KR19990009965A - 타자 패턴을 이용한 사용자 인증 방법 - Google Patents

타자 패턴을 이용한 사용자 인증 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신경망을 이용하여 사용자 인증을 행하는 방법에 관한 것으로서, 입력값과 출력값이 같도록 학습하는 자기 연상 다층 퍼셉트론 신경망에 타자 패턴을 입력하여 학습시키는 단계와, 학습된 자기 연상 다층 퍼셉트론 신경망에 사용자의 타자 패턴을 입력할 때의 입력값과 출력값의 차값을 이용하여 사용자 인증을 행하는 단계로 구성된다. 본 발명은 상술한 타자 패턴 인식을 통한 사용자 인증외에 암호를 이용하는 인증 방법을 부가하여 사용할 수 있는 사용자 인증 방법을 제공한다.

Description

타자 패턴을 이용한 사용자 인증 방법
본 발명은 사용자 인증 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용자의 타자 특성을 이용하여 인증하는 방법에 관한 것이다.
사람들은 주요 물품, 금품, 정보 등을 침입자로부터 보호하기 위해 여러 가지 보안 방법을 사용한다. 보안은 접근 제어를 통해 이루어지며, 접근 제어는 접근자의 신분 확인에 따라 접근 권한의 여부를 결정하는 사용자 인증에 의해 이루어진다.
사용자 인증 방법에는 열쇠, 카드 등의 소유에 의한 소유 기반, 암호등과 같은 지식 기반, 음성, 필체, 타자 특성과 같은 생체 특성(biometric) 기반 방법이 있다.
이와 같이 보안 방법은 많으나, 보호 대상이나 상황에 따라 적합한 방법은 상이하다.
컴퓨터 시스템 등의 보안에는 사용자 신분과 암호의 부합 여부를 판단하여 사용자 인증을 행하는 방법이 많이 사용된다. 암호를 이용한 방법은 사용이 편리하고, 구현이 쉽고 값싸며 인증 소요 시간이 작은 장점이 있으나, 암호가 잠재적 침입자에게 유출될 경우 보안이 쉽게 무너지는 단점이 있다.
한편, 타자 특성이란 사람마다의 타자 습관, 타자 리듬 등에 따라 타자를 할 때 다르게 나타나는 개개인의 독특함을 의미한다.
타자 특성을 이용한 사용자 인증 방법은 암호 기반 인증 방법의 단점을 개선하는 것으로서, 컴퓨터 시스템 등의 보안에 적용이 알맞으며 암호 방법만큼 사용이 쉬우며 구현이 값싸고 인증 소요 시간이 작은 동시에 암호 기반 인증 방법의 암호 유출과 같은 문제점이 적다.
타자 특성을 이용한 사용자 인증에서는 접근 권한이 있는 사용자를 침입자로 판단하고 접근을 거부하는 제 1 종 오류와 접근 권한이 없는 침입자를 접근 권한이 있는 사용자로 인증하는 제 2 종 오류가 있을 수 있다. 인증 방법의 성능은 제 1 종 오류율및 제 2 종 오류율로 판단하며, 그 값이 작을수록 성능이 좋은 것이다.
이와 같이 타자 특성을 이용한 사용자 인증에 대한 종래 기술에서는 입력된 타자 패턴과 기존에 저장된 타자 패턴들의 비슷한 정도를 통계 수학적인 방법을 사용하여 측정하는 방법을 사용하였다. 즉, 1986년 가르시아(Garica)가 제시한 방법은 두 타자 패턴 사이의 마할라노비스(Mahalanobis) 거리를 측정하여 타자 패턴들을 비교하였으며, 1989년 영(Young)은 두 타자 패턴 사이의 유클리디언 거리를 측정하여 타자 패턴들과 비교하는 방법을 제시하였다.
그러나, 이와 같이 통계 수학적 방법을 이용한 종래의 방법은 그 인증 오류가 높아 실시하기 어려운 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은, 신경망을 이용하여 사용자의 타자 패턴을 학습시키므로써 인증 오류가 낮은 타자 패턴을 이용한 사용자 인증 방법을 제공하는데 있다.
본 발명은, 신경망을 이용하여 사용자 접근 권한을 부여하는 기반을 형성하는 방법으로서, 입력되는 문자열의 타자 패턴을 추출하는 단계와; 추출된 타자 패턴에 따라 상기 신경망을 학습시키는 단계와; 입력 문자열을 사용자 암호로서 저장하는 단계를 구비한다.
본 발명은 또한, 자기 연상 다층 퍼셉트론 신경망을 포함하여, 사용자의 타자 특성과 암호가 저장되어 있는 기기의 접근을 선택적으로 허가하는 방법으로서, 입력되는 문자열이 상기 암호와 동일한가를 판단하는 단계와; 문자열이 상기 암호와 상이하면 접근을 거부하는 단계와; 문자열이 암호와 동일하면 문자열의 타자 패턴을 검출하는 단계와; 검출된 타자 패턴을 자기 연상 다층 퍼셉트론 신경망의 입력값으로하고, 자기 연상 다층 퍼셉트론 신경망의 출력값과의 차값을 산출하는 단계와; 차값이 소정의 임계값 이상인가를 판단하는 단계와; 차값이 상기 임계값 이상이면 접근을 거부하는 단계와; 차값이 상기 인계값 이하이면 접근을 허락하는 단계를 구비한다.
도 1 은 본 발명에 따른 타자 패턴을 이용한 사용자 인증 방법을 행하는 장치의 개략 블럭도,
도 2 는 본 발명에 따른 타자 패턴을 이용한 사용자 인증 방법에서 타자 패턴을 등록하기 위한 흐름도,
도 3 은 본 발명에 따른 타자 패턴을 이용한 사용자 인증 방법을 행하기 위하여 사용되는 자기 연상 다층 퍼셉트론 신경망의 구조도,
도 4 는 본 발명에 따른 타자 패턴을 이용한 사용자 인증 방법에서의 타자 패턴 인식 단계의 흐름도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 키 메트릭스 10 : 인증 장치
11 : 패턴 추출부 12 : 신경망
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 타자 패턴을 이용한 사용자 인증 방법을 행하기 위한 장치의 개략 블록도이다.
도시되어 있는 바와 같이 본 발명의 장치는 각종 키가 구성되어 있는 키 메트릭스(1)와, 이 키 메트릭스(1)의 키 들중 눌려진 키를 탐색하여 사용자 인증을 행하는 인증 장치(10)로 구성되어 있다. 인증 장치(10)내에는 키 메트릭스(1)의 눌려진 키를 탐색하는 한편 키의 눌려지는 패턴 즉 타자 패턴을 검색하기 위한 패턴 추출부(11)가 구성되어 있으며, 검색된 타자 패턴의 특성을 학습하여 등록하기 위한 신경망(12)을 구비한다.
도 2 에는 이와 같이 구성된 장치에서 사용자가 자신의 타자 패턴을 등록하기 위한 타자 패턴 등록 과정과, 사용자로부터 수집한 여러개의 타자 패턴을 신경망(12)의 입력값으로하여 사용자의 타자 특성을 추출하는 신경망(12)의 학습및 저장 과정의 흐름도가 도시되어 있다.
즉, 본 발명에서는 키 메트릭스(1)의 키들에 대한 타자 패턴이 사용자의 타자 특성에 부합하는가를 바탕으로 사용자 신분의 진위를 판단한다. 따라서, 각 사용자의 타자 패턴들을 수집하여 각 사용자의 타자 특성을 추출하여 저장하는 과정이 필요하며, 이러한 과정을 본 명세서에서는 타자 패턴 등록 과정과, 학습및 저장 과정이라 칭하였다.
도시된 바와 같이 타자 패턴 등록 과정에서 패턴 추출부(11)는 단계(101)에서 키 메트릭스(1)로부터 소정 키가 눌려지는가를 판단하고 키가 눌려지면 단계(102)로 진행한다.
단계(102)에서 패턴 추출부(101)는 키 메트릭스(1)의 키들이 연속하여 눌려져 문자열을 형성하는가를 판단하고(단계102), 이 눌려진 키들의 문자열에 대한 패턴 즉, 타자 패턴을 구성하여 저장한다(단계 103). 이와 같이 타자 패턴을 구성하여 저장하는 단계는 키 메트릭스(1)로부터의 문자 열이 타자 패턴을 검출할 수 있는 적당한 수(7내지 8)의 키가 눌려질 때까지 계속된다(단계 104).
여기서, 사용자는 타자 패턴을 위한 자신의 문자열을 미리 선정하는 것이 바람직하다. 즉, 타자 특성을 이용한 사용자 인증을 위해서는 타자시 개개인의 독특함을 잘 표현할 수 있으며, 사용자들간의 타자 특성을 잘 구별지을 수 있는 타자 패턴을 구성하는 것이 중요하며, 또한 단계(104)까지의 문자열은 후술하는 바와 같이 사용자를 위한 ID로 작용하는 바, 사용자는 이를 위한 문자열을 기설정하는 것이 바람직하다.
한편, 타자 패턴의 요소로는 키 메트릭스(1)의 키가 눌려지는 사건과 키가 올라오는 사건 검출 기능및 시간 측정 기능을 이용할 수 있다. 타자 패턴은 문자열의 구성하는 각 문자의 키가 눌려지는 시간및 키가 다시 올라 오는 시간 등을 측정한 값들을 바탕으로 수학적 계산에 의해 얻을 수 있는 다양한 값들로 구성할 수 있다.
타자 패턴을 구성하기 위한 값으로 지속 시간및 키 간격 시간등이 있으며, 키 지속 시간은 키가 눌려진 시간과 올라온 시간의 차이이며, 키 간격 시간은 한 문자의 키가 올라온 시간과 다음 문자의 키가 눌려진 시간의 차이이다. 따라서 문자열 타자 도중에 고의로 일정 시간 정지(pause)하게 되면 매우 독특한 타자 패턴을 구성할 수 있게 된다.
키 지속 시간및 키 간격 시간외에도 문자열을 구성하는 각 문자의 키가 눌려지는 시간및 키가 다시 올라 오는 시간 등을 측정한 값들을 바탕으로 수학적 계산에 의해 얻을 수 있는 다른 수많은 값들도 타자 패턴의 구성에 사용될 수 있다. 키 지속 시간및 키 간격 시간으로부터 계산할 수 있는 값들의 예로는 문자열 입력에 소요된 전체 시간, 키 지속 시간의 평균, 키 지속 시간의 편차, 키 간격 시간의 평균, 키 간격 시간의 편차, 키 지속 시간및 키 간격 시간의 모멘트, 키 지속 시간및 키 간 격 시간의 전체 소요 시간과의 비율등이 있다.
상술한 과정에 의하여 검출된 사용자의 타자 특성은 신경망(12)의 입력값으로 인가하며(단계 105), 신경망은 이 입력값을 이용하여 사용자의 타자 특성을 검출하여 저장및 등록하는 한편 단계(104)까지 입력된 문자열을 사용자를 위한 ID로서 등록하게 된다(단계 106).
여기서, 신경망(12)은 사용자마다 따로 존재하며, 하나의 신경망(12)은 한 명의 사용자의 타자 특성을 학습하고 저장하게 된다.
본 실시예에서 사용자의 타자 패턴들로부터 타자 특성을 추출하여 등록하기 위한 신경망(12)은 자기 연상 다층 퍼셉트론 신경망을 이용하여 구현하게 된다. 자기 연상 다층 퍼셉트론은 도 3 도에 도시된 바와 같이 입력측, 은닉층및 출력층의 구성을 가지며, 입력층과 출력층의 크기가 같고 오류 역전파 알고리즘을 사용하여 입력값과 출력값이 같도록 학습하는 특성을 가진다.
즉, 본 발명에서의 자기 연상 다층 퍼셉트론 신경망(12)은 사용자의 타자 패턴을 학습하고 기억하게 되며, 기억된 사용자의 타자 특성과 비슷한 타자 패턴이 입력되면 그 출력값이 입력값과 비슷한 특성을 지니게되고, 사용자의 타자 특성과 다른 타자 패턴이 입력되면 그 출력값이 입력값과 상이하게 되는 특징을 가지게 되는 것이다.
도 4에 도시한 타자 패턴 인식 과정은 상술한 바와 같이 자기 연상 다층 퍼셉트론 신경망(12)의 특성을 이용하여 사용자를 인증하기 위한 것이다.
도시된 바와 같이 패턴 추출부(11)는 키 메트릭스(1)의 키들이 연속하여 눌려져 문자열을 형성하는가를 판단하고(단계201, 202), 이 눌려진 키들의 문자열에 대한 패턴 즉, 타자 패턴을 구성하여 저장한다(단계 203). 이와 같이 타자 패턴을 구성하여 저장하는 단계는 키 메트릭스(1)로부터의 문자 열이 도 1 에서의 사용자 ID의 문자열과 동일한 수가되도록 계속될 것이다(단계 204).
단계(204)의 수행 후에 패턴 추출부(11)는 입력된 문자열이 저장된 사용자 ID 와 동일한가를 판단하고(단계 205), 동일하지 않은 경우에는 본 발명의 장치에 대한 접근 거부, 즉 사용을 거부(단계 206)하게 되나, 동일한 경우에는 단계(단계 207)로 진행하게 된다.
단계(207)에서 패턴 추출부(11)는 검색된 타자 패턴을 자기 연상 다층 퍼셉트론 신경망(12)에 인가한다. 자기 연상 다층 퍼셉트론 신경망(12)은 상술한 바와 같이 사용자의 타자 태턴에 대한 입력값에 대하여 출력값은 이 입력값과 동일하도록 학습되어 있다.
따라서, 단계(208)에서 패턴 추출부(11)는 자기 연상 다층 퍼셉트론 신경망(12)의 입력값과 출력값의 차이를 산출하고, 이 차이값이 소정의 임계값보다 작은가를 판단하게 된다(단계 209). 그리고, 단계(209)의 판단 결과, 차이값이 임계값보다 작은 경우에는 단계(201-204)를 행한 사용자에 대한 접근을 허가하나(210), 차이값이 임계값보다 큰 경우에는 단계(206)로 진행하여 접근을 거절하게 된다.
이와 같이 본 발명에서 제안하는 신경망에 기반한 타자 패턴 인식을 통한 사용자 인식 방법은 컴퓨터 암호를 타자 문자열로 선택하므로써 일반 컴퓨터가 널리 사용하고 있는 암호 기반 사용자 인증 방법과 결합되어 보다 안전한 인증 기법을 이룰 수 있게 된다. 즉, 본 발명에서의 인증 방법은 사용자가 자신의 신분과 암호를 입력하면 암호가 맞는 것인지 검사하는 제 1 단계 보안과, 암호를 입력할 때의 타자 패턴이 사용자의 등록된 타자 특성과 부합하는지 검사하는 타자 특성을 이용한 인증 방법을 통한 제 2 단계 보안을 이루어지는 2 중 보안의 특성을 가지는 보다 안전한 인증 기법인 것이다.
이와 같이 본 발명은 암호를 이용한 제 1 단계와, 타자 패턴을 이용한 제 2 단계를 구비하여 사용자 인증을 행하므로써 보다 안전하게 인증할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 신경망을 이용하여 사용자 접근 권한을 부여하는 기반을 형성하는 방법으로서,
    입력되는 문자열의 타자 패턴을 추출하는 단계와;
    상기 추출된 타자 패턴에 따라 상기 신경망을 학습시키는 단계와;
    상기 입력 문자열을 사용자 암호로서 저장하는 단계를 구비하는 타자 패턴을 이용한 사용자 인증 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 문자열은 7 또는 8개의 키로 형성되는 것을 특징으로하는 타자 패턴을 이용한 사용자 인증 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 타자 패턴은,
    상기 문자를 형성하기 위한 키가 눌려진 시간과 올라온 시간의 차이인 키 지속 시간및, 상기 키가 올라온 시간과 다음 키가 눌려진 시간의 차이인 키 간격 시간을 이용하여 형성하는 타자 패턴을 이용한 사용자 인증 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 타자 패턴은,
    상기 키 지속 시간및 상기 키 간격 시간으로부터 계산가능한 문자열 입력에 소요된 전체 시간, 키 지속 시간의 평균, 키 지속 시간의 편차, 키 간격 시간의 평균, 키 간격 시간의 편차, 키 지속 시간및 키 간격 시간의 모멘트, 키 지속 시간및 키 간 격 시간의 전체 소요 시간과의 비율을 더 이용하여 형성하는 타자 패턴을 이용한 사용자 인증 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 신경망은 오류 역전파 알고리즘을 사용하여 입력값과 출력값이 같도록 학습하는 자기 연상 다층 퍼셉트론 신경망으로 구성하는 타자 패턴을 이용한 사용자 인증 방법.
  6. 자기 연상 다층 퍼셉트론 신경망을 포함하여, 사용자의 타자 특성과 암호가 저장되어 있는 기기의 접근을 선택적으로 허가하는 방법으로서,
    입력되는 문자열이 상기 암호와 동일한가를 판단하는 단계와;
    상기 문자열이 상기 암호와 상이하면 접근을 거부하는 단계와;
    상기 문자열이 상기 암호와 동일하면 상기 문자열의 타자 패턴을 검출하는 단계와;
    상기 검출된 타자 패턴을 상기 자기 연상 다층 퍼셉트론 신경망의 입력값으로하고, 상기 자기 연상 다층 퍼셉트론 신경망의 출력값과의 차값을 산출하는 단계와;
    상기 차값이 소정의 임계값 이상인가를 판단하는 단계와;
    상기 차값이 상기 임계값 이상이면 접근을 거부하는 단계와;
    상기 차값이 상기 인계값 이하이면 접근을 허락하는 단계를 구비하는 타자 패턴을 이용한 사용자 인증 방법.
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