KR102452126B1 - 산란체를 이용한 암호화 통신 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 산란체를 이용한 암호화 통신 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 구체적으로 본 발명은 산란체에 의하여 산란된 파동의 특성을, 송신 장치와 수신 장치 간 암호키로 이용하는 산란체를 이용한 암호화 통신 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
이에 따른 본 발명은, 파동을 생성하여 외부로 전달하는 소스부, 상기 파동의 시간적, 공간적 위상을 변형시키는 변조부 및 상기 변조부에서 변조된 파동을 산란 패턴에 따라 산란시키는 적어도 하나의 산란체로 구성되며, 상기 산란된 파동을 수신 장치로 전송하는 산란부를 포함하되, 상기 산란 패턴은, 상기 수신 장치와 사전에 공유되는 것을 특징으로 하는 암호화 통신 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

산란체를 이용한 암호화 통신 장치 및 그 방법{Method and apparatus for encrypted communication using scatterer}
본 발명은 산란체를 이용한 암호화 통신 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 구체적으로 본 발명은 산란체에 의하여 산란된 파동의 특성을, 송신 장치와 수신 장치 간 암호키로 이용하는 산란체를 이용한 암호화 통신 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
파면 제어 기술은, 천체 관측용 전파 망원경에서 전체 신호의 대기에 의한 왜곡을 보정하기 위하여 적용된 적응 광학(adaptive optics)에서부터 시작되었다. 또한, 파면 제어 기술은, 음파의 음장 분포를 성형하기 위한 음장 제어 기술과도 관련성이 있다.
그러나 종래의 파면 제어 기술은 산란 매개체(산란체, 산란 매질)의 산란성을 극복의 대상으로 취급하거나(적응 광학), 비교적 산란이 없는 환경을 만들기 위하여 산란 매개체를 연구해왔을 뿐(음장 제어), 산란 매개체를 주요 매개로 이용하지는 않았다.
산란체를 기술 발현의 주요 매개로 보고 그 특성을 적극적으로 활용한 기술은, 2007년 이후 대두된 산란체 광학을 주된 전환점으로 발전하였다. 산란체 광학은, 파동이 산란체 내부에서는 복잡하게 산란되지만 산란체 외의 물질에 의한 흡수 손실은 적은 경우에, 산란체에 대한 입사파의 위상 분포를 적절하게 조절하면 출사면에서 원하는 파면 분포를 얻을 수 있다는 점을 이용하는 기술이다.
산란체 광학이 적용되는 일 예로, 인체가 산란체로 작용하는 경우를 들 수 있다. 인체는 가시광을 과도하게 산란시키지만 인체 내에서 가시광의 손실은 미미하여, 인체에 대한 입사파의 위상 분포를 조절하면, 인체 내의 한 지점에 가시광을 집결시킬 수 있다.
그러나 여전히 산란체의 특성을 효율적으로 다양한 분야에 이용하는 기술에 대한 연구가 부족한 실정이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 송신 장치와 수신 장치 간에 미리 설정된 산란체를 배치하고, 산란체에 의하여 산란된 출사파의 파면 분포 상태를, 송신 장치와 수신 장치 간 암호키로 이용하는 산란체를 이용한 암호화 통신 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 암호화 통신 장치는, 파동을 생성하여 외부로 전달하는 소스부, 상기 파동의 시간적, 공간적 위상을 변형시키는 변조부 및 상기 변조부에서 변조된 파동을 산란 패턴에 따라 산란시키는 적어도 하나의 산란체로 구성되며, 상기 산란된 파동을 수신 장치로 전송하는 산란부를 포함하되, 상기 산란 패턴은, 상기 수신 장치와 사전에 공유되는 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 하나의 산란체는, 상기 변조된 파동의 공간적, 시간적 위상 및 진폭 중 적어도 하나를 상기 산란 패턴에 따라 변형시키고 상기 변조된 파동의 흡수율이 낮은 임의의 물질로 구성되며, 상기 적어도 하나의 산란체를 통과하는 상기 변조된 파동의 복잡도를 증가시킴으로써, 상기 변조된 파동을 암호화하는 것을 특징으로 한다.
상기 변조부는, 임의의 송수신 데이터에 대응하여 상기 파동을 변조시키는 것을 특징으로 한다.
상기 임의의 송수신 데이터는, 상기 수신 장치와 사전 공유된 인증 정보인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 산란 패턴은, 상기 수신 장치가, 상기 산란된 파동이 상기 인증 정보에 대응하는지 여부를 검증하기 위하여 사전에 공유되는 것을 특징으로 한다.
상기 변조부는, 복수의 위상 변조기를 포함하여 구성되고, 상기 산란부는, 상기 위상 변조기의 수와 동일하거나 적은 수의, 서로 다른 산란 패턴을 갖는 산란체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 암호화 통신 장치는, 외부로부터 수신된 파동을 산란시키는 산란부 및 송신 장치로부터 상기 산란부를 통하여 수신된 파동을 처리하는 수신부를 포함하되, 상기 수신부는, 상기 송신 장치의 산란부의 산란 패턴을 상기 송신 장치와 사전에 공유하고, 상기 산란 패턴에 따라 상기 수신된 파동을 처리하는 것을 특징으로 한다.
상기 수신된 파동은, 상기 송신 장치의 산란부를 구성하는 적어도 하나의 산란체에 의하여 상기 산란 패턴에 따라 산란된 파동인 것을 특징으로 한다.
상기 수신된 파동은, 임의의 송수신 데이터에 대응하는 산란된 파동인 것을 특징으로 한다.
상기 임의의 송수신 데이터는, 상기 송신 장치와 사전 공유된 인증 정보인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 수신부는, 상기 산란 패턴을 이용하여, 상기 수신된 파동이 상기 인증 정보에 대응하는지 여부를 검증하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 수신부는, 상기 인증 정보를 상기 산란 패턴을 이용하여 산란시킨 파동과, 상기 수신된 파동이 대응하면, 상기 송신 장치의 인증이 성공한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 수신부는, 상기 인증 정보를 상기 산란 패턴을 이용하여 산란시킨 파동과, 상기 수신된 파동이 대응하면, 상기 송신 장치의 인증이 성공한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 산란부는, 서로 다른 산란 패턴을 갖는 복수의 산란체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 암호화 통신 방법은, 적어도 하나의 산란체를 포함하는 암호화 통신 장치의 암호화 통신 방법으로, 다른 장치와 상기 적어도 하나의 산란체에 대한 산란 패턴을 공유하는 단계, 데이터를 송신하는 경우, 생성된 파동을 상기 임의의 데이터에 대응하여 변조하는 단계 및 상기 변조된 파동을 상기 산란 패턴에 따라 산란하여 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
데이터를 수신하는 경우, 상기 산란 패턴에 따라 상기 수신된 파동을 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 데이터는, 상기 다른 장치와 사전 공유된 인증 정보인 것을 특징으로 한다.
이때, 수신된 파동을 처리하는 단계는, 상기 인증 정보를 상기 산란 패턴에 따라 산란시킨 파동을 획득하는 단계, 상기 획득된 파동이 상기 수신된 파동에 대응하는지 여부를 판단하는 단계 및 상기 획득된 파동이 상기 수신된 파동에 대응하면, 상기 다른 장치의 인증이 성공한 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 수신된 파동을 처리하는 단계는, 상기 수신된 파동을 임의의 산란 패턴에 따라 산란시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 산란체를 이용한 암호화 통신 장치 및 그 방법은, 저가의 산란체를 이용하여 높은 수준의 복잡성을 갖는 암호화가 용이하게 가능하도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 산란체를 이용한 암호화 통신 장치 및 그 방법은, 하드웨어적으로 또는 소프트웨어적으로 구현되는 종래의 암호화 통신 방법과 함께 적용될 수 있어 기존의 암호화 통신 방법의 안정성에 추가로 안정성을 부여할 수 있도록 한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 암호화 통신 장치가 동작하는 시스템을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 암호화 통신 방법을 나타낸 순서도이다.
본 명세서의 실시 예를 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명은 생략될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "포함한다," "포함할 수 있다." 등의 표현은 개시된 해당 기능, 동작, 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작, 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 명세서에서, "포함하다." 또는 "가지다." 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 　
본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명은 산란체를 통과한 파동의 산란 패턴이 시간적, 공간적으로 랜덤한 분포를 이룬다는 점을 이용한 것으로, 산란 패턴을 이용하여, 2차원 평면, 3차원 공간 또는 시간 축을 포함한 4차원에서 비교적 단순한 암호 코드로부터 매우 복잡한 암호 코드에 이르기까지 다양한 암호 코드를 생성하고, 암호 코트를 활용하여 암호화 통신을 수행하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 암호화 통신 장치가 동작하는 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 암호화 통신 장치는 시스템 내에서 송신 장치(10) 또는 수신 장치(20)로 동작할 수 있다. 그러나 도 1의 송신 장치(10) 및 수신 장치(20)는 본 발명에 따른 암호화 통신 방법을 용이하게 설명하기 위하여 구분된 것일 뿐, 본 발명에 따른 암호화 장치는 어느 하나의 장치로써 동작하는 것이 아니며, 본 발명에 따른 암호화 통신 방법을 수행하는 송수신 장치로써 동작할 수 있다.
본 발명에 따른 송신 장치(10)로써 암호화 통신 장치는 소스부(파원부)(11), 변조부(12) 및 산란부(13)를 포함하여 구성된다.
소스부(11)는 파동을 생성하여 외부로 전달한다. 소스부(11)는 다양한 파장의 전자기파 또는 음파 등을 발생시키고 이를 변조부(12)로 전달한다. 본 발명의 다양한 실시 예에서, 파동은 라디오파(Radio Frequency; RF), 밀리미터파(Millimetric Wave; MMW), 테라헤르츠파(Terahertz Wave; T-ray), 적외선(Infrared Ray; IR), 가시광선(visible light), 자외선(Ultraviolet Ray; UV) 및 X선(X-ray) 등을 포함하는 전 대역의 전자기파, 음파, 초음파 등의 다양한 물리적 파동을 포함한다.
변조부(12)는 소스부(11)로부터 입사되는 파동의 시간적, 공간적 위상을 변형시켜 산란부(13)로 전달한다.
일 실시 예에서, 변조부(12)는 입사되는 파동을 위상 변조기에 통과시키거나 반사시킴으로써 파동의 위상을 변형시킬 수 있다. 다른 실시 예에서, 파동이 도파로를 진행하는 경우, 변조부(12)는 도파로 주변의 물리적 성질을 변화시킴으로써, 파동과 위상 변조기 간 직접적인 접촉 없이도 파동의 위상을 변형시킬 수 있다.
변조부(12)에 의하여 변조된 파동은, 임의의 송수신 정보(데이터)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 변조된 파동은 송신 장치(10)와 수신 장치(20) 간 상호 검증할 수 있는 사전 공유된 인증 정보일 수 있다. 또는, 일 실시 예에서, 변조된 파동은 송신 장치(10)가 수신 장치(20)로 전송하고자 하는 영상 정보일 수 있다.
산란부(13)는 변조부(12)에서 변조되어 입사된 파동을 산란시키기 위한 적어도 하나의 산란체(산란 매질)를 포함하여 구성될 수 있다. 산란부(13)를 구성하는 산란체는 파동의 위상 및 진폭 중 적어도 하나의 특성을 변형시킴으로써, 파동에 입사시와 다른 높은 복잡도를 부여할 수 있는, 즉 파동의 복잡도를 증가시킬 수 있는 임의의 물질로 구성될 수 있다. 즉, 산란체는 파동의 공간적, 시간적 위상, 주파수 및 진폭 중 적어도 하나를 변형시켜 파동을 코딩하는 역할을 수행할 수 있다.
이를 위하여, 산란체는 변조된 파동을 산란시켜 복잡도를 부여하는 물리적 매질로써, 파동의 위상 및 진폭 중 적어도 하나를 변형시킬 수 있는 물질로 구성될 수 있다. 즉, 산란체는 파동에 대한 산란도가 높아 파동에 충분한 복잡도를 제공할 수 있으면서, 파동의 흡수율이 낮아 에너지 손실을 최소화할 수 있는 임의의 물질로 구성될 수 있다. 산란체는, 파동을 투과, 반사, 확산, 집중 등의 형태로 산란시키거나, 전기적, 자기적, 역학적, 화학적 자극에 의해 파동을 산란시키는 임의의 물질을 포함한다. 본 발명의 다양한 실시 예에서, 산란체는 단일한 종류의 물질로 이루어지거나, 둘 이상의 여러 물질에 대한 혼합체로 구성될 수 있다.
산란부(13)에 입사된 파동은 산란체를 통과하거나 산란체로부터 반사되는 등, 산란체와 직접 상호 작용을 함으로써 그 특성이 변화된다. 또는, 산란부(13)에 입사된 파동은 직접적으로 산란체와 직접 상호 작용하는 대신, 간접적으로 경로 주변의 물리적 환경에 의해 그 특성이 변화될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에서 산란부(13)는 다중 모드가 존재할 수 있는 도파로 내부의 모드간 간섭에 의한 산란, 국소적인 피드백 의한 산란 등을 발생시키는 산란체를 포함하여 구성될 수도 있다.
산란부(13)의 통과에 의한 파동의 특성 변화는 산란체의 특성, 구체적으로 산란체의 산란 패턴에 따라 결정된다. 따라서, 송신 장치(10)와 수신 장치(20)가 산란체의 산란 패턴을 사전에 공유하면, 수신 장치(20)는 산란부(13)를 통과하여 수신된 신호를 사전에 공유된 산란 패턴으로 복조함으로써 원래의 변조된 파동을 획득할 수 있고, 변조된 파동에 포함된 송수신 정보를 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이 산란부(13)를 구성하는 산란체의 산란 패턴은 복잡도가 대단히 높기 때문에, 산란체의 산란 패턴을 알지 못하는 제3자는 송신 장치(10)와 수신 장치(20) 간 전송되는 파동을 도청하더라도, 원래의 정보를 도출할 수 없으며, 산란 패턴을 모르는 제3자가 임의로 파동의 특성을 변형하더라도 송신 장치(10)와 수신 장치(20)가 이를 쉽게 알아챌 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 산란체는 송신 장치(10)와 수신 장치(20) 간 암호 키로써 이용되며, 산란체를 이용한 통신 방법은 송신 장치(10)와 수신 장치(20) 간 암호화 통신이 가능하게 한다.
본 발명의 다양한 실시 예에서, 송신 장치(10)와 수신 장치(20)가 인증 정보를 사전에 공유하는 경우, 산란체를 이용한 통신 방법은 송신 장치(10)와 수신 장치(20)가 상대방을 검증하는 데에 이용될 수 있다. 구체적으로, 수신 장치(20)는 송신 장치(10)와 사전에 공유된 인증 정보를 포함하는 변조된 파동에 산란체의 산란 패턴을 적용하여 암호화된 인증 정보를 획득한다. 암호화된 인증 정보의 파동의 특성이, 송신 장치(10)로부터 수신된 파동의 특성에 대응하면, 수신 장치(20)는 검증된 송신 장치(10)와 통신을 수행하고 있는 것으로 판단할 수 있다.
100×100개의 셀을 갖는 위상 변조기가 각 셀 당 위상을 10단계로 변조시킬 수 있는 경우라면, 이러한 위상 변조기에 의해 변조되는 파동의 위상 조합은 10^10000개이다. 따라서, 사전에 공유된 정보를 이용하여 본 발명에 따른 암호화 통신을 수행하는 송신 장치(10)와 수신 장치(20)는 높은 보안성을 보장받을 수 있다.
산란부(13)를 통해 산란된 파동은 도파로, 매질, 자유 공간 등을 통해 진행하여 수신 장치(20)에 의해 수신된다.
본 발명에 따른 수신 장치(20)로써 암호화 통신 장치는 산란부(21) 및 수신부(검출부)(22)를 포함하여 구성된다.
산란부(21)는 송신 장치(10)로부터 수신된 파동을 산란시키기 위한 적어도 하나의 산란체(산란 매질)를 포함하여 구성될 수 있다. 산란부(21)를 구성하는 산란체는 수신된 파동의 위상 및 진폭 중 적어도 하나의 특성을 변형시킴으로써, 파동에 높은 복잡도를 부여할 수 있는 임의의 물질로 구성될 수 있다.
수신 장치(20)에 구비되는 산란부(21)의 산란체는 송신 장치(10)의 산란부(13)와 동일하므로, 자세한 설명은 생략하도록 한다.
도 1에서 수신 장치(20)가 산란부(21)를 포함하여 구성되는 것은 하나의 실시 예에 불과하며, 구현하기에 따라 수신 장치(20)에는 별도의 산란부(21)가 구비되지 않을 수 있다. 또는, 일 실시 예에서, 송신 장치(10)의 산란부(13)와 수신 장치(20)의 산란부(21)가 일체형으로 구비될 수도 있다.
수신부(22)는 송신 장치(10)와 사전에 공유된 산란 패턴을 이용하여 수신된 파동을 처리한다. 일 예로, 수신부(22)는 수신된 파동의 특성을 추출하여 송신 장치(10)를 검증하거나 기공유된 산란체의 산란 패턴을 이용하여 파동에 포함된 송수신 정보를 추출하는 등 암호화 통신을 위해 필요한 동작을 수행할 수 있다.
일 실시 예에서, 수신부(22)는 수신된 파동을 사전에 공유된 산란 패턴으로 복조함으로써 원래의 송신 장치(10)에 의하여 변조된 파동을 획득할 수 있고, 변조된 파동에 포함된 송수신 정보를 확인할 수 있다.
또한, 일 실시 예에서, 수신부(22)는 송신 장치(10)와 사전에 공유된 인증 정보를 포함하는 변조된 파동에 산란체의 산란 패턴을 적용하여 암호화된 인증 정보를 획득한다. 암호화된 인증 정보의 파동의 특성이, 수신된 파동의 특성에 대응하면, 수신부(22)는 검증된 송신 장치(10)와 통신을 수행하고 있는 것으로 판단할 수 있다.
한편, 본 발명의 다양한 실시 예에서, 암호화 통신 장치가 송신 장치(10) 및 수신 장치(20) 모두로 동작하는 경우, 즉, 암호화 통신 장치가 송수신 장치로 구현되는 경우, 암호화 통신 장치는 소스부(11)와 수신부(22)를 모두 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 암호화 통신 방법은, 도 1에 도시된 바와 같은 점대 점 통신뿐만 아니라, 점대 다(1대 다), 다대 점(다대 1), 다대 다 통신에도 적용될 수 있다. 도 2 내지 도 4는 이러한 본 발명의 확장된 실시 예를 도시하고 있다.
도 2에서 수신 장치(201)는 점대 다 통신을 위하여 복수의 수신부(221-1 내지 221-3)를 포함하여 구성된다.
도 2의 실시 예에서, 수신 장치(201)는 각각의 수신부(221-1 내지 221-3)에 대응하는 복수의 산란부(211-1 내지 211-3)를 포함하여 구성될 수 있다.
또는, 다른 실시 예에서, 수신 장치(201)는 복수의 수신부(221-1 내지 221-3)보다 적은 개수의 산란부로 구성될 수 있으며, 이 경우, 임의의 산란부에 대한 산란체의 산란 특성은 복수의 수신부(221-1 내지 221-3) 중 적어도 일부에 공간적, 시간적, 주파수적으로 서로 다르게 할당되어, 복수의 수신부(221-1 내지 221-3)가 서로 다른 산란 특성, 즉 서로 다른 암호 키를 이용할 수 있도록 할 수 있다.
도 3에서 송신 장치(102)는 다대 점 통신을 위하여 복수의 변조부(122-1 내지 122-3)를 포함하여 구성된다.
도 3의 실시 예에서, 송신 장치(102)는 각각의 변조부(122-1 내지 122-3)에 대응하는 복수의 산란부(132-1 내지 132-3)를 포함하여 구성될 수 있다.
또는, 다른 실시 예에서, 송신 장치(102)는 복수의 변조부(122-1 내지 122-3)보다 적은 개수의 산란부로 구성될 수 있으며, 이 경우, 임의의 산란부에 대한 산란체의 산란 특성은 복수의 변조부(122-1 내지 122-3) 중 적어도 일부에 공간적, 시간적, 주파수적으로 서로 다르게 할당되어, 복수의 변조부(122-1 내지 122-3)가 서로 다른 산란 특성, 즉 서로 다른 암호 키를 이용하도록 할 수 있다.
도 4에서 송신 장치(103) 및 수신 장치(203)는 다대 다 통신을 위하여 각각 복수의 변조부(123-1 내지 123-3)와 복수의 수신부(223-1 내지 223-3)를 포함하여 구성된다.
도 4의 실시 예에서, 송신 장치(103)는 각각의 변조부(123-1 내지 123-3)에 대응하는 복수의 산란부(133-1 내지 133-3)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 도 4의 실시 예에서, 수신 장치(203)는 각각의 수신부(223-1 내지 223-3)에 대응하는 복수의 산란부(213-1 내지 213-3)를 포함하여 구성될 수 있다.
또는, 다른 실시 예에서, 송신 장치(103) 및 수신 장치(203)는 각각 복수의 변조부(123-1 내지 123-3) 및 복수의 수신부(223-1 내지 223-3)보다 적은 개수의 산란부로 구성될 수 있으며, 이 경우, 임의의 산란부에 대한 산란체의 산란 특성은 복수의 변조부(123-1 내지 123-3) 및 복수의 수신부(223-1 내지 223-3) 중 적어도 일부에 공간적, 시간적, 주파수적으로 서로 다르게 할당될 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명에서는, 송신 장치(10)로부터 수신 장치(20)까지의 경로 상에 적어도 하나의 산란체를 배치하여, 송신 장치(10)에서 발생한 파동이 산란체에 의해 산란되어 충분한 복잡도를 부여받은 상태로 수신 장치(20)에 전달되도록 한다. 본 발명은, 산란체의 산란 특성을 송신 장치(10) 및 수신 장치(20) 간 사전에 공유되는 암호키로 이용하여 송신 장치(10)와 수신 장치(20) 간 암호화 통신이 가능하도록 한다.
상기한 본 발명에 따른 암호화 통신 방법은, 백본망의 통신뿐만 아니라, IoT 환경 하에서 보안 연결을 물리적으로 확보하는 수단으로도 이용될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 암호화 통신 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 암호화 통신 장치는, 먼저 적어도 하나의 다른 암호화 통신 장치와 산란체의 산란 패턴에 관한 정보를 공유한다(501). 여기서 적어도 하나의 다른 암호화 통신 장치는 다른 송신 장치, 수신 장치 또는 송수신 장치일 수 있다.
산란체의 산란 패턴에 관한 정보는, 암호화 통신 장치와 다른 암호화 통신 장치 간 경로 상에 존재하는 적어도 하나의 산란체에 대한 산란 패턴에 관한 정보를 포함한다. 산란 패턴에 관한 정보는, 산란체를 통과함에 따른 파동의 특성 변화, 예를 들어, 파동의 위상 및 진폭 중 적어도 하나의 변화 패턴에 관한 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에서, 암호화 통신 장치는, 적어도 하나의 다른 암호화 통신 장치와 상호를 검증하기 위한 인증 정보를 공유할 수 있다.
다음으로, 암호화 통신 장치는, 정보를 송신할지 여부를 결정한다(502).
암호화 통신 장치가 송신 장치로 동작하는 경우, 암호화 통신 장치는 정보를 송신할 것으로 결정한 후, 소스부에서 생성되는 파동을 변조한다(503). 암호화 통신 장치는, 송신할 정보에 대응되도록 소스부에서 생성되는 파동의 위상을 변조시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 암호화 통신 장치는 다른 암호화 통신 장치와 사전에 공유된 인증 정보에 대응하여 파동의 위상을 변조시킬 수 있다.
다음으로, 암호화 통신 장치는, 변조된 파동을 산란체로 전송하여 파동을 산란시킨다(504). 산란체에 의해 산란된 파동은, 산란체의 산란 패턴에 따라 파동의 특성이 변형된다. 다시 말해, 산란체에 의해 산란된 파동은, 산란체의 산란 패턴, 즉 본 발명에 따른 암호 키에 의해 암호화된다. 암호화된 파동은, 자유 공간을 진행하여 적어도 하나의 암호화 통신 장치로 전달될 수 있다.
암호화 통신 장치가 수신 장치로 동작하는 경우, 암호화 통신 장치는 정보를 송신하지 않을 것으로 결정한 후, 임의의 파동을 수신한다(505). 본 발명의 일 실시 예에서, 수신된 파동은, 송신 장치 및 수신 장치 중 적어도 하나를 구성하는 산란체를 통과한 파동이다.
임의의 파동이 수신되면, 암호화 통신 장치는 사전에 공유된 산란 패턴에 관한 정보를 이용하여, 수신된 파동을 처리한다(506). 일 예로, 암호화 통신 장치는 수신된 파동의 특성을 추출하여 다른 암호화 통신 장치를 검증하거나 기공유된 산란체의 산란 패턴을 이용하여 파동에 포함된 송수신 정보를 추출하는 등 암호화 통신을 위해 필요한 동작을 수행할 수 있다.
일 실시 예에서, 암호화 통신 장치는 수신된 파동을 사전에 공유된 산란 패턴으로 복조함으로써 원래의 변조된 파동을 획득할 수 있고, 변조된 파동에 포함된 송수신 정보를 확인할 수 있다.
또한, 일 실시 예에서, 암호화 통신 장치는 사전에 공유된 인증 정보를 포함하는 변조된 파동에 산란체의 산란 패턴을 적용하여 암호화된 인증 정보를 획득한다. 암호화된 인증 정보의 파동의 특성이 수신된 파동의 특성에 대응하면, 암호화 통신 장치는 다른 암호화 통신 장치의 검증이 성공한 것으로 판단하고, 해당 암호화 통신 장치와 계속해서 암호화 통신을 수행할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 그리고 본 명세서와 도면에 개시된 실시 예들은 본 발명의 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 송신 장치
11: 소스부
12: 변조부
13: 산란부
20: 수신 장치
21: 산란부
22: 수신부

Claims (20)

  1. 파동을 생성하는 소스부;
    상기 파동의 시간적, 공간적 위상을 변형시켜 송신 정보를 생성하는 변조부; 및
    상기 변조부에서 변조되어 입력되는 파동을 미리 고유하게 설정된 산란 패턴에 따라 산란시키는 적어도 하나의 산란체로 구성되는 산란부를 포함하되,
    상기 적어도 하나의 산란체는, 상기 변조된 파동의 흡수율이 낮은 임의의 물질로 구성되며, 상기 변조된 파동의 공간적, 시간적 위상 및 진폭 중 적어도 하나를 상기 산란 패턴에 따라 변형시키고 상기 적어도 하나의 산란체를 통과하는 상기 변조된 파동의 복잡도를 증가시킴으로써 상기 변조된 파동을 암호화하고,
    상기 산란 패턴은, 상기 산란체에 의해 암호화된 신호가 전송되는 수신 장치와 사전에 공유되는 것을 특징으로 하는 암호화 통신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산란체에 의해 암호화된 신호는 상기 산란부를 통해 산란된 파동으로서 도파로, 매질, 자유 공간 또는 이들의 조합을 통해 진행하여 상기 수신 장치로 전달되고,
    상기 파동은 라디오파(Radio Frequency; RF), 밀리미터파(Millimetric Wave; MMW), 테라헤르츠파(Terahertz Wave; T-ray), 적외선(Infrared Ray; IR), 가시광선(visible light), 자외선(Ultraviolet Ray; UV) 및 X선(X-ray) 전 대역의 전자기파, 음파 또는 초음파 대역에서 선택되는 특정 주파수 대역의 물리적 파동을 포함하는 것을 특징으로 하는 암호화 통신 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 변조부는,
    임의의 송수신 데이터에 대응하여 상기 파동을 변조시키는 것을 특징으로 하는 암호화 통신 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 임의의 송수신 데이터는,
    상기 수신 장치와 사전 공유된 인증 정보인 것을 특징으로 하는 암호화 통신 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 산란 패턴은,
    상기 수신 장치가, 상기 산란된 파동이 상기 인증 정보에 대응하는지 여부를 검증하기 위하여 사전에 공유되는 것을 특징으로 하는 암호화 통신 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 변조부는,
    복수의 위상 변조기를 포함하여 구성되고,
    상기 산란부는,
    상기 위상 변조기의 수와 동일하거나 적은 수의, 서로 다른 산란 패턴을 갖는 산란체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 암호화 통신 장치.
  7. 외부로부터 수신되는 신호로부터 미리 결정된 산란 패턴을 가진 적어도 하나의 산란체를 통해 복조하여 원래의 변조된 파동을 획득하는 산란부; 및
    상기 산란부를 통하여 획득된 변조된 파동에 포함된 수신 정보를 처리하는 수신부를 포함하되,
    상기 수신부는 상기 산란 패턴을 송신 장치와 사전에 공유하고,
    상기 변조된 파형은 상기 송신 장치의 산란부의 적어도 하나의 산란체에서 상기 산란 패턴에 따라 공간적, 시간적 위상 및 진폭 중 적어도 하나가 변형되어 암호화된 것임을 특징으로 하는 암호화 통신 장치.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 산란체는, 상기 변조된 파동의 흡수율이 낮은 임의의 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 암호화 통신 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 수신된 파동은,
    임의의 송수신 데이터에 대응하는 산란된 파동인 것을 특징으로 하는 암호화 통신 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 임의의 송수신 데이터는,
    상기 송신 장치와 사전 공유된 인증 정보인 것을 특징으로 하는 암호화 통신 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 수신부는,
    상기 산란 패턴을 이용하여, 상기 수신된 파동이 상기 인증 정보에 대응하는지 여부를 검증하는 것을 특징으로 하는 암호화 통신 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 수신부는,
    상기 인증 정보를 상기 산란 패턴을 이용하여 산란시킨 파동과, 상기 수신된 파동이 대응하면, 상기 송신 장치의 인증이 성공한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 암호화 통신 장치.
  14. 제7항에 있어서, 상기 산란부는,
    서로 다른 산란 패턴을 갖는 복수의 산란체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 암호화 통신 장치.
  15. 적어도 하나의 산란체를 포함하는 암호화 통신 장치의 암호화 통신 방법으로,
    다른 장치와 상기 적어도 하나의 산란체에 대한 미리 결정된 산란 패턴을 공유하는 단계;
    데이터를 송신하는 경우, 생성된 파동을 상기 데이터에 대응하여 변조하는 단계; 및
    상기 변조된 파동을 상기 산란 패턴에 따라 산란하여 도파로, 매질, 자유 공간 또는 이들의 조합을 통해 수신 장치로 송신하는 단계를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 산란체는, 상기 변조된 파동의 흡수율이 낮은 임의의 물질로 구성되며, 상기 변조된 파동의 공간적, 시간적 위상 및 진폭 중 적어도 하나를 상기 산란 패턴에 따라 변형시키고 상기 적어도 하나의 산란체를 통과하는 상기 변조된 파동의 복잡도를 증가시킴으로써 상기 변조된 파동을 암호화하는 것을 특징으로 하는 암호화 통신 방법.
  16. 삭제
  17. 제15항에 있어서,
    데이터를 수신하는 경우, 상기 산란 패턴에 따라 수신된 파동을 처리하는 단계를 더 포함하며, 상기 수신된 파동은 송신 장치의 산란부의 적어도 하나의 산란체에서 상기 산란 패턴에 따라 공간적, 시간적 위상 및 진폭 중 적어도 하나가 변형되어 암호화된 것임을 특징으로 하는 암호화 통신 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 데이터는,
    상기 다른 장치와 사전 공유된 인증 정보인 것을 특징으로 하는 암호화 통신 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 수신된 파동을 처리하는 단계는,
    상기 인증 정보를 상기 산란 패턴에 따라 산란시킨 파동을 획득하는 단계;
    상기 획득된 파동이 상기 수신된 파동에 대응하는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 획득된 파동이 상기 수신된 파동에 대응하면, 상기 다른 장치의 인증이 성공한 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 암호화 통신 방법.
  20. 제17항에 있어서, 상기 수신된 파동을 처리하는 단계는,
    상기 수신된 파동을 임의의 산란 패턴에 따라 산란시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 암호화 통신 방법.
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