KR102275443B1 - 스마트폰 및 lea를 이용한 스마트 도어락 장치의 제어방법 - Google Patents

스마트폰 및 lea를 이용한 스마트 도어락 장치의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스마트 도어락 장치에 관한 것으로서, 특히 스마트폰에 구비된 블루투스 모듈 또는 스마트폰에 설치되는 스마트폰 어플리케이션의 키신호를 LEA(Light Encreption Algorism)를 이용하여 암호화하여 등록사용자에 대해 도어락의 잠금을 해제하는 스마트폰 및 LEA를 이용한 스마트 도어락 장치의 제어방법에 관한 것이다.
종래에는 도어락 장치는 몰래 카메라 또는 지문 흔적 인식 등의 방법으로 제3자가 쉽게 얻을 수 있는 문제점이 있는 바, 이를 개선하기 위해 제안된 본 발명은 스마트 도어락 장치(200)와 일정거리 이내에 사용자의 스마트폰(100)이 인접하면 동작대기 상태(wake up)로 전환되는 단계(S10); 스마트폰(100)의 씨피유(110)에서는 블루투스 모듈을 온(ON)으로 전환(S20) 또는 스마트폰 어플리케이션(120)을 실행하는 단계(S21); LEA(Light Encreption Algorism) 암호화모듈(130)을 통해 키 신호를 암호화하는 단계(S30); 블루투스 모듈(140) 또는 알에프 모듈(150) 또는 인터넷을 통해 암호화된 키신호를 전송하는 단계(S40); 수신측 블루투스 모듈(140) 또는 수신측 알에프 모듈(150) 또는 인터넷을 통해 암호화된 키신호를 수신하는 단계(S50); LEA(Light Encreption Algorism) 복호화모듈(230)을 통해 키 신호를 복호화하는 단계(S60); 도어락 제어부(240)에서 키 신호가 등록된 사용자인지를 판단하는 단계(S70); 등록된 사용자인 경우, 도어개폐 구동부(250)를 동작시켜 도어락을 해제하는 단계(S80);이 순차적으로 진행되고, 상기 LEA(Light Encreption Algorism) 암호화모듈(130)에서는 LEA를 적용하여 암호화과정에서 스마트폰의 키신호를 랜덤으로 재배열하고, 복호화과정에서 재배열된 암호를 다시 원상으로 복원시키는 것을 특징으로 하는 스마트폰 및 LEA를 이용한 스마트 도어락 장치의 제어방법을 제안한다.
따라서 본 발명에 스마트폰 및 LEA를 이용한 스마트 도어락 장치의 제어방법은 사용자가 항상 휴대하고 다니는 스마트폰을 이용하여 도어락을 작동시키므로, 스마트폰에 자체 적용된 1차 인증이 적용되어 별도의 인증절차를 생략함으로써 도어락 작동의 편의성이 대폭 향상된다. 또한, 블루투스 모듈과 스마트폰 어플리케이션을 선택적으로 동작함으로써, 작동제어가 용이하고, LEA(Light Encreption Algorism) 암호화 모듈이 적용되어 블루트스 또는 RF 스캔장비 등을 통해 정보 누출을 원천적으로 차단할 수 있는 효과가 있다.

Description

스마트폰 및 LEA를 이용한 스마트 도어락 장치의 제어방법{Smart doorlock system using for smartphone and LEA}
본 발명은 스마트 도어락 장치에 관한 것으로서, 특히 스마트폰에 구비된 블루투스 모듈 또는 스마트폰에 설치되는 스마트폰 어플리케이션의 키신호를 LEA(Light Encreption Algorism)를 이용하여 암호화하고, 수신측인 스마트 도어락에서 이를 복호화하여 등록사용자 여부를 판단하며, 등록사용자에 대해 도어락의 잠금을 해제하는 스마트폰 및 LEA를 이용한 스마트 도어락 장치의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 출입문 사용의 편리를 위해서 도어락(door lock)을 선택적으로 추가 설치하고 있으며, 도어락에는 비밀번호 입력방식이나 지문인식, 홍채인식, 음성인식 등의 다양한 종류가 있으며, 현재까지는 사용자가 비밀번호를 입력하는 방식인 디지털 도어락이 주류를 이루고 있다.
이때, 비밀번호를 누르는 디지털 도어락은 주기적으로 번호를 교체하지 않는 경우에는 반복적인 사용으로 버튼에 손자국이 남아 비밀번호 노출의 우려성이 많았다.
특히, 최근 혼자 사는 여성이 집 문을 열 때를 노려 집 안에 침입한 뒤 살인, 성폭행 등 범죄를 저지르는 유형의 사건이 증가하는 상황에서는 도어락의 비밀번호가 누출되는 것을 방지하기 위한 별도의 대책이 요구되었다.
이와 관련하여 등록특허공보 제1198512호에서는 정상 해제 입력, 비상 해제 입력 또는 오류 입력을 수용하는 입력부; 정상 해제 입력 및 비상 해제 입력시 도어의 잠금 상태를 해제하는 언락킹 신호를 생성하는 제어부; 제어부의 언락킹 신호 생성시 잠금 래치의 잠금 상태를 해제하는 구동부; 정상 작동 또는 비상 작동에 의해 도어를 개방할 수 있는 손잡이부; 및 디지털 도어락의 실내측 부분에는, 위급신호가 생성된 경우 제어부가 생성된 위급신호를 해제하는 위급신호 해제신호를 입력에 따라 생성하는 위급신호 해제부;를 포함하며, 제어부는 입력부를 통하여 비상 해제 입력을 수용하는 경우 제1 위급신호를 생성하고, 손잡이의 비상 작동에 의해 도어를 개방하는 경우 제2 위급신호를 생성하는 구성을 포함하여 세대원의 위급 상황을 외부에 알릴 수 있어 주택 침입형 범죄를 예방하고 주택 침입 범죄자의 검거를 용이하게 하는 이점이 있으나, 이는 별도의 구성이 필요하여 각 가정마다 설치하는 것은 현실적으로 어려웠고, 가장 바람직한 것은 비밀번호를 유출하지 않는 것이다.
한편, 키 입력부를 통한 인증수단 입력 방식을 채택하는 종래의 디지털 도어락은 통상 복수의 키 버튼이라는 입력 장치를 구비하고, 사용자가 복수의 키버튼을 눌러 숫자열을 입력하면 마이크로 프로세서에서 입력된 숫자열이 비밀번호와 일치하는지 비교하여 일치할 때, 도어를 자동으로 개방하는 방식으로 구성된다.
하지만, 종래의 이러한 방식은 몰래 카메라 또는 지문 흔적 인식 등의 방법으로 제3자가 쉽게 얻을 수 있으므로, 보안수준을 강화하여 유지할 수 있는 기술의 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 사용자 누구라도 휴대하고 다니는 스마트폰에 구비된 블루투스 모듈 또는 스마트폰에 설치되는 스마트폰 어플리케이션의 키신호를 LEA(Light Encreption Algorism)를 이용하여 암호화하고, 수신측인 스마트 도어락에서 이를 복호화하여 등록사용자 여부를 판단하며, 등록사용자에 대해 도어락의 잠금을 해제하는 스마트폰 및 LEA를 이용한 스마트 도어락 장치의 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.
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본 발명에 의한 스마트폰 및 LEA를 이용한 스마트 도어락 장치의 제어방법은 스마트 도어락 장치(200)와 일정거리 이내에 사용자의 스마트폰(100)이 인접하면 동작대기 상태(wake up)로 전환되는 단계(S10); 스마트폰(100)의 씨피유(110)에서는 블루투스 모듈을 온(ON)으로 전환(S20) 또는 스마트폰 어플리케이션(120)을 실행하는 단계(S21); LEA(Light Encreption Algorism) 암호화모듈(130)을 통해 키 신호를 암호화하는 단계(S30); 블루투스 모듈(140) 또는 알에프 모듈(150) 또는 인터넷을 통해 암호화된 키신호를 전송하는 단계(S40); 수신측 블루투스 모듈(140) 또는 수신측 알에프 모듈(150) 또는 인터넷을 통해 암호화된 키신호를 수신하는 단계(S50); LEA(Light Encreption Algorism) 복호화모듈(230)을 통해 키 신호를 복호화하는 단계(S60); 도어락 제어부(240)에서 키 신호가 등록된 사용자인지를 판단하는 단계(S70); 등록된 사용자인 경우, 도어개폐 구동부(250)를 동작시켜 도어락을 해제하는 단계(S80);이 순차적으로 진행되고, 상기 LEA(Light Encreption Algorism) 암호화모듈(130)에서는 LEA를 적용하여 암호화과정에서 스마트폰의 키신호를 랜덤으로 재배열하고, 복호화과정에서 재배열된 암호를 다시 원상으로 복원시키는 것을 그 기술적 특징으로 한다.
본 발명에 스마트폰 및 LEA를 이용한 스마트 도어락 장치의 제어방법은 사용자가 항상 휴대하고 다니는 스마트폰을 이용하여 도어락을 작동시키므로, 스마트폰에 자체 적용된 1차 인증이 적용되어 별도의 인증절차를 생략함으로써 도어락 작동의 편의성이 대폭 향상된다.
또한, 블루투스 모듈과 스마트폰 어플리케이션을 선택적으로 동작함으로써, 작동제어가 용이하고, LEA(Light Encreption Algorism) 암호화 모듈이 적용되어 블루트스 또는 RF 스캔장비 등을 통해 정보 누출을 원천적으로 차단할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 스마트폰 및 LEA를 이용한 스마트 도어락 장치의 블럭구성도,
도 2는 본 발명에 의한 스마트폰 및 LEA를 이용한 스마트 도어락 장치의 제어방법에 관한 흐름도.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 통해 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 스마트폰 및 LEA를 이용한 스마트 도어락 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 스마트폰(100)의 제어동작을 수행하는 씨피유(CPU)(110)와, 상기 스마트폰의 키(Key)신호를 암호화하는 LEA(Light Encreption Algorism) 암호화모듈(130)과, 상기 암호된 키신호를 무선으로 외부 전송하는 블루투스 모듈(140); 및 스마트 도어락 장치(200)의 내부에 구비되며, 상기 블루투스 모듈(140)의 신호를 수신하는 수신측 블루투스 모듈(210)과, 상기 수신측 블루투스 모듈(210)에서 수신된 암호화된 키 신호의 암호를 해제하는 LEA 복호화모듈(230)과, 상기 LEA 복호화모듈(230)과의 신호에 의해 도어개폐 구동부(250)를 동작시켜 도어락을 작동시키는 도어락 제어부(240)를 포함하여 구성된다.
특히, 스마트폰에는 블루투스 모듈(140)이 기본적으로 구비되어 있고, 상기 LEA(Light Encreption Algorism) 암호화모듈(130)은 스마트폰(100)에 설치하는 파일 형태로 제공될 수 있음로, 기존 사용자의 스마트폰을 그대로 사용할 수 있게 된다.
본 발명은 키 신호를 블루투스 또는 RF 통신을 통해 무선으로 전송시 발생하는 보안의 취약성을 보완하기 위해, 스마트 도어락에 암호화 과정을 적용함에 기술적 특이성이 있다.
암호화는 그 의미가 명확하지 않도록 메시지를 부호화하는 과정이며, 복호화는 암호화된 메시지를 본래의 형태로 변환하는 과정이다. 메시지 원래의 형태를 평문(Plaintext)이라 하며, 암호화된 형태를 암호문(Ciphertext)이라 부른다.
암호는 과거에는 군사적인 용도 등의 비밀 통신을 위해 주로 사용했으나 현재는 인터넷 기반의 사회, 경제 활동의 안전성, 신뢰성, 프라이버시 보호 등을 위한 핵심 기술로서 메일전송, 사용자 인증, 전자상거래, IoT 등에 널리 사용되고 있다.
국내의 자체 연구로 개발된 블록 암호는 SEED 암호, HIGHT 암호, ARIA 암호 및 LEA 암호가 있다.
첫번째, SEED 블록 암호는 민간 부분인 인터넷, 전자상거래, 무선 통신 등의 환경에서 민감한 정보의 보호와 개인 프라이버시 등을 보호하기 위해 1999년 2월 한국정보보호센터(현 한국정보보호진흥원)에서 개발된 블록 암호 알고리즘이다.
전체 구조는 Feistel 구조로 이루어져 있으며, 128비트의 평문 블록과 128비트 키를 입력값으로 사용해 총 16라운드를 거쳐 최종적으로 128비트 암호문을 도출한다. 최초 개발된 SEED 암호는 128비트의 키만을 지원했기 때문에 SEED-128이라 부른다. 그러나 AES, Camellia(일본의 암호 표준중의 하나) 등 국외 블록 암호 알고리즘은 128/192/256비트의 키를 지원함으로써 암호 알고리즘 적용 환경에 따라 보안 강도를 다양하게 제공할 수 있다.
두 번째로, 2004년 개발된 ARIA 블록 암호 알고리즘은 128비트 평문 블록을 처리하는 알고리즘으로 128, 192, 256비트 암호화 키를 사용한다. 경량 환경 및 하드웨어에서의 효율성 향상을 위해 개발됐으며, ARIA가 사용하는 대부분의 연산은 XOR과 같은 단순한 바이트 단위 연산으로 구성되는 SPN(Substitution-Permutation Network) 구조를 갖는다.
ARIA는 차분 공격, 선형 공격과 같은 보안 공격에 비교적 안정적이다. 키의 크기에 비례해 AES와 유사하게 12, 14 혹은 16번의 라운드 함수를 반복 수행한다. 우정사업본부는 최근 일반적인 암호화 대상 항목인 주민등록번호, 외국인등록번호, 여권번호, 운전면허번호 등 고유 식별번호 외에 성명, 주소, 전화번호, 이메일 등 두개 이상의 정보를 조합하여 개인을 식별할 수 있는 개인신상정보까지 ARIA-256을 적용해 암호화했다.
세 번째로, HIGHT(HIGh security and light weigHT)알고리즘은 RFID, USN 등과 같이 저전력·경량화를 요구하는 컴퓨팅 환경에서 기밀성을 제공하기 위해 2005년 KISA, ETRI 부설연구소 및 고려대가 공동으로 개발한 64비트 블록암호 알고리즘이다.
HIGHT는 초경량 블록 암호 알고리즘으로 128비트 마스터키, 64비트 평문으로부터 64비트 암호문을 도출한다. 제한적 자원을 갖는 환경에서 구현될 수 있도록 8비트 단위의 기본적인 산술 연산들인 XOR, 덧셈, 순환 이동만으로 SEED, AES 등 기타 알고리즘보다 간단한 알고리즘 구조로 설계됐다.
네번째, 2013년도 개발된 LEA(Lightweight Encryption Algorithm)는 빅데이터, 클라우드 등 고속 환경 및 모바일기기 등 경량 환경에서 기밀성을 제공하기 위해 개발된 128비트 블록암호 알고리즘이다.
블록암호 LEA는 128비트 데이터 블록을 암호화하는 알고리즘으로 128, 192, 256비트 비밀키를 사용할 수 있으며 요구되는 안전성 기준에 따라 용도가 구분될 수 있다. LEA의 라운드 함수는 32비트 단위의 ARX(Addition, Rotation, XOR) 연산만으로 구성되어 있어 이들 연산을 지원하는 범용 32비트 소프트웨어 플랫폼에서 고속으로 동작한다. 또한, 라운드 함수 내부의 ARX(Addition, Rotation, XOR) 연산 배치는 충분한 안전성을 보장하는 것과 동시에 S-box의 사용을 배제하여 경량 구현이 가능하도록 했다.
LEA-128은 24회의 라운드 함수를 수행하고, LEA-192는 28회의 라운드 함수를 수행하며, LEA-256은 32회의 라운드 함수를 수행한다. LEA 암호는 오늘날 가장 많이 쓰이는 AES(Advanced Encryption Standard) 암호보다 1.5~2배 빠른 성능을 갖는 것으로 확인됐다. 다양한 정보보안 서비스에서 대용량 데이터를 빠르게 처리하거나 스마트폰 보안 등 저전력(Low Power) 암호 모듈로 널리 활용될 수 있을 것으로 예견되고 있다. 국내 보안기업인 이스트소프트는 압축 프로그램인 ‘알집(버전 10.5)’에 암호화 기능으로 LEA를 적용했다고 발표한 바 있다.
본 발명은 스마트폰과 도어락에 적합한 수준으로서, 가볍고 빠른 LEA-128를 적용하여 LEA(Light Encreption Algorism) 암호화모듈(130을 구현하였다.
상기 스마트폰(100)은 스마트 도어락 장치(200)와 일정거리 이내에 인접하면 동작대기 상태(wake up)로 전환되고, 블루투스 모듈(140)를 온(ON)으로 전환하는 방식으로 구현되어, 사용상의 편의성을 높였다.
한편, 상기 스마트폰(100)에는 스마트폰 어플리케이션(APP)(120)이 설치되고, 상기 스마트폰 어플리케이션에서는 LEA(Light Encreption Algorism) 암호화모듈(130)을 통해 암호화된 키 신호를 인터넷 통신을 통해 스마트 도어락(200)의 LEA 복호화모듈(230)에 전송하도록 구현할 수도 있다.
이 경우, 스마트 도어락(200)에는 별도의 통신회선이 연결되어야 한다.
또한, 상기 스마트폰(100) 및 스마트 도어락장치(200)에는 신호의 송수신을 위한 블루투스 모듈(140)(210)을 대체하여 알에프 모듈(150)(220)이 각각 구비될 수도 있다.
이외에, 본 발명은 데이터 전송 및 수신을 위한 다양한 통신모듈이 적용될 수 있음은 물론이다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 스마트폰 및 LEA를 이용한 스마트 도어락 장치의 제어방법은 도 2의 흐름도에 나타난 단계별 과정이 진행된다.
먼저, 스마트폰(100)에서는 아래와 같이, (S10) 내지 (S40)의 단계가 순차적으로 진행된다.
먼저, 스마트 도어락 장치(200)와 일정거리 이내에 사용자의 스마트폰(100)이 인접하면 동작대기 상태(wake up)로 전환되는 단계(S10)가 진행되고, 스마트폰(100)의 씨피유(110)에서는 블루투스 모듈을 온(ON)으로 전환(S20) 또는 스마트폰 어플리케이션(120)을 실행(S21)하는 단계가 진행된다.
이때, LEA(Light Encreption Algorism) 암호화모듈(130)을 통해 키 신호를 암호화하는 단계(S30)가 수행되고, 블루투스 모듈(140) 또는 알에프 모듈(150) 또는 인터넷을 통해 암호화된 키신호를 전송하는 단계(S40)가 진행된다.
또한, 스마트 도어락 장치(200)에서는 아래와 같이, (S50) 내지 (S80)의 단계가 순차적으로 진행된다.
즉, 스마트 도어락 장치(200)의 내부에 구비된 수신측 블루투스 모듈(140) 또는 수신측 알에프 모듈(150) 또는 인터넷을 통해 암호화된 키신호를 수신하는 단계(S50)가 진행된다.
이때, LEA(Light Encreption Algorism) 복호화모듈(230)을 통해 키 신호를 복호화하는 단계(S60)가 수행되고, 도어락 제어부(240)에서 키 신호가 등록된 사용자인지를 판단하는 단계(S70)가 진행되며, 등록된 사용자인 경우, 도어개폐 구동부(250)를 동작시켜 도어락을 해제하는 단계(S80)에 의해 도어락이 개방된다.
한편, 본 발명의 일 실시예로, 상기 LEA(Light Encreption Algorism) 암호화모듈(130)에서는 LEA를 적용하여 암호화과정에서 스마트폰의 키신호를 랜덤으로 재배열하고, 복호화과정에서 재배열된 암호를 다시 원상으로 복원시키게 된다.
상기 LEA는 128비트 데이터 블록을 암호화하는 알고리즘으로 128, 192, 256비트 비밀키를 사용할 수 있으며 요구되는 안전성 기준에 따라 용도가 구분될 수 있다. LEA의 라운드 함수는 32비트 단위의 ARX(Addition, Rotation, XoR) 연산만으로 구성하여, 이들 연산을 지원하는 범용 32비트 플랫폼에서 고속으로 동작할 수 있도록 설계되었다. 또한 라운드 함수에서 ARX(Addition, Rotation, XoR) 연산을 적절하게 배치하여 충분한 안전성을 보장하는 것과 동시에 S-box의 사용을 배제하여 경량 구현이 가능하도록 하였다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사항 내에서 당 분야의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
100 : 스마트폰 110 : 씨피유(CPU)
120 : 스마트폰 APP 130 : LEA 암호화모듈
140 : 블루투스 모듈 150 : RF 모듈
200 : 스마트 도어락 장치 210 : 수신측 블루투스 모듈
220 : 수신측 RF 모듈 230 : LEA 복호화모듈
240 : 도어락 제어부 250 : 도어개폐 구동부

Claims (6)

  1. 스마트 도어락 장치(200)와 일정거리 이내에 사용자의 스마트폰(100)이 인접하면 동작대기 상태(wake up)로 전환되는 단계(S10); 스마트폰(100)의 씨피유(110)에서는 블루투스 모듈을 온(ON)으로 전환(S20) 또는 스마트폰 어플리케이션(120)을 실행하는 단계(S21); LEA(Light Encreption Algorism) 암호화모듈(130)을 통해 키 신호를 암호화하는 단계(S30); 블루투스 모듈(140) 또는 알에프 모듈(150) 또는 인터넷을 통해 암호화된 키신호를 전송하는 단계(S40); 수신측 블루투스 모듈(140) 또는 수신측 알에프 모듈(150) 또는 인터넷을 통해 암호화된 키신호를 수신하는 단계(S50); LEA(Light Encreption Algorism) 복호화모듈(230)을 통해 키 신호를 복호화하는 단계(S60); 도어락 제어부(240)에서 키 신호가 등록된 사용자인지를 판단하는 단계(S70); 등록된 사용자인 경우, 도어개폐 구동부(250)를 동작시켜 도어락을 해제하는 단계(S80);이 순차적으로 진행되고,
    상기 LEA(Light Encreption Algorism) 암호화모듈(130)에서는 LEA를 적용하여 암호화과정에서 스마트폰의 키신호를 랜덤으로 재배열하고, 복호화과정에서 재배열된 암호를 다시 원상으로 복원시키는 것을 특징으로 하는 스마트폰 및 LEA를 이용한 스마트 도어락 장치의 제어방법.
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