KR102150233B1 - 광학 암호통신 시스템의 광학 암호통신 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 제1 단말기, 광원을 포함하는 송신단과, 제2 단말기, 이중슬릿, 스크린, 조도센서를 포함하는 수신단으로 구성되는 광학 암호통신 시스템의 광학 암호통신 방법은, 하나 이상의 파장과 상기 각 파장에 대응하는 암호자리 숫자가 기록된 암호자리 테이블을 상기 제1 단말기 및 상기 제2 단말기가 각각 유지하는 단계; 상기 제1 단말기가 제1 암호자리 숫자를 선정하고, 전송하고자 하는 문자가 상기 제1 암호자리 숫자번째에 대응하여 삽입된 문자열을 생성한 후 상기 제2 단말기로 전송하는 단계; 상기 제1 단말기가 상기 제1 암호자리 숫자에 대응하는 제1 파장을 갖는 빛이 상기 광원으로부터 조사되도록 제어하는 단계; 상기 제1 파장을 갖는 빛이 상기 이중슬릿을 경유하여 상기 스크린으로 도달하면, 상기 조도센서가 상기 스크린 상에서 이동하며 상기 스크린에 투영된 간섭무늬의 간격을 측정하는 단계; 상기 제2 단말기가 상기 측정된 간섭무늬 간격을 통해 상기 제1 파장을 연산하는 단계; 상기 제2 단말기가 상기 연산한 제1 파장에 대응하는 제1 암호자리 숫자를 상기 암호자리 테이블로부터 독출하는 단계; 및 상기 제2 단말기가 상기 문자열에서 상기 독출한 제1 암호자리 숫자번째에 대응하여 삽입된 문자를 독출하고, 상기 독출한 문자를 상기 제1 단말기가 전송한 정보로 채택하는 단계를 포함한다.

Description

광학 암호통신 시스템의 광학 암호통신 방법{METHOD OF CRYPTOGRAPHIC COMMUNICATION USING OPTICAL ELEMENT BY CRYPTOGRAPHIC COMMUNICATION SYSTEM USING OPTICAL ELEMENT}
본 발명은 광학 암호통신 시스템의 광학 암호통신 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 송신단이 빛과 암호문을 수신단으로 전송하면 수신단은 빛을 이중슬릿으로 통과시켜 발생하는 간섭무늬 간격 측정과 빛의 파장 연산을 통해 암호키를 획득한 후 상기 암호문을 해독하는 광학 암호통신 시스템의 광학 암호통신 방법에 관한 것이다.
최근 유무선 통신기술이 급속히 발전하고 다양한 통신서비스가 널리 보급됨에 따라 통신망의 보안문제가 매우 중요한 과제로 대두되고 있다. 특히, 국가, 기업, 금융과 관련된 비밀보호 및 개인정보 보호 측면에서 통신망의 보안은 그 중요성이 점점 더 증대되고 있다. 4차산업혁명이 진행중인 상황에서 정보는 매우 큰 가치를 갖고 개인의 정보는 재화로 인식되어 통신으로 거래되고 있는 실정이다.
정보의 안전한 전송이 매우 중요한 가치로 부각됨에 따라 이를 구현하는 암호화 기술이 중요한 주제로 떠오르고 있다. 그러나 현재 통용되고 있는 전기적 신호를 암호화 기술은 여러 취약점을 보이고 있어 해킹의 피해를 야기하는 등 완벽한 보안을 보장하지 못하는 많은 문제점을 안고 있다. 또한, 최근 크게 주목받고 있는 양자암호 (Quantum Cryptography) 기술은 그 안전성을 자연의 기본법칙인 양자역학의 원리에 의해서 보장하므로 도청이나 감청의 방지 측면에서 뛰어난 보안을 보장하는 기술이다. 즉, 양자암호 기술은 송신자와 수신자 사이에 전송데이터를 암호화 및 복호화하는데 사용할 수 있는 비밀 암호 키(secret key)를 양자 복제 불가능성(Nocloning theorem) 등과 같은 양자물리학의 법칙에 기초하여 안전하게 분배하는 기술로서 양자 키분배 (Quantum Key Distribution: QKD) 기술로도 알려져 있다.
그러나 이러한 양자암호 기술은 양자 컴퓨터 등의 미개발 등 아직 개발이 진행되는 중이어서 완전하게 구현되지 못하고 있는 실정이며, 더욱이 비용이 매우 비싸기 때문에 현재 암호화 기술로 대중이 이용하기란 거의 불가능한 상태이다. 따라서, 기존의 전기적 신호를 통한 암호화 기술에 양자암호 등의 물리적인 신호를 통한 암호화 기술을 접목하여 보다 안전하게 정보를 전달함으로써 대중이 쉽게 구현할 수 있으면서도 보안을 극대화할 수 있는 암호통신 기술의 개발이 요구되고 있다.
한국공개특허 제2018-0056204호, 2018.05.28. 공개
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 송신단이 빛과 암호문을 수신단으로 전송하면 수신단은 빛을 이중슬릿으로 통과시켜 발생하는 간섭무늬 간격 측정과 빛의 파장 연산을 통해 암호키를 획득한 후 상기 암호문을 해독하는 광학 암호통신 시스템의 광학 암호통신 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 이루고 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 제1 단말기, 광원을 포함하는 송신단과, 제2 단말기, 이중슬릿, 스크린, 조도센서를 포함하는 수신단으로 구성되는 광학 암호통신 시스템의 광학 암호통신 방법은, 하나 이상의 파장과 상기 각 파장에 대응하는 암호자리 숫자가 기록된 암호자리 테이블을 상기 제1 단말기 및 상기 제2 단말기가 각각 유지하는 단계; 상기 제1 단말기가 제1 암호자리 숫자를 선정하고, 전송하고자 하는 문자가 상기 제1 암호자리 숫자번째에 대응하여 삽입된 문자열을 생성한 후 상기 제2 단말기로 전송하는 단계; 상기 제1 단말기가 상기 제1 암호자리 숫자에 대응하는 제1 파장을 갖는 빛이 상기 광원으로부터 조사되도록 제어하는 단계; 상기 제1 파장을 갖는 빛이 상기 이중슬릿을 경유하여 상기 스크린으로 도달하면, 상기 조도센서가 상기 스크린 상에서 이동하며 상기 스크린에 투영된 간섭무늬의 간격을 측정하는 단계; 상기 제2 단말기가 상기 측정된 간섭무늬 간격을 통해 상기 제1 파장을 연산하는 단계; 상기 제2 단말기가 상기 연산한 제1 파장에 대응하는 제1 암호자리 숫자를 상기 암호자리 테이블로부터 독출하는 단계; 및 상기 제2 단말기가 상기 문자열에서 상기 독출한 제1 암호자리 숫자번째에 대응하여 삽입된 문자를 독출하고, 상기 독출한 문자를 상기 제1 단말기가 전송한 정보로 채택하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 제1 단말기, 광원을 포함하는 송신단과, 제2 단말기, 이중슬릿, 스크린, 조도센서를 포함하는 수신단으로 구성되는 광학 암호통신 시스템의 광학 암호통신 방법에 있어서, 상기 제1 단말기와 상기 제2 단말기는 유무선 통신망으로 연결되고, 상기 제1 광원은 파장가변 레이저 장치이며, 상기 송신단의 상기 제1 광원에서 나오는 빛은 광케이블을 통해 상기 수신단의 상기 이중슬릿을 경유하여 상기 스크린으로 도달하고, 상기 조도센서는 상기 스크린 상에서 이동하며 광도를 연속 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 제1 단말기, 광원을 포함하는 송신단과, 제2 단말기, 이중슬릿, 스크린, 조도센서를 포함하는 수신단으로 구성되는 광학 암호통신 시스템의 광학 암호통신 방법에 있어서, 상기 제2 단말기는 상기 이중슬릿과 상기 스크린 간의 거리정보와 상기 이중슬릿의 간격정보를 유지하고, "간섭무늬 간격 = ((파장)*(이중슬릿과 스크린 거리))/이중슬릿 간격"의 공식을 통해 상기 측정된 간섭무늬 간격을 이용하여 상기 제1 파장을 연산하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 제1 단말기, 제1 광원, 제1 이중슬릿, 제1 스크린, 제1 조도센서를 포함하는 송신단과, 제2 단말기, 제2 광원, 제2 이중슬릿, 제2 스크린, 제2 조도센서를 포함하는 수신단으로 구성되는 광학 암호통신 시스템의 광학 암호통신 방법은, 하나 이상의 파장과 상기 각 파장에 대응하는 암호키가 기록된 암호키 테이블을 상기 제1 단말기 및 상기 제2 단말기가 각각 유지하는 단계; 상기 제1 단말기가 상기 제1 암호키를 선정하고, 상기 제1 암호키에 대응하는 제1 파장을 갖는 빛이 상기 제1 광원으로부터 조사되도록 제어하는 단계; 상기 제1 파장을 갖는 빛이 상기 제2 이중슬릿을 경유하여 상기 제2 스크린으로 도달하면, 상기 제2 조도센서가 상기 제2 스크린 상에서 이동하며 상기 제2 스크린에 투영된 간섭무늬의 간격을 측정하는 단계; 상기 제2 단말기가 상기 측정된 간섭무늬 간격을 통해 상기 제1 파장을 연산하고, 상기 연산한 제1 파장에 대응하는 제1 암호키를 상기 암호키 테이블로부터 독출하는 단계; 상기 제2 단말기가 상기 제1 파장을 갖는 빛이 상기 제2 광원으로부터 조사되도록 제어하는 단계; 상기 제1 파장을 갖는 빛이 상기 제1 이중슬릿을 경유하여 상기 제1 스크린으로 도달하면, 상기 제1 조도센서가 상기 제1 스크린 상에서 상기 제1 암호키의 거리만큼 이동하면서 상기 제1 스크린에 투영된 간섭무늬의 개수를 측정하는 단계; 상기 제1 단말기가 전송하고자 하는 문자가 상기 간섭무늬 개수번째에 대응하여 삽입된 문자열을 생성하고, 상기 문자열을 상기 제2 단말기로 전송하는 단계; 상기 제2 조도센서가 상기 제2 스크린 상에서 상기 제1 암호키의 거리만큼 이동하면서 상기 제2 스크린에 투영된 간섭무늬의 개수를 측정하는 단계; 및 상기 제2 단말기가 상기 문자열에서 상기 제2 조도센서가 측정한 간섭무늬 개수번째에 대응하여 삽입된 문자를 독출하고, 상기 독출한 문자를 상기 제1 단말기가 전송한 정보로 채택하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 제1 단말기, 제1 광원, 제1 이중슬릿, 제1 스크린, 제1 조도센서를 포함하는 송신단과, 제2 단말기, 제2 광원, 제2 이중슬릿, 제2 스크린, 제2 조도센서를 포함하는 수신단으로 구성되는 광학 암호통신 시스템의 광학 암호통신 방법에 있어서, 상기 제1 단말기와 상기 제2 단말기는 유무선 통신망으로 연결되고, 상기 제1 광원과 상기 제2 광원은 파장가변 레이저 장치이며, 상기 제1 광원에서 나오는 빛은 광케이블을 통해 상기 제2 이중슬릿을 경유하여 상기 제2 스크린으로 도달하며, 상기 제2 조도센서는 상기 제2 스크린 상에서 이동하며 광도를 연속 측정하고, 상기 제2 광원에서 나오는 빛은 광케이블을 통해 상기 제1 이중슬릿을 경유하여 상기 제1 스크린으로 도달하며, 상기 제1 조도센서는 상기 제1 스크린 상에서 이동하며 광도를 연속 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 제1 단말기, 제1 광원, 제1 이중슬릿, 제1 스크린, 제1 조도센서를 포함하는 송신단과, 제2 단말기, 제2 광원, 제2 이중슬릿, 제2 스크린, 제2 조도센서를 포함하는 수신단으로 구성되는 광학 암호통신 시스템의 광학 암호통신 방법에 있어서, 상기 제2 단말기는 상기 이중슬릿과 상기 스크린 간의 거리정보와 상기 이중슬릿의 간격정보를 유지하고, "간섭무늬 간격 = ((파장)*(이중슬릿과 스크린 거리))/이중슬릿 간격"의 공식을 통해 상기 측정된 간섭무늬 간격을 이용하여 상기 제1 파장을 연산하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 광학 암호통신 시스템의 광학 암호통신 방법에 따르면, 송신단은 암호문은 전기적 신호를 통해 수신단으로 전송하고 암호키는 빛이라는 물리적 신호를 통해 수신단으로 전송함으로써 암호키의 해킹이 불가능한 극대화된 보안을 보장하는 통신기술을 구현하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 광학 암호통신 시스템의 광학 암호통신 방법에 따르면, 광원, 이중슬릿, 조도센서 등의 간단한 장비만으로도 물리적 신호를 통해 안전하게 암호키를 전송함으로써 일반대중이 적은 비용으로도 양자암호 기술과 대등한 보안을 보장하는 통신을 사용할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광학 암호통신 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광학 암호통신 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 암호통신 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 암호통신 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광학 암호통신 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 광학 암호통신 시스템은, 제1 단말기(111), 광원(112)을 포함하는 송신단과, 제2 단말기(121), 이중슬릿(122), 스크린(123), 조도센서(124)를 포함하는 수신단으로 구성된다. 제1 단말기(111)와 제2 단말기(121)는 서로 유무선 통신망으로 연결되는 컴퓨팅 디바이스로 구현될 수 있다. 제1 단말기(111)는 광원(112)의 동작을 제어하고, 제2 단말기(121)는 조도센서(124)의 동작을 제어할 수 있다.
광원(112)은 광케이블을 통해 수신단의 이중슬릿(122)과 연결된다. 광원(112)은 조사하는 빛의 파장을 가변하는 장치로 구현될 수 있는데, 예를 들어 파장가변 레이저 장치로 구현될 수 있다. 송신단의 광원(112)에서 나오는 빛은 광케이블을 통해 수신단의 이중슬릿(122)을 경유하여 스크린(123)으로 도달하여 투영된다. 조도센서(124)는 스크린(124) 상에서 이동하며 광도를 연속 측정한다. 이를 위하여 조도센서(123)는 모터를 구성으로 포함할 수 있고, 제2 단말기(121)는 상기 모터를 통해 조도센서(123)의 이동을 제어할 수 있다. 제2 단말기(121)는 이중슬릿(122)의 양 슬릿 간의 간격정보와 스크린(124)과 이중슬릿(122) 간의 거리정보가 기록된 메모리를 포함한다.
제1 단말기(111)와 제2 단말기(121)는 각각 암호자리 테이블을 유지한다. 상기 암호자리 테이블에는 하나 이상의 파장과 상기 각 파장에 대응하는 암호자리 숫자가 기록된다. 예를 들어 파장 λ1에 대응하여 7이라는 암호자리 숫자가 기록될 수 있고, 파장 λ2에 대응하여 13이라는 암호자리 숫자가 기록될 수 있다. 제1 단말기(111)와 제2 단말기(121)는 서로 동일한 암호자리 테이블을 유지한다.
제1 단말기(111)는 상기 암호자리 테이블에 기록된 암호자리 숫자 중 하나인 제1 암호자리 숫자를 선정한다. 제1 단말기(111)는 관리자의 선택입력에 의해 상기 제1 암호자리 숫자를 선정할 수 있고, 특정 알고리즘에 따라 상기 제1 암호자리 숫자를 선정할 수도 있으며, 상기 제1 암호자리 숫자를 무작위로 선정할 수도 있다.
제1 단말기(111)는 상기 전송하고자 하는 문자가 상기 제1 암호자리 숫자번째에 대응하여 삽입된 문자열을 생성한 후 유무선 통신망을 통해 제2 단말기(121)로 전송한다. 예를 들어 전송하고자 하는 문자가 "h"이고 제1 암호자리 숫자가 7인 경우, 제1 단말기(111)는 "aljs45hsle8mwe"이라는 문자열을 생성할 수 있다. 즉 상기 문자열에서 전송하고자 하는 문자 "h"는 제1 암호자리 숫자인 7번째 자리에 삽입될 수 있다.
또한 문자 "h"는 제1 암호자리 숫자 다음번째인 8번째 자리에 삽입될 수도 있으며, 제1 암호자리 숫자 이전번째인 6번째 자리에 삽입될 수도 있는 등, 제1 암호자리 숫자에 대응하는 다양한 방식으로 문자열에 삽입될 수 있다. 또한, 제1 단말기(111)가 전송하는 정보와 생성하는 문자열은 문자에 국한되는 것이 아니라 숫자나 이미지 등 다양한 형태의 정보로 구현될 수 있다. 상기 문자열의 전송과 함께, 제1 단말기(111)는 상기 제1 암호자리 숫자에 대응하는 제1 파장을 상기 암호자리 테이블로부터 판독하고, 상기 제1 파장을 갖는 빛이 광원(112)으로부터 조사되도록 제어한다.
상기 제1 파장을 갖는 빛은 광케이블을 통해 수신단의 이중슬릿(122)를 경유하여 스크린(123)으로 도달한다. 상기 제1 파장을 갖는 빛이 이중슬릿(122)을 통과하여 스크린(123)에 도달하였기 때문에 스크린(123)에는 간섭무늬가 투영된다.
조도센서(124)는 스크린(123) 상에서 이동하며 연속하여 광도를 측정한다. 조도센서(123)가 연속적으로 측정하는 광도 값을 통해 제2 단말기(121)는 간섭무늬 간의 간격을 측정한다. 스크린(123)에 투영되는 간섭무늬는 밝은 무늬와 어두운 무늬로 구성된다. 조도센서(124)가 이동하면서 밝은 무늬에서는 광도 값이 크게 측정될 것이고 어두운 무늬에서는 광도 값이 작게 측정될 것이므로, 조도센서(124)가 연속하여 측정하는 광도 값은 일종의 sin 곡선으로 구현될 수 있다. 제2 단말기(121)는 조도센서(124)의 이동속도와, 조도센서(124)가 피크 광도 값을 측정한 후 다음 피크 광도 값을 측정하기까지 소요된 시간을 이용하여 상기 간섭무늬 간격을 측정할 수 있다.
제2 단말기(121)는 상기 측정한 간섭무늬 간격을 통해 상기 제1 파장을 연산한다. 상기 제1 파장은 수학식 1을 통해 연산될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112020041366444-pat00001
Δx: 간섭무늬 간격, λ: 파장,
l: 이중슬릿과 스크린 거리, d: 이중슬릿 간격
제2 단말기(121)는 상기 연산한 제1 파장에 대응하는 제1 암호자리 숫자를 상기 암호자리 테이블로부터 독출한다. 제2 단말기(121)는 제1 단말기(111)로부터 상기 수신한 상기 문자열에서 상기 제1 암호자리 숫자번째에 대응하여 삽입된 문자를 독출하고 이 문자를 제1 단말기(111)가 전송한 정보로 채택한다. 예를 들어 제1 단말기(111)가 전송한 "aljs45hsle8mwe"이라는 문자열에서 상기 제1 암호자리 숫자인 7번째에 삽입된 문자 "h"를 제1 단말기(111)가 전송한 정보로 채택하고 나머지 문자는 폐기할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광학 암호통신 방법의 흐름을 도시한 순서도이다. 본 발명의 일실시예에 따른 광학 암호통신 방법은 제1 단말기, 광원을 포함하는 송신단과, 제2 단말기, 이중슬릿, 스크린, 조도센서를 포함하는 수신단으로 구성되는 광학 암호통신 시스템에 의해 구현될 수 있다.
송신단의 제1 단말기와 수신단의 제2 단말기는 하나 이상의 파장과 상기 각 파장에 대응하는 암호자리 숫자가 기록된 암호자리 테이블을 각각 유지한다(단계(211)). 상기 제1 단말기는 제1 암호자리 숫자를 선정하고(단계(212)), 전송하고자 하는 문자가 상기 제1 암호자리 숫자번째에 대응하여 삽입된 문자열을 생성한 후(단계(213)), 상기 제2 단말기로 상기 문자열을 전송한다(단계(214)).
상기 제1 단말기는 상기 제1 암호자리 숫자에 대응하는 제1 파장을 상기 암호자리 테이블로부터 독출하고(단계(215)), 상기 제1 파장을 갖는 빛이 상기 광원으로부터 조사되도록 제어한다(단계(216)).
상기 제1 파장을 갖는 빛이 수신단의 이중슬릿을 경유하여 스크린으로 도달하면, 상기 조도센서는 상기 스크린 상에서 이동하며 상기 스크린에 투영된 간섭무늬의 간격을 측정한다(단계(217)).
상기 제2 단말기는 상기 측정된 간섭무늬 간격을 통해 상기 제1 파장을 연산한다(단계(218)). 단계(218)에서 상기 제2 단말기는 상기 이중슬릿과 상기 스크린 간의 거리정보와 상기 이중슬릿의 간격정보를 유지하고, "간섭무늬 간격 = ((파장)*(이중슬릿과 스크린 거리))/이중슬릿 간격"의 공식을 통해 상기 측정된 간섭무늬 간격을 이용하여 상기 제1 파장을 연산할 수 있다.
상기 제2 단말기는 상기 연산한 제1 파장에 대응하는 제1 암호자리 숫자를 상기 암호자리 테이블로부터 독출한다(단계(219)). 상기 제2 단말기는 단계(214)에서 상기 제1 단말기로부터 수신한 상기 문자열이 포함하는 문자들 중, 상기 제1 암호자리 숫자번째에 대응하여 삽입된 문자를 독출하고, 상기 독출한 문자를 상기 제1 단말기가 전송한 정보로 채택한다(단계(220)).
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 암호통신 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 암호통신 시스템은 제1 단말기(311), 제1 광원(312), 제1 이중슬릿(313), 제1 스크린(314), 제1 조도센서(315)를 포함하는 송신단과, 제2 단말기(321), 제2 광원(322), 제2 이중슬릿(323), 제2 스크린(324), 제2 조도센서(325)를 포함하는 수신단으로 구성된다.
제1 단말기(311)와 제2 단말기(321)는 서로 유무선 통신망으로 연결되는 컴퓨팅 디바이스로 구현될 수 있다. 제1 단말기(311)는 제1 광원(312)의 동작을 제어한다. 제1 광원(312)은 광케이블을 통해 수신단의 제2 이중슬릿(323)과 연결된다. 제1 광원(312)은 조사하는 빛의 파장을 가변하는 장치로 구현될 수 있는데, 예를 들어 파장가변 레이저 장치로 구현될 수 있다. 송신단의 제1 광원(312)에서 나오는 빛은 광케이블을 통해 수신단의 제2 이중슬릿(323)을 경유하여 제2 스크린(324)으로 도달하여 투영된다. 제2 조도센서(325)는 제2 스크린(324) 상에서 이동하며 광도를 연속 측정한다. 이를 위하여 제2 조도센서(325)는 모터를 구성으로 포함할 수 있고, 제2 단말기(321)는 상기 모터를 통해 제2 조도센서(325)의 이동을 제어할 수 있다. 제2 단말기(321)는 제2 이중슬릿(323)의 양 슬릿 간의 간격정보와 제2 스크린(324)과 제2 이중슬릿(323) 간의 거리정보가 기록된 메모리를 포함한다.
제2 단말기(321)는 제2 광원(322)의 동작을 제어한다. 제2 광원(322)은 광케이블을 통해 송신단의 제1 이중슬릿(323)과 연결된다. 제2 광원(322)은 조사하는 빛의 파장을 가변하는 장치로 구현될 수 있는데, 예를 들어 파장가변 레이저 장치로 구현될 수 있다. 수신단의 제2 광원(322)에서 나오는 빛은 광케이블을 통해 송신단의 제1 이중슬릿(313)을 경유하여 제1 스크린(314)으로 도달하여 투영된다. 제1 조도센서(315)는 제1 스크린(314) 상에서 이동하며 광도를 연속 측정한다. 이를 위하여 제1 조도센서(315)는 모터를 구성으로 포함할 수 있고, 제1 단말기(311)는 상기 모터를 통해 제1 조도센서(315)의 이동을 제어할 수 있다. 제1 단말기(311)는 제1 이중슬릿(313)의 양 슬릿 간의 간격정보와 제1 스크린(314)과 제1 이중슬릿(313) 간의 거리정보가 기록된 메모리를 포함한다.
제1 단말기(311)와 제2 단말기(321)는 하나 이상의 파장과 상기 각 파장에 대응하는 암호키가 기록된 암호키 테이블을 각각 유지한다. 예를 들어 파장 λ1에 대응하여 5라는 암호키 숫자가 기록될 수 있고, 파장 λ2에 대응하여 9라는 암호키 숫자가 기록될 수 있다. 제1 단말기(111)와 제2 단말기(121)는 서로 동일한 암호키 테이블을 유지한다.
제1 단말기(311)는 상기 암호키 테이블에 기록된 암호키 중 하나인 제1 암호키를 선정한다. 제1 단말기(311)는 관리자의 선택입력에 의해 상기 제1 암호키를 선정할 수 있고, 특정 알고리즘에 따라 상기 제1 암호키를 선정할 수도 있으며, 상기 제1 암호키를 무작위로 선정할 수도 있다. 제1 단말기(311)는 상기 제1 암호키에 대응하는 제1 파장을 상기 암호키 테이블로부터 판독하고, 상기 제1 파장을 갖는 빛이 광원(312)으로부터 조사되도록 제어한다.
상기 제1 파장을 갖는 빛은 광케이블을 통해 수신단의 제2 이중슬릿(323)을 경유하여 제2 스크린(324)으로 도달한다. 상기 제1 파장을 갖는 빛이 제2 이중슬릿(323)을 통과하여 제2 스크린(324)에 도달하였기 때문에 제2 스크린(324)에는 간섭무늬가 투영된다.
제2 조도센서(325)가 제2 스크린(324) 상에서 이동하며 상기 제2 스크린에 투영된 간섭무늬의 간격을 측정한다.
제2 조도센서(325)는 제2 스크린(324) 상에서 이동하며 연속하여 광도를 측정한다. 제2 조도센서(325)가 연속적으로 측정하는 광도 값을 통해 제2 단말기(321)는 간섭무늬 간의 간격을 측정한다. 제2 스크린(324)에 투영되는 간섭무늬는 밝은 무늬와 어두운 무늬로 구성된다. 제2 조도센서(325)가 이동하면서 밝은 무늬에서는 광도 값이 크게 측정될 것이고 어두운 무늬에서는 광도 값이 작게 측정될 것이므로, 제2 조도센서(325)가 연속하여 측정하는 광도 값은 일종의 sin 곡선으로 구현될 수 있다. 제2 단말기(321)는 제2 조도센서(325)의 이동속도와, 제2 조도센서(325)가 피크 광도 값을 측정한 후 다음 피크 광도 값을 측정하기까지 소요된 시간을 이용하여 상기 간섭무늬 간격을 측정할 수 있다.
제2 단말기(321)는 상기 측정된 간섭무늬 간격을 통해 상기 제1 파장을 연산한다. 상기 제1 파장은 상술한 수학식 1을 통해 연산될 수 있다. 제2 단말기(321)는 상기 연산한 제1 파장에 대응하는 제1 암호키를 상기 암호키 테이블로부터 독출한다.
제2 단말기(321)는 상기 제1 파장을 갖는 빛이 제2 광원(322)으로부터 조사되도록 제어한다. 상기 제1 파장을 갖는 빛은 광케이블을 통해 송신단의 제1 이중슬릿(313)을 경유하여 제1 스크린(314)으로 도달한다. 상기 제1 파장을 갖는 빛이 제1 이중슬릿(313)을 통과하여 제1 스크린(314)에 도달하였기 때문에 제1 스크린(314)에는 간섭무늬가 투영된다.

제1 조도센서(315)는 제1 스크린(314) 상에서 상기 제1 암호키 숫자에 대응하는 거리만큼 이동하면서 제1 스크린(314)에 투영된 간섭무늬 개수를 측정한다. 앞서 설명한 바와 같이, 제1 단말기(311)와 제2 단말기(321)가 각각 유지하는 암호키 테이블에는 하나 이상의 파장과 각 파장에 대응하는 암호키가 기록되는데, 상기 암호키는 숫자로 기록될 수 있다. 따라서, 제1 조도센서(315)는 제1 파장에 대응하여 암호키 테이블에 기록된 제1 암호키 숫자에 대응하는 거리만큼 이동하면서 간섭무늬 개수를 측정한다. 제1 조도센서(315)는 선정된 이동속도와 이동시간의 연산을 통해 제1 암호키 숫자에 대응하는 거리만큼 이동할 수 있다. 제1 암호키 숫자에 대응하는 거리는 밀리미터, 센티미터, 미터 등 스크린의 크기를 고려한 관리자의 판단에 따라 다양한 단위 값으로 구현될 수 있다. 제1 스크린(314)에 투영되는 간섭무늬는 밝은 무늬와 어두운 무늬로 구성된다. 제1 조도센서(315)가 이동하면서 밝은 무늬에서는 광도 값이 크게 측정될 것이고 어두운 무늬에서는 광도 값이 작게 측정될 것이므로, 제1 조도센서(315)가 연속하여 측정하는 광도 값은 일종의 sin 곡선으로 구현될 수 있다. 따라서, 제1 조도센서(315)가 상기 제1 암호키 숫자에 대응하는 거리만큼 이동하면서 감지한 광도 값 곡선의 피크 수가 간섭무늬의 개수로 측정될 수 있다.
제1 단말기(311)는 전송하고자 하는 문자가 상기 간섭무늬 개수번째에 대응하여 삽입된 문자열을 생성하고 이를 제2 단말기로 전송한다.

제2 조도센서(325)는 제2 스크린(324) 상에서 상기 제1 암호키 숫자에 대응하는 거리만큼 이동하면서 제2 스크린(324)에 투영된 간섭무늬 개수를 측정한다. 측정 방법은 앞서 제1 조도센서(315)를 통해 설명한 바와 동일하게 구현될 수 있다.
제2 단말기(321)는 제1 단말기(311)로부터 수신한 상기 문자열에서 제2 조도센서(325)가 측정한 간섭무늬 개수번째에 삽입된 문자를 독출하고, 이를 제1 단말기(311)가 전송한 정보로 채택한 후 나머지 문자는 폐기할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 암호통신 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 암호통신 방법은, 제1 단말기, 제1 광원, 제1 이중슬릿, 제1 스크린, 제1 조도센서를 포함하는 송신단과, 제2 단말기, 제2 광원, 제2 이중슬릿, 제2 스크린, 제2 조도센서를 포함하는 수신단으로 구성되는 광학 암호통신 시스템에 의해 구현될 수 있다.
상기 제1 단말기 및 상기 제2 단말기는 하나 이상의 파장과 상기 각 파장에 대응하는 암호키가 기록된 암호키 테이블을 각각 유지한다(단계(411)). 상기 제1 단말기는 제1 암호키를 선정하고, 상기 제1 암호키에 대응하는 제1 파장을 갖는 빛이 상기 제1 광원으로부터 조사되도록 제어한다(단계(412)).
상기 제1 파장을 갖는 빛이 상기 제2 이중슬릿을 경유하여 상기 제2 스크린으로 도달하면, 상기 제2 조도센서는 상기 제2 스크린 상에서 이동하며 상기 제2 스크린에 투영된 간섭무늬의 간격을 측정한다(단계(413)).
상기 제2 단말기는 상기 측정된 간섭무늬 간격을 통해 상기 제1 파장을 연산하고, 상기 연산한 제1 파장에 대응하는 제1 암호키를 상기 암호키 테이블로부터 독출한다(단계(414)).
상기 제2 단말기는 상기 제1 파장을 갖는 빛이 상기 제2 광원으로부터 조사되도록 제어한다(단계(415)). 상기 제1 파장을 갖는 빛이 상기 제1 이중슬릿을 경유하여 상기 제1 스크린으로 도달하면, 상기 제1 조도센서는 상기 제1 스크린 상에서 상기 제1 암호키의 거리만큼 이동하면서 상기 제1 스크린에 투영된 간섭무늬의 개수를 측정한다(단계(416)).
상기 제1 단말기는 전송하고자 하는 문자가 상기 간섭무늬 개수번째에 대응하여 삽입된 문자열을 생성하고, 상기 문자열을 상기 제2 단말기로 전송한다(단계(417)).
상기 제2 조도센서는 상기 제2 스크린 상에서 상기 제1 암호키의 거리만큼 이동하면서 상기 제2 스크린에 투영된 간섭무늬의 개수를 측정한다(단계(418)). 상기 제2 단말기는 상기 제1 단말기로부터 수신한 상기 문자열에서 상기 제2 조도센서가 측정한 간섭무늬 개수번째에 대응하여 삽입된 문자를 독출하고, 상기 독출한 문자를 상기 제1 단말기가 전송한 정보로 채택한다(단계(419)).
지금까지 상술한 광학 암호통신 시스템의 구성과 그에 따른 광학 암호통신 방법에 따라, 송신단은 암호문은 전기적 신호를 통해 수신단으로 전송하고 암호키는 빛이라는 물리적 신호를 통해 수신단으로 전송함으로써 암호키의 해킹이 불가능한 극대화된 보안을 보장하는 통신기술을 구현할 수 있다. 또한, 광원, 이중슬릿, 조도센서 등의 간단한 장비만으로도 물리적 신호를 통해 안전하게 암호키를 전송함으로써 일반대중이 적은 비용으로도 양자암호 기술과 대등한 보안을 보장하는 통신을 사용할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 광학 암호통신 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. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
111: 제1 단말기
1112: 광원
1121: 제2 단말기
122: 이중슬릿
123: 스크린
124: 조도센서

Claims (6)

  1. 제1 단말기, 광원을 포함하는 송신단과, 제2 단말기, 이중슬릿, 스크린, 조도센서를 포함하는 수신단으로 구성되는 광학 암호통신 시스템의 광학 암호통신 방법에 있어서,
    하나 이상의 파장과 상기 각 파장에 대응하는 암호자리 숫자가 기록된 암호자리 테이블을 상기 제1 단말기 및 상기 제2 단말기가 각각 유지하는 단계;
    상기 제1 단말기가 제1 암호자리 숫자를 선정하고, 전송하고자 하는 문자가 상기 제1 암호자리 숫자번째에 대응하여 삽입된 문자열을 생성한 후 상기 제2 단말기로 전송하는 단계;
    상기 제1 단말기가 상기 제1 암호자리 숫자에 대응하는 제1 파장을 갖는 빛이 상기 광원으로부터 조사되도록 제어하는 단계;
    상기 제1 파장을 갖는 빛이 상기 이중슬릿을 경유하여 상기 스크린으로 도달하면, 상기 조도센서가 상기 스크린 상에서 이동하며 상기 스크린에 투영된 간섭무늬의 간격을 측정하는 단계;
    상기 제2 단말기가 상기 측정된 간섭무늬 간격을 통해 상기 제1 파장을 연산하는 단계;
    상기 제2 단말기가 상기 연산한 제1 파장에 대응하는 제1 암호자리 숫자를 상기 암호자리 테이블로부터 독출하는 단계; 및
    상기 제2 단말기가 상기 문자열에서 상기 독출한 제1 암호자리 숫자번째에 대응하여 삽입된 문자를 독출하고, 상기 독출한 문자를 상기 제1 단말기가 전송한 정보로 채택하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 암호통신 시스템의 광학 암호통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단말기와 상기 제2 단말기는 유무선 통신망으로 연결되고, 상기 광원은 파장가변 레이저 장치이며, 상기 송신단의 상기 광원에서 나오는 빛은 광케이블을 통해 상기 수신단의 상기 이중슬릿을 경유하여 상기 스크린으로 도달하고, 상기 조도센서는 상기 스크린 상에서 이동하며 광도를 연속 측정하는 것을 특징으로 하는 광학 암호통신 시스템의 광학 암호통신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단말기는 상기 이중슬릿과 상기 스크린 간의 거리정보와 상기 이중슬릿의 간격정보를 유지하고, "간섭무늬 간격 = ((파장)*(이중슬릿과 스크린 거리))/이중슬릿 간격"의 공식을 통해 상기 측정된 간섭무늬 간격을 이용하여 상기 제1 파장을 연산하는 것을 특징으로 하는 광학 암호통신 시스템의 광학 암호통신 방법.
  4. 제1 단말기, 제1 광원, 제1 이중슬릿, 제1 스크린, 제1 조도센서를 포함하는 송신단과, 제2 단말기, 제2 광원, 제2 이중슬릿, 제2 스크린, 제2 조도센서를 포함하는 수신단으로 구성되는 광학 암호통신 시스템의 광학 암호통신 방법에 있어서,
    하나 이상의 파장과 상기 각 파장에 대응하는 암호키 숫자가 기록된 암호키 테이블을 상기 제1 단말기 및 상기 제2 단말기가 각각 유지하는 단계;
    상기 제1 단말기가 제1 암호키 숫자를 선정하고, 상기 제1 암호키 숫자에 대응하는 제1 파장을 갖는 빛이 상기 제1 광원으로부터 조사되도록 제어하는 단계;
    상기 제1 파장을 갖는 빛이 상기 제2 이중슬릿을 경유하여 상기 제2 스크린으로 도달하면, 상기 제2 조도센서가 상기 제2 스크린 상에서 이동하며 상기 제2 스크린에 투영된 간섭무늬의 간격을 측정하는 단계;
    상기 제2 단말기가 상기 측정된 간섭무늬 간격을 통해 상기 제1 파장을 연산하고, 상기 연산한 제1 파장에 대응하는 제1 암호키 숫자를 상기 암호키 테이블로부터 독출하는 단계;
    상기 제2 단말기가 상기 제1 파장을 갖는 빛이 상기 제2 광원으로부터 조사되도록 제어하는 단계;
    상기 제1 파장을 갖는 빛이 상기 제1 이중슬릿을 경유하여 상기 제1 스크린으로 도달하면, 상기 제1 조도센서가 상기 제1 스크린 상에서 상기 제1 암호키 숫자에 대응하는 거리만큼 이동하면서 상기 제1 스크린에 투영된 간섭무늬의 개수를 측정하는 단계;
    상기 제1 단말기가 전송하고자 하는 문자가 상기 간섭무늬 개수번째에 대응하여 삽입된 문자열을 생성하고, 상기 문자열을 상기 제2 단말기로 전송하는 단계;
    상기 제2 조도센서가 상기 제2 스크린 상에서 상기 제1 암호키 숫자에 대응하는 거리만큼 이동하면서 상기 제2 스크린에 투영된 간섭무늬의 개수를 측정하는 단계; 및
    상기 제2 단말기가 상기 문자열에서 상기 제2 조도센서가 측정한 간섭무늬 개수번째에 대응하여 삽입된 문자를 독출하고, 상기 독출한 문자를 상기 제1 단말기가 전송한 정보로 채택하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 암호통신 시스템의 광학 암호통신 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 단말기와 상기 제2 단말기는 유무선 통신망으로 연결되고, 상기 제1 광원과 상기 제2 광원은 파장가변 레이저 장치이며,
    상기 제1 광원에서 나오는 빛은 광케이블을 통해 상기 제2 이중슬릿을 경유하여 상기 제2 스크린으로 도달하며, 상기 제2 조도센서는 상기 제2 스크린 상에서 이동하며 광도를 연속 측정하고,
    상기 제2 광원에서 나오는 빛은 광케이블을 통해 상기 제1 이중슬릿을 경유하여 상기 제1 스크린으로 도달하며, 상기 제1 조도센서는 상기 제1 스크린 상에서 이동하며 광도를 연속 측정하는 것을 특징으로 하는 광학 암호통신 시스템의 광학 암호통신 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 단말기는 상기 이중슬릿과 상기 스크린 간의 거리정보와 상기 이중슬릿의 간격정보를 유지하고, "간섭무늬 간격 = ((파장)*(이중슬릿과 스크린 거리))/이중슬릿 간격"의 공식을 통해 상기 측정된 간섭무늬 간격을 이용하여 상기 제1 파장을 연산하는 것을 특징으로 하는 광학 암호통신 시스템의 광학 암호통신 방법.
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