KR101967144B1 - 차량의 통신 보안 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 통신 보안 장치에 관한 것으로서, 외부 장치와 CAN(Controller Area Network) 결선된 제1 캔 트랜시버, 및 차량의 제어를 위한 하나 이상의 제어장치가 접속된 차량 내부 네트워크와 CAN 결선된 제2 캔 트랜시버를 포함하고, 제1 및 제2 캔 트랜시버는 차량 내부 네트워크로부터 외부 장치로 단방향 통신이 이루어지도록 상호 결선된 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 통신 보안 장치{APPARATUS FOR COMMUNICATION SECURITY FOR VEHICLE}
본 발명은 차량의 통신 보안 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 외부로부터 차량 내부 네트워크로 유입되는 데이터를 차단하여 차량의 통신 보안을 확보하기 위한 차량의 통신 보안 장치에 관한 것이다.
전자 제어 기술의 발전에 따라 차량에서도 기계적인 방법에 의해 동작하던 각종 장치들이 운전자의 편의성 및 운행의 안전성을 위해 전기적인 방법에 의해 구동되도록 진화되고 있다. 특히, 차량의 시스템이 전자동화됨에 따라, 차량 내부 제어기들 간의 통신 또한 빈번하게 이루어지고 있으며, 차량의 내부 통신을 위해서 CAN(Controller Area Network) 통신이 일반적으로 이용되고 있다.
차량 내부의 전자 제어 시스템은 엔진 제어 장치, 변속 제어 장치, 제동 제어 장치, 조향 제어 장치 및 에어백 제어 장치 등 다양한 전자 제어 장치(ECU: Electronic Control Unit)들로 구성되어 있다. 또한, 각 전자 제어 장치들은 CAN 통신을 위한 CAN 컨트롤러를 구비하고 있으며, CAN 통신의 구현을 위해 데이터 송신단과 데이터 수신단이 CAN 통신 선로와 연결되는 캔 트랜시버가 구비된다.
한편, 종래의 CAN 통신에 의한 차량의 전자 제어 시스템은 보안 취약성이 높은 장치들과 보안상 중요한 장치들이 동일한 CAN 버스에 연결되어 있어, 외부망과의 연결성이 높아 보안 취약성이 높은 장치들(예: 텔레매틱스, AVN시스템 등)이 해커들에게 장악되면, 보안상 중요한 장치들(예: 엔진 제어 장치, 변속 제어 장치, 제동 제어 장치, 조향 제어 장치 및 에어백 제어 장치 등)이 도용되어, 차량 시스템에 중대한 보안 위협이 될 수 있는 문제점이 존재한다.
종래, 차량에 적용되는 CAN 통신의 보안 확보를 위해 MCU(Micro Controller Unit) 레벨에서 메시지 ID 및 데이터 송수신 주기의 변화 등을 감지하여 외부로부터 차량 내부 네트워크로 유입되는 위험 메시지를 차단하는 기술이 제시되었으나, 이러한 소프트웨어적인 보안 방법은 해커로부터의 물리적 공격 또는 특정 비트 변조를 통한 공격에 대한 방어가 어려우며, DoS(Denial of Service)와 같은 메시지 대량 유입 방식의 공격 시 MCU 자체의 오동작이 야기되어 통신 보안을 확보할 수 없는 한계가 존재한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0057348호(2011.06.01. 공개)에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 외부 장치로부터 차량의 내부 네트워크로 유입되는 데이터를 차단하되, 특정 조건에서만 차량 내부 네트워크로 데이터가 인가되도록 함으로써 차량의 CAN 통신 보안을 확보할 수 있는 차량의 통신 보안 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량의 통신 보안 장치는 외부 장치와 CAN(Controller Area Network) 결선된 제1 캔 트랜시버, 및 차량의 제어를 위한 하나 이상의 제어장치가 접속된 차량 내부 네트워크와 CAN 결선된 제2 캔 트랜시버를 포함하고, 상기 제1 및 제2 캔 트랜시버는 상기 차량 내부 네트워크로부터 상기 외부 장치로 단방향 통신이 이루어지도록 상호 결선된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제1 캔 트랜시버는 상기 외부 장치와 차동 신호 라인을 통해 결선되고, 상기 제2 캔 트랜시버는 상기 차량 내부 네트워크와 차동 신호 라인을 통해 결선되며, 상기 제1 및 제2 캔 트랜시버는 각각의 TX 핀 및 RX 핀이 상호 결선된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 차량 내부 네트워크는, 상기 제2 캔 트랜시버 및 상기 외부 장치와 선택적으로 CAN 결선되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 차량 내부 네트워크의, 상기 제2 캔 트랜시버로의 결선 및 상기 외부 장치로의 결선을 절환하도록 동작하는 결선 절환부, 및 사용자의 조작에 의해 온오프 동작하여 상기 결선 절환부의 결선 절환 동작을 제어하는 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 사용자에 의해 상기 스위치가 오프(OFF)된 모니터링 모드에서, 상기 결선 절환부는 상기 차량 내부 네트워크 및 상기 제2 캔 트랜시버를 결선시켜 상기 차량 내부 네트워크의 상태가 상기 외부 장치에 의해 모니터링되도록 동작하고, 상기 사용자에 의해 상기 스위치가 온(ON) 된 제어 모드에서, 상기 결선 절환부는 상기 차량 내부 네트워크 및 상기 외부 장치를 결선시켜 상기 차량의 진단을 위한 제어 데이터가 상기 외부 장치로부터 상기 차량 내부 네트워크로 인가되도록 동작하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 캔 트랜시버 간의 상호 결선을 통한 하드웨어적 회로를 구성하여 외부 장치로부터 차량의 내부 네트워크로 유입되는 데이터를 차단함으로써 차량의 CAN 통신 보안을 확보할 수 있으며, 동시에 차량의 진단과 같은 특수한 상황에서만 차량 내부 네트워크로 데이터가 인가되도록 함으로써 사용자의 편의성도 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통신 보안 장치에서 모니터링 모드에서의 회로 결선을 보인 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통신 보안 장치에서 제1 및 제2 캔 트랜시버 간의 상호 결선 방식을 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통신 보안 장치에서 제어 모드에서의 회로 결선을 보인 회로도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량의 통신 보안 장치의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통신 보안 장치에서 모니터링 모드에서의 회로 결선을 보인 회로도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통신 보안 장치에서 제1 및 제2 캔 트랜시버 간의 상호 결선 방식을 보인 예시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통신 보안 장치에서 제어 모드에서의 회로 결선을 보인 회로도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통신 보안 장치(1)는 제1 및 제2 캔 트랜시버(10, 20), 결선 절환부(30) 및 스위치(40)를 포함할 수 있다.
제1 캔 트랜시버(10)는 외부 장치(DEV_EXT)와 CAN(Controller Area Network) 결선될 수 있으며, 제2 캔 트랜시버(20)는 차량의 제어를 위한 하나 이상의 제어장치(ECU 1 ~ 4)가 접속된 차량 내부 네트워크(NET_VEH)와 CAN 결선될 수 있다.
외부 장치(DEV_EXT)는 차량 내부 네트워크(NET_VEH)의 상태를 모니터링하거나, 차량의 진단 또는 정비를 위한 제어 데이터를 차량 내부 네트워크(NET_VEH)로 인가하는 장치를 의미하며, 도 1에 도시된 것과 같이 CAN Low 신호 및 CAN High 신호가 송수신되는 CAN 버스 라인을 통해 제1 캔 트랜시버(10)와 결선될 수 있다.
차량 내부 네트워크(NET_VEH)는 차량의 구동, 변속, 조향 또는 브레이크 제어 등을 위한 하나 이상의 제어장치가 접속된 네트워크를 의미하며, 도 1에 도시된 것과 같이 CAN Low 신호 및 CAN High 신호가 송수신되는 CAN 버스 라인을 통해 제2 캔 트랜시버(20)와 결선될 수 있다.
한편, 주지된 바와 같이 통상적으로 캔 트랜시버는 MCU의 캔 컨트롤러(CAN Controller)로부터의 TTL 레벨의 TX 신호를 CAN 규격의 차동 신호로 변환하여 TX 핀을 통해 캔 버스(CAN Bus)로 전달하거나, 캔 버스로부터의 차동 신호를 TTL 레벨의 RX 신호로 변환하여 RX 핀을 통해 MCU의 캔 컨트롤러로 전달하도록 동작한다.
본 실시예에서는 상기한 캔 트랜시버를 두 개 결선시켜 CAN to CAN 인터페이스를 구현함으로써, 차량 내부 네트워크(NET_VEH)로부터 외부 장치(DEV_EXT)로 단방향 통신을 구현하는 구성을 채용한다. 즉, 본 실시예에서 제1 및 제2 캔 트랜시버(10, 20)는 차량 내부 네트워크(NET_VEH)로부터 외부 장치(DEV_EXT)로 단방향 통신이 이루어지도록 상호 결선될 수 있다.
도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면, 제1 캔 트랜시버(10)는 외부 장치(DEV_EXT)와 차동 신호 라인(CAN_H, CAN_L)을 통해 결선되고, 제2 캔 트랜시버(20)는 차량 내부 네트워크(NET_VEH)와 차동 신호 라인(CAN_H, CAN_L)을 통해 결선되며, 제1 및 제2 캔 트랜시버(10, 20)는 각각의 TX 핀 및 RX 핀이 상호 결선될 수 있다. 도 2와 같은 제1 및 제2 캔 트랜시버(10, 20)의 하드웨어적인 결선에 의해 차량 내부 네트워크(NET_VEH)로부터 외부 장치(DEV_EXT)로 CAN 메시지가 단방향으로 전달되며, 외부 장치(DEV_EXT)로부터 차량 내부 네트워크(NET_VEH)로는 CAN 메시지의 전달이 차단될 수 있다.
또한, 본 실시예에서 차량 내부 네트워크(NET_VEH)는, 제2 캔 트랜시버(20) 및 외부 장치(DEV_EXT)와 선택적으로 CAN 결선될 수도 있다. 이러한 회로 구성을 위해, 본 실시예는 도 1에 도시된 것과 같이 결선 절환부(30) 및 스위치(40)를 포함할 수 있다.
결선 절환부(30)는 차량 내부 네트워크(NET_VEH)의, 제2 캔 트랜시버(20)로의 결선 및 외부 장치(DEV_EXT)로의 결선을 절환하도록 동작할 수 있으며, 스위치(40)는 사용자의 조작에 의해 온오프 동작하여 결선 절환부(30)의 결선 절환 동작을 제어할 수 있다. 스위치(40)는 사용자가 수조작 가능하도록 차량 내부(예: 인스트루먼트 패널)에 형성될 수 있다.
결선 절환부(30)는 도 1에 도시된 것과 같이 스위치(40)의 동작에 의해 전압(예: 12V)이 인가되어 여자되는 코일에 의해 출력 접점단이 개폐되는 릴레이로 구현될 수 있다. 스위치(40)가 오프된 경우, 릴레이의 출력 접점단이 제2 캔 트랜시버(20)로 결선되어 차량 내부 네트워크(NET_VEH) 및 제2 캔 트랜시버(20)가 결선될 수 있으며, 이에 따라 차량 내부 네트워크(NET_VEH)로부터 제1 및 제2 캔 트랜시버(10, 20)를 거쳐 외부 장치(DEV_EXT)로 연결되는 데이터 흐름 경로가 형성될 수 있다(단방향 통신). 또한, 스위치(40)가 온 된 경우, 릴레이의 출력 점점단이 외부 장치(DEV_EXT)로 결선되어 차량 내부 네트워크(NET_VEH) 및 외부 장치(DEV_EXT)가 결선될 수 있으며, 이에 따라 외부 장치(DEV_EXT) 및 차량 내부 네트워크(NET_VEH) 간의 데이터 흐름 경로가 형성될 수 있다(양방향 통신).
본 실시예에서 사용자에 의해 스위치(40)가 오프(OFF)된 상태는 모니터링 모드로 정의될 수 있으며, 모니터링 모드에서 결선 절환부(30)는 차량 내부 네트워크(NET_VEH) 및 제2 캔 트랜시버(20)를 결선시켜 차량 내부 네트워크(NET_VEH)의 상태가 외부 장치(DEV_EXT)에 의해 모니터링되도록 동작할 수 있다. 도 1은 모니터링 모드에서의 회로 결선을 도시하고 있다.
또한, 사용자에 의해 스위치(40)가 온(ON) 된 상태는 제어 모드로 정의될 수 있으며, 제어 모드에서 결선 절환부(30)는 차량 내부 네트워크(NET_VEH) 및 외부 장치(DEV_EXT)를 결선시켜 차량의 진단을 위한 제어 데이터가 외부 장치(DEV_EXT)로부터 차량 내부 네트워크(NET_VEH)로 인가되도록 동작할 수 있다. 도 3은 제어 모드에서의 회로 결선을 도시하고 있다.
즉, 통상의 상태로서 스위치(40)가 오프된 경우에는, 차량 내부 네트워크(NET_VEH)로부터 제1 및 제2 캔 트랜시버(10, 20)를 거쳐 외부 장치(DEV_EXT)로 연결되는 데이터 흐름 경로를 형성함으로써, 위험 메시지가 차량 내부 네트워크(NET_VEH)로 유입되는 것을 방지하고 외부 장치(DEV_EXT)가 차량 내부 네트워크(NET_VEH)의 상태를 모니터링하도록 할 수 있다. 그리고, 차량의 진단을 위해 외부 장치(DEV_EXT)로부터 제어 데이터를 차량 내부 네트워크(NET_VEH)로 인가할 필요가 있는 경우에는 사용자의 확인 하에 스위치(40)를 온 시켜 차량 내부 네트워크(NET_VEH) 및 외부 장치(DEV_EXT)를 결선하여 외부 장치(DEV_EXT) 및 차량 내부 네트워크(NET_VEH) 간의 데이터 흐름 경로를 형성함으로써 제어 데이터가 외부 장치(DEV_EXT)로부터 차량 내부 네트워크(NET_VEH)로 인가되도록 동작할 수 있다.
이와 같이 본 실시예는 캔 트랜시버 간의 상호 결선을 통한 하드웨어적 회로를 구성하여 외부 장치로부터 차량의 내부 네트워크로 유입되는 데이터를 차단함으로써 차량의 CAN 통신 보안을 확보할 수 있으며, 동시에 차량의 진단과 같은 특수한 상황에서만 차량 내부 네트워크로 데이터가 인가되도록 함으로써 사용자의 편의성도 확보할 수 있다.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 차량의 통신 보안 장치
10: 제1 캔 트랜시버
20: 제2 캔 트랜시버
30: 결선 절환부
40: 스위치
DEV_EXT: 외부 장치
NET_VEH: 차량 내부 네트워크

Claims (5)

  1. 외부 장치와 CAN(Controller Area Network) 결선된 제1 캔 트랜시버; 및
    차량의 제어를 위한 하나 이상의 제어장치가 접속된 차량 내부 네트워크와 CAN 결선된 제2 캔 트랜시버;를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 캔 트랜시버는 상기 차량 내부 네트워크로부터 상기 외부 장치로 단방향 통신이 이루어지도록 상호 결선되며,
    상기 제1 캔 트랜시버는 상기 외부 장치와 차동 신호 라인을 통해 결선되고, 상기 제2 캔 트랜시버는 상기 차량 내부 네트워크와 차동 신호 라인을 통해 결선되며, 상기 제1 및 제2 캔 트랜시버는 각각의 TX 핀 및 RX 핀이 상호 결선된 것을 특징으로 하는 차량의 통신 보안 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 차량 내부 네트워크는, 상기 제2 캔 트랜시버 및 상기 외부 장치와 선택적으로 CAN 결선되는 것을 특징으로 하는 차량의 통신 보안 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 차량 내부 네트워크의, 상기 제2 캔 트랜시버로의 결선 및 상기 외부 장치로의 결선을 절환하도록 동작하는 결선 절환부; 및
    사용자의 조작에 의해 온오프 동작하여 상기 결선 절환부의 결선 절환 동작을 제어하는 스위치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 통신 보안 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 사용자에 의해 상기 스위치가 오프(OFF)된 모니터링 모드에서, 상기 결선 절환부는 상기 차량 내부 네트워크 및 상기 제2 캔 트랜시버를 결선시켜 상기 차량 내부 네트워크의 상태가 상기 외부 장치에 의해 모니터링되도록 동작하고,
    상기 사용자에 의해 상기 스위치가 온(ON) 된 제어 모드에서, 상기 결선 절환부는 상기 차량 내부 네트워크 및 상기 외부 장치를 결선시켜 상기 차량의 진단을 위한 제어 데이터가 상기 외부 장치로부터 상기 차량 내부 네트워크로 인가되도록 동작하는 것을 특징으로 하는 차량의 통신 보안 장치.
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