 수 있다.
따라서, 유사도 연산 수행부(119)에서 수행되는 상기 유사도의 연산은 상기 유클리드 거리가 증가할수록 작은 값의 결과가 출력되도록 하는 연산으로, 하기의 수학식 3과 같은 연산식에 기초하여 수행될 수 있다.
Figure 112017113087989-pat00003
상기 수학식 3에서 D는 상기 제1 벡터와 상기 제2 벡터 간의 유클리드 거리 S는 유사도를 의미한다. 상기 수학식 3에서 볼 수 있는 것처럼, 상기 제1 벡터와 상기 제2 벡터 간의 유클리드 거리가 증가할수록 상기 유사도는 '0'에 가까운 값으로 감소하게 되고, 상기 제1 벡터와 상기 제2 벡터 간의 유클리드 거리가 감소할수록 상기 유사도는 '1'에 가까운 값으로 증가하게 된다.
이러한 방식으로, 유사도 연산부(114)는 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 실수 값으로 정규화한 후 상기 복수의 제1 주행 데이터들 각각을 성분으로 갖는 제1 벡터와 상기 복수의 제2 주행 데이터들 각각을 성분으로 갖는 제2 벡터 간의 유클리드 거리를 기초로 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들이 얼마나 유사한 값을 갖는지 여부에 대한 유사도의 연산을 수행할 수 있다.
전술한 실시예들에서는 유사도 연산부(114)가 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들 간의 유사도를 연산하는 방법으로 해밍 거리와 유클리드 거리를 이용하는 방법에 대해 설명하였지만, 본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 유사도 연산부(114)는 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 성분으로 갖는 두 벡터 간의 랭크(Rank) 거리 값을 연산하거나 코사인 유사도를 연산함으로써, 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들 간의 유사도를 연산하도록 구성될 수도 있다.
이렇게, 유사도 연산부(114)에서 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들 간의 유사도의 연산이 완료되면, 침입 판단부(115)는 상기 유사도가 외부 데이터의 침입 여부 판단을 위해 설정된 제1 기준 값을 초과하는 경우, 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 없는 것으로 판단하고, 상기 유사도가 상기 제1 기준 값 이하인 경우, 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생한 것으로 판단한다.
결국, 본 발명에 따른 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 장치(110)는 상기 차량에 탑재되어 있는 외부 센서들과 상기 차량의 내부에 탑재되어 있는 ECU를 통해 동일한 종류의 데이터들을 각각 획득한 후 양 데이터들 간의 유사도를 측정해서, 양 데이터들이 서로 유사한 값을 갖는다면, 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생하지 않은 것으로 판단하고, 양 데이터들이 서로 비유사한 값을 갖는다면, 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생한 것으로 판단하는 방식으로 상기 차량에 대한 외부 데이터 침입 여부를 탐지해 냄으로써, 외부 데이터 침입으로 인한 사고 유발의 가능성을 사전 차단할 수 있다.
이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 장치(110)는 가중치 테이블 유지부(120), 범위 확인부(121), 가중치 추출부(122) 및 기준 값 설정부(123)를 더 포함할 수 있다.
가중치 테이블 유지부(120)는 서로 다른 복수의 속도 값 범위들과 상기 복수의 속도 값 범위들 각각에 대응하는 서로 다른 가중치들이 기록되어 있는 가중치 테이블을 저장하여 유지한다.
이때, 상기 가중치 테이블에 기록되어 있는 가중치들은 높은 속도 값 범위일수록 작은 값을 갖도록 지정되어 있다.
관련해서, 상기 가중치 테이블에는 하기의 표 3과 같이 정보가 기록되어 있을 수 있다.
속도 값 범위들 가중치들
0~30km/h 1
30~50km/h 0.9
50~80km/h 0.8
... ...
범위 확인부(121)는 상기 차량의 ECU를 통해 획득 가능한 상기 차량의 주행 상태를 표상하는 복수의 주행 데이터들 중 상기 차량의 현재 속도에 대한 데이터를 확인하여 상기 가중치 테이블에 기록되어 있는 상기 복수의 속도 값 범위들 중 상기 차량의 현재 속도가 속해있는 제1 속도 값 범위를 확인한다.
가중치 추출부(122)는 상기 가중치 테이블로부터 상기 제1 속도 값 범위에 대응되어 기록되어 있는 제1 가중치를 추출한다.
그리고, 기준 값 설정부(123)는 미리 설정된 기본 기준 값에 대해 상기 제1 가중치를 곱하여 외부 데이터의 침입 여부 판단을 위한 상기 제1 기준 값을 설정한다.
예컨대, 상기 차량의 현재 속도가 '40km/h'라고 하는 경우, 범위 확인부(121)는 상기 표 3과 같은 가중치 테이블에 기록되어 있는 상기 복수의 속도 값 범위들 중 '30~50km/h'이라는 제1 속도 값 범위를 확인할 수 있고, 가중치 추출부(122)는 상기 제1 속도 값 범위인 '30~50km/h'에 대응되어 기록되어 있는 제1 가중치로 '0.9'를 추출할 수 있으며, 상기 미리 설정된 기본 기준 값이 '0.7'이라고 하는 경우, 기준 값 설정부(123)는 상기 기본 기준 값 '0.7'에 상기 제1 가중치인 '0.9'를 곱하여 '0.63'이라고 하는 상기 제1 기준 값을 설정할 수 있다.
이렇게, 상기 제1 기준 값의 설정이 완료되면, 침입 판단부(115)는 유사도 연산부(114)에서 연산된 유사도가 상기 제1 기준 값을 초과하는지 여부를 확인함으로써, 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.
결국, 본 발명에 따른 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 장치(110)는 고속 환경에서는 외부 센서들로부터 획득된 데이터와 ECU에서 획득된 데이터 간의 오차가 다소 크게 발생할 수 있다는 점에서 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생하였는지 여부를 판단하기 위한 상기 제1 기준 값을 낮게 설정하고, 저속 환경에서는 외부 센서들로부터 획득된 데이터와 ECU에서 획득된 데이터 간의 오차가 작게 발생할 것 점에서 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생하였는지 여부를 판단하기 위한 상기 제1 기준 값을 높게 설정하는 방식으로 상기 제1 기준 값을 주행 상황에 따라 유연하게 조정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 장치(110)는 재판단 횟수 테이블 유지부(124), 위험 등급 테이블 유지부(125), 반복 수행 제어부(126), 비율 연산부(127) 및 경고 메시지 출력부(128)를 더 포함할 수 있다.
재판단 횟수 테이블 유지부(124)는 서로 다른 복수의 유사도 범위들과 상기 복수의 유사도 범위들 각각에 대응하는 서로 다른 침입 여부의 재판단 수행 횟수들이 기록되어 있는 재판단 횟수 테이블을 저장하여 유지한다.
예컨대, 상기 재판단 횟수 테이블에는 하기의 표 4와 같은 정보가 기록되어 있을 수 있다.
유사도 범위들 재판단 수행 횟수들
0~0.2 10회
0.2~0.3 9회
0.3~0.4 8회
... ...
위험 등급 테이블 유지부(125)는 서로 다른 복수의 위험 등급들 별로 각 위험 등급에 대응하는 서로 다른 침입 판단 비율 값 범위가 기록되어 있는 위험 등급 테이블을 저장하여 유지한다.
관련해서, 상기 위험 등급 테이블에는 하기의 표 5와 같은 정보가 기록되어 있을 수 있다.
위험 등급들 침입 판단 비율 값 범위들
안전 0~10%
주의 10~30%
위험 30~60%
고위험 60~100%
반복 수행 제어부(126)는 침입 판단부(115)를 통해 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생한 것으로 판단되면, 상기 재판단 횟수 테이블을 참조하여 상기 유사도가 속해 있는 제1 유사도 범위에 대응하는 제1 재판단 수행 횟수만큼 상기 차량에 대한 외부 데이터의 침입 여부에 대한 판단의 반복 수행을 제어한다.
비율 연산부(127)는 상기 제1 재판단 수행 횟수만큼 상기 차량에 대한 외부 데이터의 침입 여부의 판단이 반복 수행되면, 상기 차량에 대한 외부 데이터의 침입 여부의 판단을 반복 수행한 결과로부터 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생한 것으로 판단된 횟수를 카운트하고, 상기 제1 재판단 수행 횟수 대비 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생한 것으로 판단된 횟수의 비율을 연산한다.
경고 메시지 출력부(128)는 상기 위험 등급 테이블로부터 상기 연산된 비율이 속한 제1 침입 판단 비율 값 범위에 대응하는 제1 위험 등급을 추출하여 디스플레이를 통해 상기 차량의 상태가 상기 제1 위험 등급에 따른 위험 상황임을 알리는 경고 메시지를 출력한다.
예컨대, 유사도 연산부(114)에서 연산된 유사도가 '0.35'라고 하고, 침입 판단부(115)에서 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생하였는지 여부에 대해 판단한 결과, 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생한 것으로 판단되었다면, 반복 수행 제어부(126)는 상기 표 4와 같은 재판단 횟수 테이블을 참조하여 상기 유사도인 '0.35'가 속해 있는 제1 유사도 범위인 '0.3~0.4'에 대응하는 제1 재판단 수행 횟수인 '8회'만큼 상기 차량에 대한 외부 데이터의 침입 여부에 대한 판단의 반복 수행을 제어할 수 있다.
이때, 제1 주행 데이터 생성부(112), 제2 주행 데이터 획득부(113), 유사도 연산부(114) 및 침입 판단부(115)를 통해 상기 제1 재판단 수행 횟수인 '8회'만큼 상기 차량에 대한 외부 데이터의 침입 여부의 판단이 반복 수행되면, 비율 연산부(127)는 상기 차량에 대한 외부 데이터의 침입 여부의 판단을 반복 수행한 결과로부터 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생한 것으로 판단된 횟수를 카운트할 수 있다.
관련해서, 상기 차량에 대한 외부 데이터의 침입 여부의 판단을 반복 수행한 결과로부터 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생한 것으로 판단된 횟수가 총 '5회'로 카운트되었다면, 비율 연산부(127)는 상기 제1 재판단 수행 횟수인 '8회' 대비 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생한 것으로 판단된 횟수인 '5회'의 비율을 연산함으로써, '62.5%'라는 비율을 연산할 수 있다.
이때, 경고 메시지 출력부(128)는 상기 표 5와 같은 위험 등급 테이블로부터 상기 연산된 비율인 '62.5%'가 속한 제1 침입 판단 비율 값 범위인 '60~100%'에 대응하는 '고위험'이라는 위험 등급을 추출하여 디스플레이를 통해 상기 차량의 상태가 '고위험'이라는 위험 등급에 따른 위험 상황임을 알리는 경고 메시지를 출력할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 네트워크에 연결되어 데이터를 송수신할 수 있는 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 방법을 도시한 순서도이다.
단계(S210)에서는 상기 차량에 대한 외부 데이터의 침입 여부를 판단하기 위한 확인 대상으로 미리 설정되어 있는 상기 차량의 주행 상태를 표상하는 주행 데이터들의 종류에 대한 정보가 저장되어 있는 정보 저장부를 유지한다.
단계(S220)에서는 상기 차량에 탑재되어 있는 복수의 외부 센서들로부터 상기 차량의 주행 상태에 대한 센싱 정보를 획득하여 상기 센싱 정보를 기초로 상기 정보 저장부에 저장되어 있는 주행 데이터들의 종류에 대응하는 복수의 제1 주행 데이터들을 생성한다.
단계(S230)에서는 상기 차량의 내부에 탑재되어 있는 ECU에 액세스하여 상기 차량의 ECU를 통해 획득 가능한 상기 차량의 주행 상태를 표상하는 복수의 주행 데이터들 중 상기 정보 저장부에 저장되어 있는 주행 데이터들의 종류에 대응하는 복수의 제2 주행 데이터들을 획득한다.
단계(S240)에서는 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 서로 동일한 형식의 데이터들로 정규화하고, 정규화된 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 정규화된 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 각 주행 데이터의 종류 별로 비교하여 정규화된 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 정규화된 상기 복수의 제2 주행 데이터들 간의 유사도를 연산한다.
단계(S250)에서는 상기 유사도가 외부 데이터의 침입 여부 판단을 위해 설정된 제1 기준 값을 초과하는 경우, 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 없는 것으로 판단하고, 상기 유사도가 상기 제1 기준 값 이하인 경우, 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생한 것으로 판단한다.
이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 단계(S240)에서는 상기 정보 저장부에 저장되어 있는 주행 데이터들의 종류 별로, 각 종류 별 주행 데이터들이 제1 형식을 갖는 치환 데이터로 치환 가능하도록 하는 치환 정보가 기록되어 있는 치환 테이블을 저장하여 유지하는 단계 및 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들에 대해 각 주행 데이터들의 종류에 따라 상기 치환 테이블을 참조하여 데이터 치환을 수행함으로써, 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 상기 제1 형식을 갖는 데이터들로 정규화하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 정규화하는 단계는 상기 제1 형식이 선정된 크기를 갖는 비트열 데이터의 형식인 경우, 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들에 대해 각 주행 데이터들의 종류에 따라 상기 치환 테이블을 참조하여 데이터 치환을 수행함으로써, 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 상기 선정된 크기를 갖는 비트열 데이터로 정규화할 수 있다.
이때, 단계(S240)에서는 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들이 상기 선정된 크기를 갖는 비트열 데이터로 정규화되면, 비트열 데이터로 정규화된 상기 복수의 제1 주행 데이터들 각각을 성분으로 갖는 제1 벡터와 비트열 데이터로 정규화된 상기 복수의 제2 주행 데이터들 각각을 성분으로 갖는 제2 벡터를 생성하는 단계 및 상기 제1 벡터와 상기 제2 벡터 간의 해밍 거리를 연산하고, 상기 연산된 해밍 거리를 기초로 상기 유사도의 연산(상기 유사도의 연산은 상기 해밍 거리가 증가할수록 작은 값의 결과가 출력되도록 하는 연산임)을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 정규화하는 단계는 상기 제1 형식이 실수 값의 데이터 형식인 경우, 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들에 대해 각 주행 데이터들의 종류에 따라 상기 치환 테이블을 참조하여 데이터 치환을 수행함으로써, 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 실수 값으로 정규화할 수 있다.
이때, 단계(S240)에서는 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들이 실수 값으로 정규화되면, 실수 값으로 정규화된 상기 복수의 제1 주행 데이터들 각각을 성분으로 갖는 제1 벡터와 실수 값으로 정규화된 상기 복수의 제2 주행 데이터들 각각을 성분으로 갖는 제2 벡터를 생성하는 단계 및 상기 제1 벡터와 상기 제2 벡터 간의 유클리드 거리를 연산하고, 상기 연산된 유클리드 거리를 기초로 상기 유사도의 연산(상기 유사도의 연산은 상기 유클리드 거리가 증가할수록 작은 값의 결과가 출력되도록 하는 연산임)을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 방법은 서로 다른 복수의 속도 값 범위들과 상기 복수의 속도 값 범위들 각각에 대응하는 서로 다른 가중치들이 기록되어 있는 가중치 테이블(상기 가중치 테이블에 기록되어 있는 가중치들은 높은 속도 값 범위일수록 작은 값을 갖도록 지정되어 있음)을 저장하여 유지하는 단계, 상기 차량의 ECU를 통해 획득 가능한 상기 차량의 주행 상태를 표상하는 복수의 주행 데이터들 중 상기 차량의 현재 속도에 대한 데이터를 확인하여 상기 가중치 테이블에 기록되어 있는 상기 복수의 속도 값 범위들 중 상기 차량의 현재 속도가 속해있는 제1 속도 값 범위를 확인하는 단계, 상기 가중치 테이블로부터 상기 제1 속도 값 범위에 대응되어 기록되어 있는 제1 가중치를 추출하는 단계 및 미리 설정된 기본 기준 값에 대해 상기 제1 가중치를 곱하여 외부 데이터의 침입 여부 판단을 위한 상기 제1 기준 값을 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 방법은 서로 다른 복수의 유사도 범위들과 상기 복수의 유사도 범위들 각각에 대응하는 서로 다른 침입 여부의 재판단 수행 횟수들이 기록되어 있는 재판단 횟수 테이블을 저장하여 유지하는 단계, 서로 다른 복수의 위험 등급들 별로 각 위험 등급에 대응하는 서로 다른 침입 판단 비율 값 범위가 기록되어 있는 위험 등급 테이블을 저장하여 유지하는 단계, 상기 판단하는 단계를 통해 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생한 것으로 판단되면, 상기 재판단 횟수 테이블을 참조하여 상기 유사도가 속해 있는 제1 유사도 범위에 대응하는 제1 재판단 수행 횟수만큼 상기 차량에 대한 외부 데이터의 침입 여부에 대한 판단의 반복 수행을 제어하는 단계, 상기 제1 재판단 수행 횟수만큼 상기 차량에 대한 외부 데이터의 침입 여부의 판단이 반복 수행되면, 상기 차량에 대한 외부 데이터의 침입 여부의 판단을 반복 수행한 결과로부터 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생한 것으로 판단된 횟수를 카운트하고, 상기 제1 재판단 수행 횟수 대비 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생한 것으로 판단된 횟수의 비율을 연산하는 단계 및 상기 위험 등급 테이블로부터 상기 연산된 비율이 속한 제1 침입 판단 비율 값 범위에 대응하는 제1 위험 등급을 추출하여 디스플레이를 통해 상기 차량의 상태가 상기 제1 위험 등급에 따른 위험 상황임을 알리는 경고 메시지를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이상, 도 2를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 방법에 대해 설명하였다. 여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 방법은 도 1을 이용하여 설명한 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 장치(110)의 동작에 대한 구성과 대응될 수 있으므로, 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 방법은 컴퓨터와의 결합을 통해 실행시키기 위한 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110: 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 장치
111: 정보 저장부 112: 제1 주행 데이터 생성부
113: 제2 주행 데이터 획득부 114: 유사도 연산부
115: 침입 판단부 116: 치환 테이블 유지부
117: 데이터 정규화부 118: 벡터 생성부
119: 유사도 연산 수행부 120: 가중치 테이블 유지부
121: 범위 확인부 122: 가중치 추출부
123: 기준 값 설정부 124: 재판단 횟수 테이블 유지부
125: 위험 등급 테이블 유지부 126: 반복 수행 제어부
127: 비율 연산부 128: 경고 메시지 출력부

Claims (14)

  1. 네트워크에 연결되어 데이터를 송수신할 수 있는 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 장치에 있어서,
    상기 차량에 대한 외부 데이터의 침입 여부를 판단하기 위한 확인 대상으로 미리 설정되어 있는 상기 차량의 주행 상태를 표상하는 주행 데이터들의 종류에 대한 정보가 저장되어 있는 정보 저장부;
    상기 차량에 탑재되어 있는 복수의 외부 센서들로부터 상기 차량의 주행 상태에 대한 센싱 정보를 획득하여 상기 센싱 정보를 기초로 상기 정보 저장부에 저장되어 있는 주행 데이터들의 종류에 대응하는 복수의 제1 주행 데이터들을 생성하는 제1 주행 데이터 생성부;
    상기 차량의 내부에 탑재되어 있는 ECU(Electronic Control Unit)에 액세스하여 상기 차량의 ECU를 통해 획득 가능한 상기 차량의 주행 상태를 표상하는 복수의 주행 데이터들 중 상기 정보 저장부에 저장되어 있는 주행 데이터들의 종류에 대응하는 복수의 제2 주행 데이터들을 획득하는 제2 주행 데이터 획득부;
    상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 서로 동일한 형식의 데이터들로 정규화하고, 정규화된 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 정규화된 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 각 주행 데이터의 종류 별로 비교하여 정규화된 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 정규화된 상기 복수의 제2 주행 데이터들 간의 유사도를 연산하는 유사도 연산부; 및
    상기 유사도가 외부 데이터의 침입 여부 판단을 위해 설정된 제1 기준 값을 초과하는 경우, 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 없는 것으로 판단하고, 상기 유사도가 상기 제1 기준 값 이하인 경우, 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생한 것으로 판단하는 침입 판단부
    를 포함하고,
    상기 유사도 연산부는
    상기 정보 저장부에 저장되어 있는 주행 데이터들의 종류 별로, 각 종류 별 주행 데이터들이 제1 형식을 갖는 치환 데이터로 치환 가능하도록 하는 치환 정보가 기록되어 있는 치환 테이블을 저장하여 유지하는 치환 테이블 유지부; 및
    상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들에 대해 각 주행 데이터들의 종류에 따라 상기 치환 테이블을 참조하여 데이터 치환을 수행함으로써, 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 상기 제1 형식을 갖는 데이터들로 정규화하는 데이터 정규화부
    를 포함하는 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 정규화부는
    상기 제1 형식이 선정된(predetermined) 크기를 갖는 비트열 데이터의 형식인 경우, 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들에 대해 각 주행 데이터들의 종류에 따라 상기 치환 테이블을 참조하여 데이터 치환을 수행함으로써, 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 상기 선정된 크기를 갖는 비트열 데이터로 정규화하고,
    상기 유사도 연산부는
    상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들이 상기 선정된 크기를 갖는 비트열 데이터로 정규화되면, 비트열 데이터로 정규화된 상기 복수의 제1 주행 데이터들 각각을 성분으로 갖는 제1 벡터와 비트열 데이터로 정규화된 상기 복수의 제2 주행 데이터들 각각을 성분으로 갖는 제2 벡터를 생성하는 벡터 생성부; 및
    상기 제1 벡터와 상기 제2 벡터 간의 해밍 거리(Hamming Distance)를 연산하고, 상기 연산된 해밍 거리를 기초로 상기 유사도의 연산 - 상기 유사도의 연산은 상기 해밍 거리가 증가할수록 작은 값의 결과가 출력되도록 하는 연산임 - 을 수행하는 유사도 연산 수행부
    를 더 포함하는 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 정규화부는
    상기 제1 형식이 실수 값의 데이터 형식인 경우, 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들에 대해 각 주행 데이터들의 종류에 따라 상기 치환 테이블을 참조하여 데이터 치환을 수행함으로써, 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 실수 값으로 정규화하고,
    상기 유사도 연산부는
    상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들이 실수 값으로 정규화되면, 실수 값으로 정규화된 상기 복수의 제1 주행 데이터들 각각을 성분으로 갖는 제1 벡터와 실수 값으로 정규화된 상기 복수의 제2 주행 데이터들 각각을 성분으로 갖는 제2 벡터를 생성하는 벡터 생성부; 및
    상기 제1 벡터와 상기 제2 벡터 간의 유클리드 거리(Euclidean Distance)를 연산하고, 상기 연산된 유클리드 거리를 기초로 상기 유사도의 연산 - 상기 유사도의 연산은 상기 유클리드 거리가 증가할수록 작은 값의 결과가 출력되도록 하는 연산임 - 을 수행하는 유사도 연산 수행부
    를 더 포함하는 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    서로 다른 복수의 속도 값 범위들과 상기 복수의 속도 값 범위들 각각에 대응하는 서로 다른 가중치들이 기록되어 있는 가중치 테이블 - 상기 가중치 테이블에 기록되어 있는 가중치들은 높은 속도 값 범위일수록 작은 값을 갖도록 지정되어 있음 - 을 저장하여 유지하는 가중치 테이블 유지부;
    상기 차량의 ECU를 통해 획득 가능한 상기 차량의 주행 상태를 표상하는 복수의 주행 데이터들 중 상기 차량의 현재 속도에 대한 데이터를 확인하여 상기 가중치 테이블에 기록되어 있는 상기 복수의 속도 값 범위들 중 상기 차량의 현재 속도가 속해있는 제1 속도 값 범위를 확인하는 범위 확인부;
    상기 가중치 테이블로부터 상기 제1 속도 값 범위에 대응되어 기록되어 있는 제1 가중치를 추출하는 가중치 추출부; 및
    미리 설정된 기본 기준 값에 대해 상기 제1 가중치를 곱하여 외부 데이터의 침입 여부 판단을 위한 상기 제1 기준 값을 설정하는 기준 값 설정부
    를 더 포함하는 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    서로 다른 복수의 유사도 범위들과 상기 복수의 유사도 범위들 각각에 대응하는 서로 다른 침입 여부의 재판단 수행 횟수들이 기록되어 있는 재판단 횟수 테이블을 저장하여 유지하는 재판단 횟수 테이블 유지부;
    서로 다른 복수의 위험 등급들 별로 각 위험 등급에 대응하는 서로 다른 침입 판단 비율 값 범위가 기록되어 있는 위험 등급 테이블을 저장하여 유지하는 위험 등급 테이블 유지부;
    상기 침입 판단부를 통해 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생한 것으로 판단되면, 상기 재판단 횟수 테이블을 참조하여 상기 유사도가 속해 있는 제1 유사도 범위에 대응하는 제1 재판단 수행 횟수만큼 상기 차량에 대한 외부 데이터의 침입 여부에 대한 판단의 반복 수행을 제어하는 반복 수행 제어부;
    상기 제1 재판단 수행 횟수만큼 상기 차량에 대한 외부 데이터의 침입 여부의 판단이 반복 수행되면, 상기 차량에 대한 외부 데이터의 침입 여부의 판단을 반복 수행한 결과로부터 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생한 것으로 판단된 횟수를 카운트하고, 상기 제1 재판단 수행 횟수 대비 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생한 것으로 판단된 횟수의 비율을 연산하는 비율 연산부; 및
    상기 위험 등급 테이블로부터 상기 연산된 비율이 속한 제1 침입 판단 비율 값 범위에 대응하는 제1 위험 등급을 추출하여 디스플레이를 통해 상기 차량의 상태가 상기 제1 위험 등급에 따른 위험 상황임을 알리는 경고 메시지를 출력하는 경고 메시지 출력부
    를 더 포함하는 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 장치.
  7. 네트워크에 연결되어 데이터를 송수신할 수 있는 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 방법에 있어서,
    상기 차량에 대한 외부 데이터의 침입 여부를 판단하기 위한 확인 대상으로 미리 설정되어 있는 상기 차량의 주행 상태를 표상하는 주행 데이터들의 종류에 대한 정보가 저장되어 있는 정보 저장부를 유지하는 단계;
    상기 차량에 탑재되어 있는 복수의 외부 센서들로부터 상기 차량의 주행 상태에 대한 센싱 정보를 획득하여 상기 센싱 정보를 기초로 상기 정보 저장부에 저장되어 있는 주행 데이터들의 종류에 대응하는 복수의 제1 주행 데이터들을 생성하는 단계;
    상기 차량의 내부에 탑재되어 있는 ECU(Electronic Control Unit)에 액세스하여 상기 차량의 ECU를 통해 획득 가능한 상기 차량의 주행 상태를 표상하는 복수의 주행 데이터들 중 상기 정보 저장부에 저장되어 있는 주행 데이터들의 종류에 대응하는 복수의 제2 주행 데이터들을 획득하는 단계;
    상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 서로 동일한 형식의 데이터들로 정규화하고, 정규화된 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 정규화된 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 각 주행 데이터의 종류 별로 비교하여 정규화된 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 정규화된 상기 복수의 제2 주행 데이터들 간의 유사도를 연산하는 단계; 및
    상기 유사도가 외부 데이터의 침입 여부 판단을 위해 설정된 제1 기준 값을 초과하는 경우, 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 없는 것으로 판단하고, 상기 유사도가 상기 제1 기준 값 이하인 경우, 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생한 것으로 판단하는 단계
    를 포함하고,
    상기 유사도를 연산하는 단계는
    상기 정보 저장부에 저장되어 있는 주행 데이터들의 종류 별로, 각 종류 별 주행 데이터들이 제1 형식을 갖는 치환 데이터로 치환 가능하도록 하는 치환 정보가 기록되어 있는 치환 테이블을 저장하여 유지하는 단계; 및
    상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들에 대해 각 주행 데이터들의 종류에 따라 상기 치환 테이블을 참조하여 데이터 치환을 수행함으로써, 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 상기 제1 형식을 갖는 데이터들로 정규화하는 단계
    를 포함하는 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 방법.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 정규화하는 단계는
    상기 제1 형식이 선정된(predetermined) 크기를 갖는 비트열 데이터의 형식인 경우, 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들에 대해 각 주행 데이터들의 종류에 따라 상기 치환 테이블을 참조하여 데이터 치환을 수행함으로써, 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 상기 선정된 크기를 갖는 비트열 데이터로 정규화하고,
    상기 유사도를 연산하는 단계는
    상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들이 상기 선정된 크기를 갖는 비트열 데이터로 정규화되면, 비트열 데이터로 정규화된 상기 복수의 제1 주행 데이터들 각각을 성분으로 갖는 제1 벡터와 비트열 데이터로 정규화된 상기 복수의 제2 주행 데이터들 각각을 성분으로 갖는 제2 벡터를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 벡터와 상기 제2 벡터 간의 해밍 거리(Hamming Distance)를 연산하고, 상기 연산된 해밍 거리를 기초로 상기 유사도의 연산 - 상기 유사도의 연산은 상기 해밍 거리가 증가할수록 작은 값의 결과가 출력되도록 하는 연산임 - 을 수행하는 단계
    를 더 포함하는 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 정규화하는 단계는
    상기 제1 형식이 실수 값의 데이터 형식인 경우, 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들에 대해 각 주행 데이터들의 종류에 따라 상기 치환 테이블을 참조하여 데이터 치환을 수행함으로써, 상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들을 실수 값으로 정규화하고,
    상기 유사도를 연산하는 단계는
    상기 복수의 제1 주행 데이터들과 상기 복수의 제2 주행 데이터들이 실수 값으로 정규화되면, 실수 값으로 정규화된 상기 복수의 제1 주행 데이터들 각각을 성분으로 갖는 제1 벡터와 실수 값으로 정규화된 상기 복수의 제2 주행 데이터들 각각을 성분으로 갖는 제2 벡터를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 벡터와 상기 제2 벡터 간의 유클리드 거리(Euclidean Distance)를 연산하고, 상기 연산된 유클리드 거리를 기초로 상기 유사도의 연산 - 상기 유사도의 연산은 상기 유클리드 거리가 증가할수록 작은 값의 결과가 출력되도록 하는 연산임 - 을 수행하는 단계
    를 더 포함하는 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    서로 다른 복수의 속도 값 범위들과 상기 복수의 속도 값 범위들 각각에 대응하는 서로 다른 가중치들이 기록되어 있는 가중치 테이블 - 상기 가중치 테이블에 기록되어 있는 가중치들은 높은 속도 값 범위일수록 작은 값을 갖도록 지정되어 있음 - 을 저장하여 유지하는 단계;
    상기 차량의 ECU를 통해 획득 가능한 상기 차량의 주행 상태를 표상하는 복수의 주행 데이터들 중 상기 차량의 현재 속도에 대한 데이터를 확인하여 상기 가중치 테이블에 기록되어 있는 상기 복수의 속도 값 범위들 중 상기 차량의 현재 속도가 속해있는 제1 속도 값 범위를 확인하는 단계;
    상기 가중치 테이블로부터 상기 제1 속도 값 범위에 대응되어 기록되어 있는 제1 가중치를 추출하는 단계; 및
    미리 설정된 기본 기준 값에 대해 상기 제1 가중치를 곱하여 외부 데이터의 침입 여부 판단을 위한 상기 제1 기준 값을 설정하는 단계
    를 더 포함하는 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    서로 다른 복수의 유사도 범위들과 상기 복수의 유사도 범위들 각각에 대응하는 서로 다른 침입 여부의 재판단 수행 횟수들이 기록되어 있는 재판단 횟수 테이블을 저장하여 유지하는 단계;
    서로 다른 복수의 위험 등급들 별로 각 위험 등급에 대응하는 서로 다른 침입 판단 비율 값 범위가 기록되어 있는 위험 등급 테이블을 저장하여 유지하는 단계;
    상기 판단하는 단계를 통해 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생한 것으로 판단되면, 상기 재판단 횟수 테이블을 참조하여 상기 유사도가 속해 있는 제1 유사도 범위에 대응하는 제1 재판단 수행 횟수만큼 상기 차량에 대한 외부 데이터의 침입 여부에 대한 판단의 반복 수행을 제어하는 단계;
    상기 제1 재판단 수행 횟수만큼 상기 차량에 대한 외부 데이터의 침입 여부의 판단이 반복 수행되면, 상기 차량에 대한 외부 데이터의 침입 여부의 판단을 반복 수행한 결과로부터 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생한 것으로 판단된 횟수를 카운트하고, 상기 제1 재판단 수행 횟수 대비 상기 차량에 외부 데이터의 침입이 발생한 것으로 판단된 횟수의 비율을 연산하는 단계; 및
    상기 위험 등급 테이블로부터 상기 연산된 비율이 속한 제1 침입 판단 비율 값 범위에 대응하는 제1 위험 등급을 추출하여 디스플레이를 통해 상기 차량의 상태가 상기 제1 위험 등급에 따른 위험 상황임을 알리는 경고 메시지를 출력하는 단계
    를 더 포함하는 차량에 대한 외부 데이터 침입 탐지 방법.
  13. 제7항, 제9항, 제10항, 제11항 또는 제12항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터로 하여금 수행하도록 하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
  14. 제7항, 제9항, 제10항, 제11항 또는 제12항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터와의 결합을 통해 실행시키기 위한 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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