KR20010019772A - 음성비밀단어를 이용한 사용자 인증 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사용자의 생체적인 특성인 음성을 이용하여 사용자 인증의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 음성비밀단어를 이용한 사용자 인증 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 음성비밀단어를 이용한 사용자 인증 시스템은 사용자 인증에 관련한 기본정보와 사용자가 입력한 음성비밀단어를 전처리하여 얻어낸 음성정보를 네트워크로 전송함과 아울러 네트워크로부터의 정보를 사용자에게 제공하는 클라이언트 단말기와, 네트워크를 통해 클라이언트 단말기와 접속됨과 아울러 네크워크를 통해 클라이언트 단말기로부터 입력된 사용자 기본정보를 이용하여 1차 인증을 수행한 후 전송된 음성정보를 분석하여 2차 인증을 수행하여 사용자를 확인함과 아울러 그 확인결과를 클라이언트 단말기에 전송하는 인증 서버를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 사용자가 자신의 신분이나 접속 암호를 음성으로 말하여 서버로 전송하고 서버 프로세스에서 전송된 음성으로 사용자의 본인 여부를 분석하여 사용자 확인 및 접속허용의 가부를 결정하여 사용자 인증의 신뢰성을 높임으로써 사용자 인증 시스템에서 발생되는 문제들인 개인정보 유출 및 도용을 방지할 수 있게 된다.

Description

음성비밀단어를 이용한 사용자 인증 시스템 및 방법{User Password Verification System and Method by Speech for Reinforced Security}
본 발명은 사용자 인증 시스템에 관한 것으로, 특히 사용자의 생체적인 특성인 음성을 이용하여 사용자 인증의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 음성비밀단어를 이용한 사용자 인증 시스템 및 방법에 관한 것이다.
전자상거래 시스템과 같은 직접적인 접촉이 전혀 없는 가운데 거래가 전자적 환경에서 이루어지는 경우 시스템 침입, 권한 침해, 서비스 또는 거래의 부인 등 많은 위험요소가 존재한다. 그러므로 고객의 본인 여부를 확인하는 것은 전자상거래 시스템을 원할하게 가동시키는데 필수 불가결한 요소이다. 종래의 전자상거래 시스템들은 고객 본인 여부를 확인하고 인증하는 과정에 있어서 본인의 ID(Identification)와 더불어 비밀번호(Password)를 입력하고 있다. 비밀번호를 사용할 경우 도용자가 사용자 컴퓨터에 프로그램을 설치하여 이를 쉽게 유출해 낼 수 있으므로 비밀번호만으로 신용카드를 결재한다는 것은 매우 위험하다. 이러한 문제점을 보완하고자 사용자 본인임을 확인하는 과정으로 디지털 서명을 병행 사용하려는 시도가 이루어지고 있다. 또한, 별도의 사용자 인증기관을 두어 사용자 본인임을 확인하는 과정을 거치도록 하고 있다. 그러나, 비밀번호와 병행해서 사용되고 있는 디지털 서명의 경우 매번 같은 형태(Image)로 사용되므로 도용의 가능성이 매우 높다. 또한, 별도의 인증기관을 만드는 경우 여기에 소요되는 경비를 사용자가 부담해야 하며 부가적으로 전자상거래를 이용한 사용자 전체에 대한 개인 정보가 노출될 가능성이 매우 높은 편이다.
이와 같이, 종래의 전자상거래 시스템의 사용자 인증 방법은 비밀번호의 입력이나 디지탈 서명의 사용 등으로 개인 정보의 유출, 도용의 가능성이 있기 때문에 문제가 되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 사용자 인증 과정에서 음성확인 기술을 이용함으로써 사용자 인증의 신뢰성을 높일 수 있는 음성비밀단어를 이용한 사용자 인증 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사용자 인증 시스템을 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명에 적용되는 화자 학습 및 확인 방법을 단계적으로 나타내는 흐름도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 사용자 인증 방법에서의 사용자 등록 방법을 단계적으로 나타내는 흐름도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 사용자 인증 방법을 단계적으로 나타내는 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명＞
10 : 클라이언트 단말기 12 : 음성입력 인터페이스
14 : 웹 브라우저 16 : 인증서버
18 : 수신 오브젝트 20 : 쓰레드 오브젝트
22 : 음성인식모듈 24 : 음성 데이터베이스
26 : 대화식 응답 오브젝트
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 음성비밀단어를 이용한 사용자 인증 시스템은 사용자 인증에 관련한 기본정보와 사용자가 입력한 음성비밀단어를 전처리하여 얻어낸 음성정보를 네트워크로 전송함과 아울러 네트워크로부터의 정보를 사용자에게 제공하는 클라이언트 단말기와, 네트워크를 통해 클라이언트 단말기와 접속됨과 아울러 네크워크를 통해 클라이언트 단말기로부터 입력된 사용자 기본정보를 이용하여 1차 인증을 수행한 후 전송된 음성정보를 분석하여 2차 인증을 수행하여 사용자를 확인함과 아울러 그 확인결과를 클라이언트 단말기에 전송하는 인증 서버를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 음성비밀단어를 이용한 사용자 인증 방법은 사용자 기본정보를 입력한 후 음성비밀단어를 여러 번 반복 입력하고 입력된 음성비밀단어를 해석 및 학습하여 사용자에 해당하는 파라미터를 결정하여 데이터베이스에 등록하는 사용자 등록 단계와, 사용자 기본정보를 입력한 후 사용자로부터 새로 입력된 음성비밀단어를 해석하고 데이터베이스에 등록된 결정 파라미터와 비교 분석하여 상기 사용자 인증여부를 결정하는 사용자 확인 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 음성확인을 이용한 전자상거래용 사용자 인증 시스템도를 나타낸 것이다. 도 1의 사용자 인증 시스템은 사용자 인증을 요청하기 위한 클라이언트 단말기(10)와, 네트워크를 통해 클라이언트 단말기(10)와 접속된 인증서버(16)를 구성으로 한다. 클라이언트 단말기(10)에는 인증서버(16)와의 접속을 위한 웹 브라우저(14)와, 웹 브라우저(14)와 연계되어 입력되는 음성을 처리하여 인증서버(16)로 전송하기 위한 음성입력 인터페이스(12)가 포함되게 된다. 인증서버(16)에는 네트워크를 통해 클라이언트 단말기(10)에 접속된 수신 오브젝트(18)와, 음성인식모듈(20) 및 음성 데이터베이스(22)와 대화식 응답 오브젝트(24)를 포함하는 다수개의 쓰레드(Thread) 오브젝트(20)가 포함되게 된다. 클라이언트 단말기(10)에서 음성입력 인터페이스(12)는 사용자가 화자 인증서버(16)에 접속하기 위한 인터페이스(외부 프로그램 또는 플러그-인 형태)로 상용의 웹 브라우저(14)에 설치된다. 음성입력 인터페이스(12)는 사용자 인증과정에서 요구되는 사용자 ID 및 패스워드와 음성 데이터를 네트워크를 통해 인증서버(16)로 전송하게 된다. 인증서버(16)는 웹을 기반으로 한 분산 컴퓨팅 기술로 웹 서버와는 별도로 동작하는 프로세스로서 사용자와의 대화식 인터페이스를 위해 웹 기반 분산 응용기술인 액티브엑스(ActiveX)를 사용한다. 인증서버(16)는 클라이언트 단말기(10)의 음성입력 인터페이스(12)로부터 네트워크를 통해 전송되어진 사용자의 ID와 패스워드 그리고 음성 데이터를 입력하여 사용자 인증과정을 수행하게 된다. 인증서버(16)의 수신 오브젝트(18)는 수신된 사용자의 ID와 패스워드를 가지고 1차 인증과정을 수행한다. 음성인식모듈(22)는 수신 오브젝트(18)을 통해 입력된 음성 데이터를 이용하여 2차 인증과정을 수행한다. 이 경우, 음성인식모듈(22)은 음성 데이터베이스(24)에서 사용자의 ID를 키(Key) 값으로 음성 샘플데이터를 검색하여 수신된 음성데이터와 비교하여 사용자 인증 여부를 결정한다. 음성인식모듈(22)로부터의 사용자 인증 여부 결과는 대화식 응답 오브젝트(26)를 통해 클라이언트 단말기(10)의 웹 브라우저(14)로 전송하게 된다. 인증서버(16)는 인터넷을 통해 다중 사용자의 접속이 요구되기 때문에 수신 오브젝트(18)는 사용자의 접속 요구시 쓰레드(Thread) 기법을 통해 새로운 쓰레드를 생성하고 새 통신 포트를 재할당하여 인증과정을 수행하게 된다.
본 발명의 음성확인을 통한 사용자 인증 방법에서는 오류 거절율(False Rejection Ratio; FRR)과 오류 허용율(False Acceptance Ratio; FAR)이 최소가 되어야 한다. 여기서, 오류 거절율(FRR)은 사용자가 본인임에도 불구하고 거절당한 경우이며, 오류 허용율(FAR)은 사용자가 본인이 아닌데 잘못 판단되어 허용이 되는 경우이다. 두 경우 모두 사용자 인증 즉, 화자인증이 잘못된 경우로 특히 오류 허용율(FAR)의 값은 매우 중요하므로 가능한 최소가 될 수 있어야 한다. 이를 위하여, 본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같은 화자 등록 및 확인 방법을 이용하게 된다. 도 2의 화자확인 방법은 크게 사용자 등록을 위한 학습과정과 이미 등록된 사용자를 위한 확인과정으로 나뉘어진다. 우선 학습과정에서는 입력되어진 음성신호는 전처리 단계를 거쳐 음성부분과 특징이 추출되게 된다(S2). 음성부분은 끝점추출(Endpoint Detection) 과정을 통해 추출되고, 그 음성부분에 대한 특징값들은 MFCC(Mel Frequency Cepstrum Coefficient) 방법을 통해 추출된다. 이러한 전처리 단계를 통해 여러 화자들로부터 수집된 특징값들은 학습을 위해 파라미터 추정 단계를 거치게 된다(S4). 이 파라미터 추정은 Segmental K-means 알고리즘에 의해 은닉 마르코프 모델(Hidden Markov Model: HMM)을 학습시킴으로써 이루어진다. 그 다음 단계 6(S6)에서 사용자 본인 모델과 기존의 여러 사람으로부터 얻어진 평균모델을 학습하여 개인모델과 평균모델(world model)을 구성하고 오류 거절율(FRR)과 오류 허용율(FAR)을 고려한 적절한 결정 파라미터(Threshold)를 결정하여 음성 데이터베이스에 저장하게 된다. 그리고, 확인과정에서는 새로 입력되어진 음성신호를 전처리 단계(S2)를 통해 특징값을 추출한 후, 입력된 특징값과 상기 학습과정을 통해 얻어진 본인모델 및 평균모델과의 유사도를 계산한다(S8). 이어서, 상기 학습과정에서 얻어진 결정 파라미터를 이용하여 사용자 본인 여부를 결정하고 그 인증결과(허용/거절)를 출력하게 된다(S10).
특히, 본 발명에 적용되는 화자확인 방법에서는 사용자가 등록한 음성비밀단어의 노출에 대응하여 서버에서 사용자가 입력한 다양한 정보를 취합하여 요구하는 방법을 사용하게 된다. 이는 고성능 녹음기로 사용자의 음성비밀단어를 녹음해서 사용할 경우 발생할 수 있는 문제점을 제거하기 위함이다. 따라서, 사용자는 수시로 본인의 음성비밀단어를 바꾸어 주어야 하며 서버는 이에 대비하여 다양한 단어들을 사용자에게 요구할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 음성확인을 통한 사용자 인증 방법에서의 사용자 등록 방법을 단계적으로 나타낸 것이다. 우선, 클라이언트 단말기(10)에서는 사용자에게 ID 및 비밀번호를 입력하게 하여 사용자를 식별한다(S12). 그 다음, 사용자에게 서버가 요구하는 문장을 여러 차례 반복(8 내지 10회 정도)하여 발음하게 한다(S14). 클라이언트 단말기(10)의 음성입력 인터페이스(12)에서는 상기 단계에서 반복적으로 발음되어 입력된 문장을 전처리 및 음성해석 과정을 거쳐 특징을 추출하고, 그 추출된 사용자 음성에 대한 특징 데이터를 네트워크(LAN 등)을 통해 인증서버(16)로 전송하게 된다. 인증서버(16)의 음성인식모듈(22)에서는 전송된 특징 데이터를 이용하여 학습하고 그 특징 데이터에 대한 결정 파라미터를 계산하여 음성식별 데이터베이스(24)에 저장하게 된다(S18 및 S20). 이 경우, 음성식별 데이터베이스(24)에는 상기 결정 파라미터와 함께 클라이언트 단말기(10)로부터 전송된 각 사용자에 해당되는 사용자 번호(S18)를 저장하게 된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 음성확인을 통한 사용자 인증 방법을 단계적으로 나타낸 것이다. 우선, 클라이언트 단말기(10)에서 사용자가 자신의 ID와 패스워드를 입력하여 인증서버(16)로 전송하게 된다(S22). 이 경우, 인증서버(16)에서는 전송된 ID와 패스워드에 해당하는 사용자에 대한 음성정보를 찾아 사용자로 등록되었는지의 여부를 판단하게 된다. 사용자가 등록되어 있는 경우 클라이언트 단말기(10)에서는 음성입력을 하기 위한 프로그램을 찾거나 필요시 서버로부터 다운 받아서 음성비밀단어를 입력하게 된다(S24). 이 경우, 인증서버(10)에서는 사용자가 매번 접속시 시스템에 저장된 몇 개의 단어를 조합하여 발음할 것을 요구하는 문맥 요구형 화자 확인 방법을 이용하게 된다. 이는 사용자에게 매번 같은 단어를 발음할 것을 요구하여 사용자를 확인하는 문맥 종속형 확인 방법보다 안전한 방법이다. 클라이언트 단말기(10)의 음성입력 인터페이스(12)에서는 입력된 사용자의 음성데이터에서 전처리 및 음성해석 단계를 거쳐 음성특징 추출 작업을 한 후, 추출된 특징값을 인증서버(16)로 전송하고 자동으로 클라이언트 단말기(10)에 있는 음성파일을 삭제하게 된다(S26). 인증서버(16)에서는 클라이언트 단말기(10)로부터 전송된 음성 특징값을 음성식별 데이터베이스(26)에 저장되어 있는 사용자 결정 파라미터를 이용하여 인증과정을 수행함으로써 사용자를 확인하게 된다(S28). 인증서버(16)는 확인결과를 클라이언트 단말기(10)에 알리고 사용자가 확인된 경우 클라이언트 단말기(10)에서 거래를 계속 진행하게 한다(S30 및 S32).
이와 같이, 본 발명의 음성비밀단어를 이용한 사용자 인증 시스템 및 방법에서는 사용자가 자신의 신분이나 접속 암호를 음성으로 말하고 서버로 그 음성데이터가 전송되면 이를 서버 프로세스에서 사용자의 본인 여부를 분석하여 사용자 확인 및 접속허용의 가부를 결정하게 된다. 다시 말하여, 본 발명의 사용자 인증 시스템은 고객 본인 여부를 확인하고 인증하는 과정에서 종래의 비밀번호, 디지털 서명 대신에 사용자 본인의 생체적인 특성인 음성을 이용함으로써 사용자 인증의 신뢰성을 높일 수 있게 된다. 이러한, 음성확인을 통한 사용자 인증 시스템 및 방법은 사용자의 수가 많고 보안문제 보다 서비스에 대한 편리함이 사용자에게는 더욱 중요한 대규모의 대중 정보 서비스나, 사용자의 수가 많지는 않지만 각 사용자에 대한 정보의 보안문제가 중요한 소규모의 고급 정보 서비스의 중요점을 고려해서 유연하게 성능을 나타낼 수 있는 특성을 가짐과 아울러 사용자 수의 확장이 간단하고 사용자 수의 확장과 무관하게 일정한 성능을 나타내게 된다.
그리고, 본 발명의 음성비밀단어를 이용한 사용자 인증 시스템 및 방법은 홈뱅킹의 시스템에도 적용될 수 있다. 홈뱅킹 시스템은 특성상 홈쇼핑 시스템보다는 좀 더 높은 수준의 사용자 인증 기술이 요구된다. 이에 따라, 시스템이 사용자에게 임의의 단어를 요구하는 문맥 요구형 음성확인 알고리즘을 적용하는 경우 홈뱅킹 시스템에 본 발명의 사용자 인증 시스템을 적용할 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 음성비밀단어를 이용한 사용자 인증 시스템 및 방법은 인터넷에서 다양한 생체정보를 이용한 지능형 신원확인 시스템에도 적용될 수 있다. 다시 말하여, 본 발명의 음성확인기술을 다양한 생체 정보 예들 들면, 지문, 홍채, 화상, 서명 등과 복합적으로 사용하는 경우 완벽한 지능형 신원확인 시스템을 구축할 수 있게 된다. 아울러, 본 발명의 음성비밀단어를 이용한 사용자 인증 시스템 및 방법은 다양한 생체 정보와 복합해서 완벽한 보안 시스템을 구축할 수 있게 된다. 이러한 보안 시스템은 특히 정부기관에서 적극 사용될 수 있다. 다시 말하여, 국가의 기밀에 관련된 수많은 문서나 파일들에 대한 완벽한 보안기술 및 특정한 사람에 대한 신원파악에 활용될 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 음성비밀단어를 이용한 사용자 인증 시스템 및 방법에서는 사용자가 자신의 신분이나 접속 암호를 음성으로 말하여 서버로 전송하고 서버 프로세스에서 전송된 음성으로 사용자의 본인 여부를 분석하여 사용자 확인 및 접속허용의 가부를 결정하여 사용자 인증의 신뢰성을 높임으로써 종래의 전자상거래 사용자 인증 시스템에서 발생되는 문제들인 개인정보 유출 및 도용을 방지할 수 있게 된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (5)

  1. 사용자 인증에 관련한 기본정보와 사용자가 입력한 음성비밀단어를 전처리하여 얻어낸 음성정보를 네트워크로 전송함과 아울러 네트워크로부터의 정보를 사용자에게 제공하는 클라이언트 단말기와,
    상기 네트워크를 통해 상기 클라이언트 단말기와 접속됨과 아울러 네크워크를 통해 클라이언트 단말기로부터 입력된 상기 사용자 기본정보를 이용하여 1차 인증을 수행한 후 전송된 상기 음성정보를 분석하여 2차 인증을 수행하여 상기 사용자를 확인함과 아울러 그 확인결과를 상기 클라이언트 단말기에 전송하는 인증 서버를 구비하는 것을 특징으로 하는 음성비밀단어를 이용한 사용자 인증 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인증서버는
    상기 사용자의 음성정보에 대한 등록과정을 거쳐 사용자별로 식별된 음성정보를 데이터베이스로 저장하고, 확인과정에서 새로 전송된 사용자 음성정보를 상기 데이터베이스에 저장된 사용자 음성정보와 비교 분석하여 사용자를 인증하는 것을 특징으로 하는 음성비밀단어를 이용한 사용자 인증 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 인증서버는
    상기 등록과정에서 사용자에 의해 입력된 단어들을 조합하여 상기 사용자에게 임의의 단어를 요구하여 상기 확인과정을 수행하는 것을 특징으로 하는 음성비밀단어를 이용한 사용자 인증 시스템.
  4. 사용자 기본정보를 입력한 후 음성비밀단어를 여러 번 반복 입력하고 입력된 음성비밀단어를 해석 및 학습하여 상기 사용자에 해당하는 결정 파라미터를 결정하여 데이터베이스에 등록하는 사용자 등록 단계와,
    사용자 기본정보를 입력한 후 상기 사용자로부터 새로 입력된 음성비밀단어를 해석하고 상기 데이터베이스에 등록된 결정 파라미터와 비교 분석하여 상기 사용자 인증여부를 결정하는 사용자 확인 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음성비밀단어를 이용한 사용자 인증 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 사용자 확인 단계에서는 상기 사용자 등록 단계에서 사용자에 의해 입력된 단어들을 조합하여 상기 사용자에게 임의의 단어를 요구하여 상기 확인과정을 수행하는 것을 특징으로 하는 음성비밀단어를 이용한 사용자 인증 방법.
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