KR102082153B1 - 사용자 단말 및 이를 이용한 교통수단 하차 처리방법 - Google Patents

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Abstract

사용자 단말 및 이를 이용한 교통수단 하차 처리방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 단말은, 교통수단 내에 설치된 카드 리더기와 통신하는 제1 통신부와, 교통수단에 승차한 사용자가 소지한 교통카드와 통신하는 제2 통신부와, 제1 통신부와 제2 통신부를 통해 카드 리더기와 교통카드 간에 전송되는 패킷을 서로 호환 가능하도록 변환하고 변환된 패킷을 통해 카드 리더기와 교통카드 간의 하차요금 결제와 승하차 확인 인증을 중계하는 제어부를 포함한다.

Description

사용자 단말 및 이를 이용한 교통수단 하차 처리방법 {User terminal and method for processing getting of public transportation}
본 발명은 무선통신 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대중 교통수단에서의 교통카드와 카드 리더기 간의 무선통신 기술에 관한 것이다.
버스와 같은 대중교통수단은 GPS 및 무선 기술을 통해 자신의 다음 정차지를 알 수 있으며, 이를 정차지에 도착하기 전, 그리고 도착 시 승객에게 스피커를 통해 음성으로 제공할 수 있다. 아울러, Bluetooth, ZigBee, Wifi 등과 같은 무선 기술을 이용하여 하차정보를 방송(Broadcasting)하는 것이 가능하다.
티머니, 한꿈이 카드, 캐시비 등과 같이 교통기능이 탑재된 스마트카드 일종인 교통카드는 관련표준에 따라 13.56MHz 대역 무선통신으로 버스 내의 카드 리더기와 통신한다. 교통카드는 버스요금에 대한 과금 기능 수행은 물론 이 과정에서 부가적으로 승·하차 환승 정보 및 시간 등을 카드 리더기로부터 수신하여 저장할 수 있다. 이렇게 부가적으로 저장된 정보들을 통해 교통카드 소지자는 다른 대중교통수단 이용 시, 무료 환승 혹은 일부 할인혜택 서비스를 누릴 수 있다.
버스 승객은 전술한 혜택을 받기 위해, 하차 시 혹은 하차 직전 자신의 교통카드를 카드 리더기에 대고 하차 처리해야 한다. 그러나 버스 내에 설치된 카드 리더기의 수가 제한되어 있어서, 하차 시 대부분의 승객이 이 카드 리더기와 자신의 교통카드를 통신시키기 위해 줄을 서서 기다려야 하고, 자연히 버스 출발시간 또한 그만큼 지연된다.
일 실시 예에 따라, 사용자가 버스와 같은 대중교통수단 하차 시에, 교통카드를 카드 리더기와 일일이 통신시켜서 시간이 지체되는 불편함을 해결하기 위해, 교통카드와 카드 리더기 간의 중계기로 활용되는 사용자 단말 및 이를 이용한 교통수단 하차 처리방법을 제안한다.
일 실시 예에 따른 사용자 단말은, 교통수단 내에 설치된 카드 리더기와 통신하는 제1 통신부와, 교통수단에 승차한 사용자가 소지한 교통카드와 통신하는 제2 통신부와, 제1 통신부와 제2 통신부를 통해 카드 리더기와 교통카드 간에 전송되는 패킷을 서로 호환 가능하도록 변환하고 변환된 패킷을 통해 카드 리더기와 교통카드 간의 하차요금 결제와 승하차 확인 인증을 중계하는 제어부를 포함한다.
다른 실시 예에 따른 사용자 단말을 이용한 교통수단 하차 처리방법은, 사용자가 승차한 교통수단에 대한 위치정보를 수신하는 단계와, 수신된 교통수단 위치정보로부터, 교통수단이 다음 도착할 목적지가 사용자가 미리 설정한 목적지에 해당하면, 교통수단 내에 설치된 카드 리더기와 사용자가 소지한 교통카드 간 통신을 중계하여 교통카드의 승차요금 결제를 처리하고 카드 리더기로부터 하차 확인을 인증받아 하차 처리하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에 따르면, 사용자 단말이 교통카드와 카드 리더기 간의 통신을 중계함에 따라, 버스 승차자 입장에서는, 기존의 교통카드를 그대로 사용하면서도, 하차 시에 하차자가 많은 경우에도 자신의 교통카드에 하차정보를 입력하기 위해 카드 리더기에 줄을 서야 하는 번거로움을 없애고 대기시간을 절약할 수 있다. 나아가, 버스 입장에서도 하차가 신속하게 이루어지므로 원활한 교통 흐름에 기여할 수 있다. 더 나아가, 하차 과정에서 전달되는 데이터들은 인증을 통해 암호화되어 안전하게 전달될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 교통수단 하차 처리 시스템을 도시한 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 1의 사용자 단말의 세부 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 하차 인증 시스템의 각 구성요소의 통신 프로토콜 스택 구조도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 단말을 통해 전송되는 통신 프레임의 구조도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 단말의 하차 처리방법을 도시한 흐름도,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 단말과 카드 리더기 간의 인증방법을 도시한 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 교통수단 하차 처리 시스템을 도시한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 교통수단 하차 처리 시스템은 교통카드(1), 사용자 단말(2) 및 카드 리더기(3)를 포함한다.
본 발명은 교통수단에 교통카드(1)와 사용자 단말(2)을 소지한 사용자가 승차한 경우, 하차 시에 사용자 단말(2)이 교통카드(1)와 교통수단 내 카드 리더기(3) 간을 중계하는 기술에 관한 것이다. 교통수단은 대중교통으로서, 대표적으로 버스일 수 있다. 이하 버스를 중심으로 본 발명의 구성에 대해 설명한다.
교통카드(1)는 티머니, 한꿈이 카드, 캐시비, 신용카드 등과 같이 교통기능이 탑재된 일반적인 스마트카드로서, 사용자 단말(2)과는 별도로 분리된 형태이다. 교통카드(1)는 통신방식에 따라 크게 접촉식과 비접촉식으로 구분될 수 있다. 접촉식은 교통카드(1) 칩의 접점이 카드 리더기(3)의 접점과 접촉을 해야 통신이 가능하고, 대표적인 사용 예로는 금융 IC 카드, 현금카드 등이 있다. 비접촉식은 카드 리더기(3)와 무선으로 통신하는 방식이며, 대표적인 사용 예로는 교통카드, 전자여권 등이 있다. 본 발명에서는, 교통카드(1)가 ISO14443 표준에 따른 근거리 무선통신을 하는 경우를 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않음을 명시한다. 카드 리더기(3)는 버스에 장착된 단말로서, 버스요금에 대한 과금을 수행하고, 승·하차 환승 정보 및 시간 등을 제공한다.
사용자 단말(2)은 사용자가 휴대 가능한 단말로서, 셀룰러, 블루투스, 무선랜 및 근거리 무선통신(Near Field Communication: NFC) 등 다양한 무선통신 기능을 지원한다. 사용자 단말(2)과 교통카드(1) 간의 통신과 사용자 단말(2)과 카드 리더기(3) 간의 통신은 서로 이질적이다. 예를 들어, 카드 리더기(3)와는 RF 통신하며, 교통카드(1)와는 ISO14443과 같은 비접촉식 IC 카드 표준 규격을 따라 무선통신한다. 따라서, 본 발명의 사용자 단말(2)은 교통카드(1)와 카드 리더기(3) 간의 중계기로 활용된다. 이에 따라, 별도의 교통카드(1)를 그대로 사용하면서, 버스 승차자가 하차 시에 하차자가 많은 경우에도 자신의 교통카드(1)에 하차정보를 입력하기 위해 카드 리더기(3)에 줄을 서야 하는 번거로움을 없애고 대기시간을 절약할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 1의 사용자 단말(2)의 세부 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 사용자 단말(2)은 제1 통신부(21), 제2 통신부(22), 제3 통신부(23), 제어부(24), 입출력부(25) 및 저장부(26)를 포함하고, 제어부(24)는 프로토콜 변환부(240), 브릿지부(242) 및 인증 처리부(244)를 포함한다.
제1 통신부(21)는 버스 내에 설치된 카드 리더기(3)와 통신하고, 제2 통신부(22)는 버스에 승차한 사용자가 소지한 교통카드(1)와 통신한다. 이때, 제1 통신부(21)와 제2 통신부(22)는 서로 이질적인 통신수단이다. 예를 들어, 카드 리더기(3)와 통신하는 제1 통신부(21)는 RF 통신수단이고, 교통카드(1)와 통신하는 제2 통신부(22)는 ISO14443과 같은 비접촉식 IC 카드 표준 규격을 따르는 무선통신수단이다. 이하, 설명의 편의를 위해, 제1 통신부(21)는 RF 통신수단이고, 제2 통신부(22)는 ISO14443 통신수단으로 한정하여 설명하나, 통신수단은 서로 이질적이기만 하면 어느 것이든 무방하다.
제어부(24)는 제1 통신부(21)와 제2 통신부(22)를 통해 카드 리더기(3)와 교통카드(1) 간에 전송되는 패킷을 서로 호환 가능하도록 변환하고, 변환된 패킷을 통해 카드 리더기(3)와 교통카드(1) 간의 하차요금 결제와 승하차 확인 인증을 중계한다.
세부적으로, 제어부(24)의 프로토콜 변환부(240)는 카드 리더기(3)로부터 제1 통신부(21)를 통해 패킷을 수신하면, 수신된 패킷을 교통카드(1)에서 수신 가능한 패킷으로 프로토콜 변환하고 변환된 패킷을 제2 통신부(22)를 통해 교통카드(1)에 송신한다. 그리고, 교통카드(1)로부터 제2 통신부(22)를 통해 패킷을 수신하면, 수신된 패킷을 카드 리더기(3)에서 수신 가능한 패킷으로 프로토콜 변환하고 변환된 패킷을 제1 통신부(21)를 통해 카드 리더기(3)에 송신한다.
일 실시 예에 따른 프로토콜 변환부(240)는 제1 통신부(21)에 대응하는 프로토콜 스택 상에서 생성 또는 처리되는 패킷을, 제2 통신부(22)에 대응하는 프로토콜 스택 상에서 처리 가능한 패킷으로 변환하거나, 제2 통신부(22)에 대응하는 프로토콜 스택 상에서 생성 또는 처리되는 패킷을 제1 통신부(21)에 대응하는 프로토콜 스택 상에서 처리 가능한 패킷으로 변환한다. 각 통신부에 대응하는 프로토콜 스택은 물리 계층으로서, 제1 통신부(21)는 RF 스택이고, 제2 통신부(22)는 ISO14443 스택일 수 있다.
제어부(24)의 브릿지부(242)는 프로토콜 스택 상에서 전송되는 패킷을 판독하여 제1 통신부(21)에 대응하는 프로토콜 스택 상의 프로토콜 계층과, 제2 통신부(22)에 대응하는 프로토콜 스택 상의 프로토콜 계층을 브릿지한다. 예를 들어, 제1 통신부(21)에 대응하는 프로토콜 스택으로부터 수신된 패킷을 응용 스택에 입력될 수 있는 형태로 변환하거나, 응용 스택에서 전송하고자 하는 패킷을 제2 통신부(22)에 대응하는 프로토콜 스택으로 송신될 수 있는 형태로 변환한다.
한편, 사용자 단말(2)과 카드 리더기(3) 간의 통신은 도청 및 위·변조될 가능성이 있다. 이러한 위협을 해결하기 위해, 인증 처리부(244)는 사용자 단말(2)과 카드 리더기(3) 간에 전송되는 메시지를 대상으로 양자 간에 공유된 비밀 값을 이용하여 생성된 키를 이용하여 암호화한다. 여기서, 양자 간에 공유된 비밀 값은 카드 리더기(3)에는 미리 저장되어 있고, 사용자 단말(2)에는 사용자의 입력을 통해 저장될 수 있다.
일 실시 예에 따른 인증 처리부(244)는 제1 통신부(21)에 대응하는 프로토콜 스택에 정의된 패킷 구조로 암호화된 패킷을 복호화하여 소정의 패킷 데이터를 독출하고, 독출된 패킷 데이터를 제2 통신부(22)에 대응하는 프로토콜 스택에 정의된 패킷 구조로 암호화한다. 그리고, 제2 통신부(22)에 대응하는 프로토콜 스택에 정의된 패킷 구조로 암호화된 패킷을 복호화하여 소정의 패킷 데이터를 독출하고, 독출된 패킷 데이터를 제1 통신부(21)에 대응하는 프로토콜 스택에 정의된 패킷 구조로 암호화한다. 인증 처리부(244)를 이용한 사용자 단말(2)과 카드 리더기(3) 간 인증 세부 프로세스는 도 6을 참조로 상세히 후술한다.
제3 통신부(23)는 버스에 대한 위치정보를 수신한다. 이때, 제3 통신부(23)는 버스 내에 설치된 교통 단말기로부터 위치정보를 수신할 수 있다. 교통 단말기는 GPS 및 무선 기술을 통해 자신의 위치를 알 수 있다. 제3 통신부(23)의 통신방법은 어느 특정방법에 한정되지 않으며, 사용자 단말(2)에서 가능한 모든 통신수단을 사용할 수 있다. 입출력부(25)는 사용자로부터 목적지 정보를 입력받고, 제3 통신부(23)를 통해 수신된 위치정보를 외부에 출력한다. 저장부(26)에는 입출력부(25)를 통해 사용자로부터 입력된 목적지 정보가 저장된다. 이때, 제어부(24)는 제3 통신부(23)를 통해 수신된 위치정보를 이용하여 버스의 다음 도착위치가 저장부(26)에 저장된 목적지에 해당하면, 버스가 목적지에 도착하기 이전에, 하차요금 결제와 승하차 확인 인증을 위한 카드 리더기(3)와 교통카드(1) 간의 통신을 중계할 수 있다. 또는 제어부(24)는 입출력부(25)를 통해 출력된 위치정보를 확인한 사용자로부터 입출력부(25)를 통해 명령을 입력받으면, 사용자 명령에 따라, 하차요금 결제와 승하차 확인 인증을 위한 카드 리더기(3)와 교통카드(1) 간의 통신을 중계할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스 하차 인증 시스템의 각 구성요소의 통신 프로토콜 스택 구조도이다.
사용자 단말(2)과 카드 리더기(3)를 연결하는 통신채널은 카드 리더기(3)와 접속 및/또는 통신 연결하는 제1 통신부(21)에 대응하는 통신 프로토콜을 통해 연결 및 동작한다. 또한, 사용자 단말(2)과 교통카드(1) 사이에 연결되는 통신채널은 교통카드(1)와 접속 및/또는 통신 연결하는 제2 통신부(22)에 대응하는 통신 프로토콜을 통해 연결 및 동작한다. 이때, 통신 프로토콜은 적어도 두 개 이상의 통신장치가 소정의 통신망 및/또는 통신수단을 통해 소정의 정보(또는 데이터)를 송수신하기 위해 필요한 형식과 절차 및 순서를 정의한 것으로서, 통신 프로토콜은 물리적인 회선의 제어, 데이터 연결 제어, 패킷의 중계 전송이나 파일 전송 제어 등과 같은 각각의 기능을 수행하기 위한 복수 개의 계층(Layer)으로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 소정의 통신 프로토콜 상에서 각각의 계층은 상하 연동하는 구조로 이루어진다. 여기서, 통신 프로토콜의 각 계층에 대한 상세한 기술적 특징과 기능은 각각의 통신 프로토콜 규격에 정의되어 있으며, 본 발명은 통신 프로토콜 규격을 위배하지 않는다.
도 3을 참조하면, 버스 하차 시, 승차자가 교통카드(1)를 카드 리더기(3)와 일일이 통신시키는 불편함을 해결하기 위해, 승차자가 소지한 사용자 단말(2)을 중계기로 활용한다. 단, 사용자 단말(2)은 교통카드와 13.56MHz 통신을 할 수 있어야 하고, 카드 리더기(3)와 무선통신을 할 수 있어야 한다. 따라서, 사용자 단말(2)은 교통카드(1)와 카드 리더기(3)의 통신을 중계하기 위해 통신 프로토콜 스택에 중계 스택인 브릿지(340)가 추가로 구현되어 있어야 하며, 카드 리더기(3) 또한 사용자 단말(2)로부터 통신 프레임을 수신하여 이를 기존의 교통카드로부터 직접 수신할 때와 동일하게 변환시켜 주는 중계 스택인 브릿지(380)가 추가로 구현되어 있어야 한다. 따라서, 교통카드(1)의 응용(300)과 카드 리더기(3)의 응용(370) 입장에서는 서로 직접 통신하는 것과 동일하도록, 사용자 단말(2)은 중계기 역할을 하고, 이러한 역할을 위해 이질적인 통신 프로토콜을 중계하는 브릿지 스택(340)이 구현되어야 한다. 이럴 경우, 버스 승차자는 하차 시 자신이 소지한 사용자 단말(2)을 이용하여 카드 리더기(3)와 손쉽게 통신할 수 있다.
도 3의 사용자 단말(2)의 프로토콜 스택을 도 2의 구성과 연관되어 설명하자면, RF 스택(360)은 제1 통신부(21)에 대응하는 프로토콜 스택의 물리 계층에 해당하고, ISO14443 스택(350)은 제2 통신부(22)에 대응하는 프로토콜 스택의 물리 계층에 해당한다. 또한, 브릿지 스택(340)과 사용자 단말 응용 스택(330)은 도 2의 제어부(24)의 기능에 해당된다.
교통카드(1)의 통신 프로토콜 스택인 교통카드 응용 스택(300)과 ISO14443 스택(320)은 일반적인 교통카드의 통신 프로토콜 스택이다.
사용자 단말(2)의 통신 프로토콜 스택은 ISO14443 스택(350), RF 스택(360), 브릿지(340) 및 사용자 단말 응용(330)을 포함한다. ISO14443 스택(350)은 교통카드(1)와의 ISO14443 통신을 위해 사용되고, RF 스택(360)은 카드 리더기(3)의 RF 통신을 위해 사용된다. 브릿지(340)는 ISO14443 통신을 통해 수신된 통신 프레임을 카드 리더기(3)가 수신할 수 있도록 RF 통신 프레임으로 변환한다. RF 통신 프레임은 RF 통신 프로토콜을 이용하여 전송할 수 있는 데이터 프레임이다. 이와 반대로 RF 통신을 통해 카드 리더기(3)로부터 통신 프레임을 수신한 경우 이를 ISO14443 통신 프레임으로 변환하여 전송한다. ISO14443 통신 프레임은 ISO14443 통신 프로토콜을 이용하여 전송할 수 있는 데이터 프레임이다. ISO14443 통신 프레임과 RF 통신 프레임에 대한 구조는 도 4를 참조로 후술한다.
사용자 단말 응용(330)은, 단말 소지자로부터 하차하고자 하는 곳의 정보를 입력받아 저장하고, 버스가 다음 도착할 정류장 정보를 포함한 하차정보를 수신하여 처리하고, 사용자의 설정에 따라 카드 리더기(3)와 통신하여 획득된 하차정보를 ISO14443 스택(350)을 통해 교통카드 응용(300)에 전송하여 저장하도록 한다. ISO14443 통신을 위한 ISO14443 스택(350)은 통신을 위한 계층이며, 그 상위 계층은 통신 계층과 관련 없이, 교통카드(1) 동작 수행을 위한 명령어 요청 및 응답을 ISO7816 표준에 따라 처리하며, 이때 데이터 유닛을 APDU(Application Protocol Data Unit)을 이용하여 전송할 수 있다.
한편, 카드 리더기(3)의 통신 프로토콜 스택은 RF 스택(390), 브릿지(380) 및 카드 리더기 응용(370)을 포함한다.
카드 리더기(3)의 브릿지(380)는 사용자 단말(2)의 브릿지(340)의 일부 기능만을 수행한다. 즉, RF 스택(390)을 통해 수신된 데이터 프레임을 카드 리더기 응용(370)에 입력될 수 있는 포맷으로 변환한다. 또는 카드 리더기 응용(370)이 전송하고자 하는 데이터를 RF 스택(390)을 통해 사용자 단말(2)에 송신한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 단말을 통해 전송되는 통신 프레임의 구조도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 사용자 단말이 ISO14443 스택을 통해 교통카드로부터 ISO7816 APDU를 포함하는 ISO14443 통신 프레임(400)을 수신하면, 이를 RF 스택을 통해 송신될 수 있도록 RF 통신 프레임(410)으로 변환한다. 이와 반대로 RF 스택을 통해 카드 리더기로부터 ISO7816 APDU를 포함하는 RF 통신 프레임(410)을 수신하면, 이를 ISO14443 스택을 통해 송신될 수 있도록 ISO14443 통신 프레임(400)으로 변환한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 단말의 하차 처리방법을 도시한 흐름도이다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 사용자 단말은 사용자가 승차한 버스에 대한 위치정보를 수신한다(500). 이때, 위치정보를 주기적으로 수신할 수 있다. 이어서, 사용자 단말은 수신된 버스 위치정보를 이용하여 버스의 다음 도착위치가 사용자로부터 입력받은 목적지에 해당되는지 여부를 판단한다(510). 도착위치가 사용자로부터 입력받은 목적지에 해당하면, 사용자 단말은 버스 내에 설치된 카드 리더기와 사용자가 소지한 교통카드 간 통신을 중계하여 교통카드의 승차요금 결제를 처리하고 카드 리더기로부터 하차 확인을 인증받아 하차 처리한다(520).
하차 처리 단계(520)에서, 사용자 단말은, 카드 리더기로부터 제1 통신부(210)를 통해 패킷을 수신하면, 수신된 패킷을 교통카드에서 수신 가능한 패킷으로 프로토콜 변환하고 변환된 패킷을 제2 통신부(220)를 통해 교통카드에 송신한다. 그리고, 교통카드로부터 제2 통신부(220)를 통해 패킷을 수신하면, 수신된 패킷을 카드 리더기에서 수신 가능한 패킷으로 프로토콜 변환하고 변환된 패킷을 제1 통신부(210)를 통해 카드 리더기에 송신한다. 이때, 제1 통신부(210)는 RF 통신수단이고, 제2 통신부(220)는 비접촉식 IC 카드 표준 규격을 따르는 무선통신수단일 수 있다. 카드 리더기와 교통카드 간에 전송되는 패킷은 하차정보와 결제정보를 포함하고, 하차정보는 하차시간, 하차지 및 환승 정보를 포함할 수 있다.
추가 실시 예에 따르면, 사용자 단말은 카드 리더기 간에 공유된 비밀 값을 이용하여 카드 리더기에 송신되는 메시지를 암호화하고, 카드 리더기로부터 암호화된 메시지를 수신하여 복호화함에 따라, 사용자 단말과 카드 리더기 간을 인증한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 단말과 카드 리더기 간의 인증방법을 도시한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 사용자 단말과 카드 리더기 간의 통신내용을 암호화하기 위해 사용자 단말은 비밀 값을 입력받아야 한다. 해당 비밀 값은 버스 내 탑승 승객만 알 수 있어야 하므로 비밀 값은 버스 내에서 입력받고 비밀 값의 형태는 버스 내에서만 볼 수 있는 영문, 숫자, 바코드 등이거나 전자적으로 입력받는 값이 될 수 있다. 다음 그림은 해당 인증 및 암호화 프로토콜의 활용 예를 보이고 있다.
도 6을 참조하면, 사용자 단말(2)은 카드 리더기(3)와의 인증을 위해, 카드 리더기(3)에 REQ || RND.1 || RND.2 메시지를 송신한다(600). REQ는 REQUEST 메시지임을 표시한 것이고, RND는 난수(Random number)를 의미한다. RND.1과 RND.2는 사용자 단말(2)이 생성한다. 교통카드(1)의 사용자 단말(2)과의 접촉은 해당 인증 프로세스 이전에 발생할 수 있다.
REQUEST 메시지를 수신한 카드 리더기(3)는 RND.3과 RND.4를 생성하여 ACK || RND.3 || RND.4 메시지를 사용자 단말(2)에 송신한다(610). 여기서, ACK는 ACKNOWLEDGE 메시지임을 표시한 것이다.
이어서, 사용자 단말(2)과 카드 리더기(3)는 각각 자신이 생성한 난수와, 수신한 난수 및 Secret(Secret||RND.1||RND.3)을 키 생성 함수 KGF(Key Generation Function)에 입력하여 메시지 암호화용 키(KENC)와 MAC(Message Authentication Code)용 키(KMAC)를 생성한다(620). 이때, Secret은 사용자 단말(2)과 카드 리더기(3) 간에 공유된 비밀 값인데, 카드 리더기(3)에는 기 저장되어 있고, 사용자 단말(2)에는 사용자 단말(2)의 사용자에 의해 입력될 수 있다. 해당 비밀 값은 버스 내 탑승 승객만 알 수 있어야 하므로, 버스 내에서 사용자로부터 직접 입력받고, 비밀 값의 형태는 버스 내에서만 볼 수 있는 영문, 숫자, 바코드 등이거나 전자적으로 입력받는 값 등 다양한 형태가 될 수 있다.
이어서, 사용자 단말(2)은 KENC를 이용하여 RND.4와 ID를 암호화(E(KENC)[RND.4||ID])하고 KMAC을 이용하여 RND.4와 ID에 대한 MAC을 생성(M(KMAC)[RND.4||ID])하여 이를 카드 리더기(3)에 송신한다(630). 여기서, ID는 사용자 단말(2) 자신을 나타낼 수 있는 고유 식별자(Identifier)인데, 전화번호, 응용이 생성한 번호, 교통카드(1)로부터 수신한 CSN(Card Serial Number) 등 다양한 형태가 될 수 있다.
이를 수신한 카드 리더기(3)는 암호화 메시지를 복호화하여 자신이 송신한 RND.4가 맞는지 여부를 검증하고, MAC을 복호화하여 메시지의 무결성을 검증한다. 검증 결과에 따라, 성공적으로 검증된 경우 사용자 단말(2) 인증을 완료한다(650).
한편, 카드 리더기(3)는 E(KENC)[RND.2||ID] || M(KMAC)[RND.2||ID] 메시지를 사용자 단말(2)에 송신한다(640). 이를 수신한 사용자 단말(2) 또한 카드 리더기(3)와 마찬가지로 암호화 메시지를 복호화하여 자신이 송신한 RND.2가 맞는지 여부를 검증하고, MAC을 복호화하여 메시지의 무결성을 검증하여 성공적으로 검증될 경우 카드 리더기(3)를 인증(650)함으로써 상호 인증 프로세스가 완료된다.
이어서, 카드 리더기(3)는 교통카드(1)와의 통신을 위해 C-APDU(Command Application Protocol Data Unit)를 송신(660)하며, 제3자가 알아보거나 변조할 수 없도록, KENC,KMAC를 이용하여 각각 암호화 및 MAC을 생성하여 송신할 수 있다. 여기서, APDU는 ISO7816에 정의된 스마트 카드와 통신을 위해 사용되는 응용 데이터 포맷이며, 이중 C-APUD는 카드 리더기(3)가 교통카드(1)에 보내는 명령어 APUD이다.
사용자 단말(2)은 암호화된 메시지를 수신하여, 복호화 및 MAC 검증을 거쳐 복호화하고, 복호화된 메시지를 교통카드(1)에 송신한다(670). 이를 수신한 교통카드(1)는 해당 명령어에 대한 프로세스를 수행한 뒤 R-APDU(Response APDU)를 사용자 단말(2)에 송신한다(680). R-APDU는 C-APUD에 대한 응답으로 교통카드(1)가 사용자 단말(2)에 전송하는 APUD이다. 이를 수신한 사용자 단말(2)은 마찬가지로 암호화 및 MAC 생성을 거처 카드 리더기(3)에 송신한다(690). 단, 카드 리더기(3)와 교통카드(1)와의 통신, 즉, C-APDU와 R-APDU는 다수 송수될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 교통카드 2: 사용자 단말
3: 카드 리더기 21: 제1 통신부
22: 제2 통신부 23: 제3 통신부
24: 제어부 25: 입출력부
26: 저장부 240: 프로토콜 변환부
242: 브릿지부 244: 인증 처리부

Claims (15)

  1. 교통수단 내에 설치된 카드 리더기와 통신하는 제1 통신부;
    교통수단에 승차한 사용자가 소지한 교통카드와 통신하는 제2 통신부;
    교통수단에 대한 위치정보를 수신하는 제3 통신부; 및
    상기 제1 통신부와 제2 통신부를 통해 상기 카드 리더기와 교통카드 간에 전송되는 패킷을 서로 호환 가능하도록 변환하고 제3 통신부를 통해 수신된 교통수단의 다음 도착위치가 사용자가 미리 설정한 목적지에 해당하면 변환된 패킷을 통해 하차요금 결제와 하차 확인 인증을 위한 카드 리더기와 교통카드 간의 통신을 중계하는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 단말.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 통신부는,
    RF 통신수단인 것을 특징으로 하는 사용자 단말.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 통신부는,
    비접촉식 IC 카드 표준 규격을 따르는 무선통신수단인 것을 특징으로 하는 사용자 단말.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 카드 리더기로부터 상기 제1 통신부를 통해 패킷을 수신하면, 수신된 패킷을 상기 교통카드에서 수신 가능한 패킷으로 프로토콜 변환하고 변환된 패킷을 상기 제2 통신부를 통해 상기 교통카드에 송신하며, 상기 교통카드로부터 상기 제2 통신부를 통해 패킷을 수신하면, 수신된 패킷을 상기 카드 리더기에서 수신 가능한 패킷으로 프로토콜 변환하고 변환된 패킷을 상기 제1 통신부를 통해 상기 카드 리더기에 송신하는 프로토콜 변환부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 단말.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 프로토콜 변환부는,
    제1 통신부에 대응하는 프로토콜 스택 상에서 생성 또는 처리되는 패킷을 제2 통신부에 대응하는 프로토콜 스택 상에서 처리 가능한 패킷으로 변환하거나, 상기 제2 통신부에 대응하는 프로토콜 스택 상에서 생성 또는 처리되는 패킷을 제1 통신부에 대응하는 프로토콜 스택 상에서 처리 가능한 패킷으로 변환하는 것을 특징으로 하는 사용자 단말.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    프로토콜 스택 상에서 전송되는 패킷을 판독하여 제1 통신부에 대응하는 프로토콜 스택 상의 프로토콜 계층과, 제2 통신부에 대응하는 프로토콜 스택 상의 프로토콜 계층을 브릿지하는 브릿지부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 사용자 단말.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 사용자 단말과 카드 리더기 간에 공유된 비밀 값을 이용하여 상기 카드 리더기에 송신되는 메시지를 암호화하고, 상기 카드 리더기로부터 암호화된 메시지를 수신하여 복호화함에 따라, 상기 사용자 단말과 카드 리더기 간을 인증하는 인증 처리부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 단말.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 인증 처리부는,
    상기 제1 통신부에 대응하는 프로토콜 스택에 정의된 패킷 구조로 암호화된 패킷을 복호화하여 소정의 패킷 데이터를 독출하고, 상기 독출된 패킷 데이터를 상기 제2 통신부에 대응하는 프로토콜 스택에 정의된 패킷 구조로 암호화하고, 상기 제2 통신부에 대응하는 프로토콜 스택에 정의된 패킷 구조로 암호화된 패킷을 복호화하여 소정의 패킷 데이터를 독출하고, 상기 독출된 패킷 데이터를 상기 제1 통신부에 대응하는 프로토콜 스택에 정의된 패킷 구조로 암호화하는 것을 특징으로 하는 사용자 단말.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 사용자 단말은,
    사용자로부터 목적지 정보를 입력받고, 상기 제3 통신부를 통해 수신된 위치정보를 출력하는 입출력부; 및
    상기 입출력부를 통해 입력받은 목적지 정보가 저장되는 저장부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 단말.
  10. 사용자가 승차한 교통수단에 대한 위치정보를 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 교통수단 위치정보로부터, 교통수단이 다음 도착할 목적지가 사용자가 미리 설정한 목적지에 해당하면, 교통수단 내에 설치된 카드 리더기와 사용자가 소지한 교통카드 간 통신을 중계하여 상기 교통카드의 하차요금 결제를 처리하고 상기 카드 리더기로부터 하차 확인을 인증받아 하차 처리하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 단말을 이용한 교통수단 하차 처리방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 하차 처리하는 단계는,
    상기 카드 리더기로부터 제1 통신부를 통해 패킷을 수신하면, 수신된 패킷을 상기 교통카드에서 수신 가능한 패킷으로 프로토콜 변환하고 변환된 패킷을 제2 통신부를 통해 상기 교통카드에 송신하는 단계; 및
    상기 교통카드로부터 제2 통신부를 통해 패킷을 수신하면, 수신된 패킷을 상기 카드 리더기에서 수신 가능한 패킷으로 프로토콜 변환하고 변환된 패킷을 제1 통신부를 통해 상기 카드 리더기에 송신하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 단말을 이용한 교통수단 하차 처리방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 통신부는 RF 통신수단이고, 상기 제2 통신부는 비접촉식 IC 카드 표준 규격을 따르는 무선통신수단인 것을 특징으로 하는 사용자 단말을 이용한 교통수단 하차 처리방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 카드 리더기와 교통카드 간에 전송되는 패킷은 하차정보와 결제정보를 포함하고, 상기 하차정보는 하차시간, 하차지 및 환승 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 교통수단 하차 처리방법.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 교통수단 하차 처리방법은,
    사용자로부터 목적지 정보를 입력받는 단계;
    교통수단 위치정보를 이용하여 교통수단의 다음 도착위치가 사용자로부터 입력받은 목적지에 해당되는지 여부를 판단하는 단계; 및
    교통수단의 다음 도착위치가 사용자로부터 입력받은 목적지에 해당하면, 교통수단이 목적지에 도착하기 이전에, 하차요금 결제와 승하차 확인 인증을 위한 카드 리더기와 교통카드 간의 통신을 중계하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 단말을 이용한 교통수단 하차 처리방법.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 교통수단 하차 처리방법은,
    상기 사용자 단말과 카드 리더기 간에 공유된 비밀 값을 이용하여 상기 카드 리더기에 송신되는 메시지를 암호화하고, 상기 카드 리더기로부터 암호화된 메시지를 수신하여 복호화함에 따라, 상기 사용자 단말과 카드 리더기 간을 인증하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 사용자 단말을 이용한 교통수단 하차 처리방법.
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