KR20040003736A - 다차원 서명 시스템 - Google Patents

Abstract

신원확인 및 전자서명에 사용될 수 있는 다차원 서명 시스템에 관한 것으로서, 모션마우스 또는 전자펜 등의 서명 궤적을 컴퓨터등의 정보기기에 입력할 수 있는 장치와, 시간적 순서로 입력된 다차원 서명 좌표값들을 저장하고 기 저장된 서명과 비교하여 일치여부를 검증할 수 있는 소프트웨어로 구성되어, 기억하기에 용이하고 위조 및 복제가 불가능한 다차원 서명 방법을 제공한다.

Description

다차원 서명 시스템 { Multi-dimensional signature system }

본 발명은 신원확인 및 전자서명 방법에 관한 것으로서, 특히 기억하기 쉽고 위조가 불가능하며 구성 장치가 단순할 뿐만 아니라 서명인식을 매우 쉽게 할 수 있도록 하는 다차원 서명 방법에 관한 것이다.

현재 전자상거래 및 개인인증에 사용되는 전자서명은 비대칭 암호화기술을 응용한 공개키기반구조(PKI:Public Key Infrastructure)를 이용한 전자서명 기술뿐만 아니라 지문인식·홍채인식·온라인 서명인식 등 다양한 기술이 신원확인에 활용되고 있다. 그러나 현재 가장 광범위하게 사용되고 있는 전자서명은 PKI 기술을 이용한 것이다.

이 기술에 따라 전자서명 문서를 만들기 위해서는 공개키와 비밀키(개인키)가 필요하다. 두 키는 한 쌍의 열쇠와 같은 것으로 공개키는 인증기관을 통해 공개돼 있고, 비밀키는 이용자 자신만이 갖고 있는 유일한 키를 말한다.

A가 자신만이 가지고 있는 비밀키를 이용해 B에게 전자우편이나 각종 전자문서를 전달할 때 전자서명을 첨부해 보내면, B는 인증기관에 보관돼 있는 A의 공개키를 읽어 들여 A의 전자서명을 검증하는 방식이다. 공개키(Public Key)를 활용했다는 데서 이같은 방식을 공개키기반구조(PKI)라고 부른다. 비밀키를 전자서명 생성키라고 하며, 공개키를 전자서명 검증키라고도 한다.

이러한 PKI 방식의 전자서명에서 사용되는 키쌍은 ‘A-A´’나 ‘B-B´’처럼 대칭적인 구조가 아니라 비대칭 암호기술을 이용하기 때문에 누구나 알 수 있는 공개키만으로는 메시지를 위·변조할 수 없다. 즉, 대칭구조를 가진 관용키 방식의 암호화방식은 송수신자 양측에서 똑같은 비밀키를 공유하는데 반해 PKI방식은 암호화 키와 복호화 키가 서로 달라 완벽한 보안이 가능하다.

요약하자면 PKI기반의 전자서명은 5가지 특징을 지닌다. 먼저 서명자의 신원을 확인시켜주는 신원확인 기능을 갖고 있다. 또 비밀키를 갖고 있는 사람만이 전자서명을 사용할 수 있으므로 전자서명 위조가 불가능하다. 문서의 내용에 대한 변경도 할 수 없다. 서명자는 서명행위 이후에 서명사실에 대한 부인을 할 수 없으며 특정 문서의 전자서명을 다른 전자문서의 서명으로 사용할 수도 없다.

그러나 상기의 전자서명에 있어 가장 중요한 개인의 비밀키 자체 또는 비밀키의 관리는 결국 패스워드(password)이며 이 패스워드는 서명자가 암기하거나 어딘가에 기록해 놓아야 하고 그 결과 분실과 도용의 우려가 증대하는 매우 치명적인단점을 갖고 있다. 이러한 문제점에 대한 해결책으로 지문인식이나 홍채인식등 이용자 고유의 생체정보를 코드화하여 신원확인이나 전자서명 과정의 패스워드로 사용하는 것도 가능하다. 하지만 이러한 생체정보 역시 자연적으로 발생되는 까닭에 그 고유성을 100% 검증하기 어려운데다 상용화하기 어려운 낮은 인식률, 생체정보의 시간적 변화 가능성, 위조의 가능성, 장애자등 신원확인에 필요한 생체정보를 상실한 경우, 복잡한 입력 장치, 심리적·종교적 거부감, 오직 하나밖에 가질 수 없는 점, 그리고 한번 노출되면 평생 사용할 수 없는 점 등 해결하기 어려운 많은 문제점을 안고 있다.

또다른 대안으로 전통적으로 오랫동안 종이 문서에 사용되어온 개인 서명을 전자펜등의 전자적 입력장치를 사용하여 정보기기에 입력하도록 함으로써 이를 비교·인식하여 신원확인의 수단으로 삼고자 하는 시도가 있다. 이러한 온라인 서명 인식의 경우 서명의 2차원(x,y) 정보에 더하여 필체의 속도, 압력등에 대한 추가 정보를 획득할 수 있고 이러한 추가 정보의 개인적 습관에 따른 미묘한 차이를 검출하여 개인 식별의 수단으로 삼고자 하는 바[(US특허4040012 Crane &al.), (GB특허2011693 Herbst & Liu), (US특허6148093 McConnell et al.) 등] 동서양을 막론하고 오랫동안 사용되어온 기술이지만 이러한 습관의 차이는 너무나 미약할 뿐만 아니라 의식적이든 무의식적이든 서명자 자신도 항상 일관되게 서명하기 쉽지 않은 관계로 해서 인식오류의 증가를 야기시킨다. 또한 노출될 수 밖에 없는 필기 문서의 필체분석을 통하여 필획의 습관을 알아내는 것도 불가능하지 않다. 더구나 많은 수의 전자서명이 필요한 현재와 미래의 정보화 시대에는 그 중요도와 사용처에 따라 별도의 서명을 사용해야할 필요성이 있게 되고 여러개의 서명을 기억하기 위해 지면(paper)에 기록해 놓을 경우 누군가에게 복제될 가능성을 배제할 수 없다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이용자가 기억하기 쉽고 위조가 불가능하며 인식이 쉬운 신원확인 및 전자서명에 사용할 수 있는 다차원 서명방법을 제공함에 있다.

도1 : 차원을 분리하여 표현한 다차원 서명궤적 시계열 데이터의 실시예

도2 : 다차원 서명 인식 과정의 실시예

도3 : 저차원 서명을 다차원으로 만드는 과정의 실시예

도4 : 멜로디 형식 서명코드 추가입력 화면표시의 실시예

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다차원 서명 궤적을 컴퓨터등의 정보기기에 입력할 수 있는 모션마우스 또는 전자펜 또는 통상의 마우스등의 좌표 입력 장치와, 시간적 순서로 입력된 다차원 서명을 기 저장된 서명과 비교하여 일치여부를 검증할 수 있는 소프트웨어로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 소프트웨어는 입력된 다차원 서명 궤적을 저장하거나 전송할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 소프트웨어는 새로 입력된 다차원 서명 궤적을 기 저장된 다차원 서명 궤적과 비교하여 그 유사성 정도를 계산할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 소프트웨어는 입력장치가 제공할 수 있는 궤적의 차원이 낮을 경우(x, y, t : 가로,세로,시간 차원) 입력 궤적에 더하여 새로운 차원(z:깊이 등)의 궤적 정보를 서명자가 임의로 추가할 수 있게 하는 기능이 있어 최종 서명 차원이 시간차원을 제외하고 3차원(x,y,z) 이상이 될 수 있도록 하는 기능이 있는 것을 특징으로 한다. 여기서 새로운 차원이라함은 공간상의 깊이 차원만을 지칭하는 것이 아니고 시계열에 따른 변화를 표현할 수 있는, 상기의 자연 발생적 압력등이 아닌, 의도적으로 입력된 일반 물리량 또는 수치를 말한다.

상기 소프트웨어의 새로운 차원의 시계열 궤적을 추가하는 방법은 서명자가 기억하기에 용이한 멜로디를 나타내는 악보형식으로 의도하는 시계열 궤적을 입력할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

상기의 모션마우스 시스템(대한민국특허출원:10-2002-0014592)은 통상의 3차원(x,y,z) 공간좌표를 실제 공간상에서 자유롭게 정보기기에 입력할 수 있는 장치이다. 통상적으로 이러한 입력장치들은 일정한 시간 간격으로 현재 좌표값들의 시계열(time series)을 생성하며 그렇지 않다하더라도 내삽 과정을 수행하여 일정 시간 간격의 벡터(Vector)를 생성할 수 있다. 이러한 장치를 사용하여 서명자가 인위적으로 고안한 서명자 고유의 3차원 서명 궤적을 입력하면 이 궤적의 시계열 좌표값들이 상기 소프트웨어에 의해 정보기기에 저장된다(도2). 당업자라면 이러한 일련의 저장 과정중에 시계열 Data의 Filtering이나 압축 또는 코드화 과정등이 필요에 의해 추가되는 것이 본 발명의 기술적 사상의 범주를 벗어나는 것이 아님을 알 것이다.

서명의 검증과정(도2)에서는 기 등록된 서명 궤적과 검증하고자 하는 서명궤적 사이의 유사도(similarity) 계산이 필요하며 이 때 두개의 시계열 Vector(도1)를 시간축의 총 서명 시간에 대하여 정규화(Normalization)하여 총 Data의 수를 일치시키고 normalized scalar product를 수행하면 두 서명의 유사도를 계산할 수 있다. 계산된 유사도는 요구되는 응용에 따라 검증자가 설정한 검증 유사도 문턱(threshold)값과 비교하여 일치 여부를 판단하기위해 사용한다. 이 과정에서 각 좌표차원의 신뢰도에 따라 각각의 좌표 차원에 각기 다른 가중치를 적용하여 검증 신뢰도를 향상시킬 수도 있다.

상기의 실시예에서는 서명 입력 장치로 3차원 공간 좌표를 직접 입력할 수 있는 모션마우스 시스템을 사용한 예를 들어 설명하였으나 기존의 전자펜이나 통상의 2차원 마우스와 같이 2차원 좌표만을 입력할 수 있는 장치를 사용할 경우에는 다음과 같은 방법을 사용하여 본 발명의 기술적 사상을 실시할 수 있다. 즉, 도3에 나타낸 바와 같이 서명자는 통상의 2차원(x,y) 서명을 실시한 후에 상기 소프트웨어의 기능을 사용하여 제3의 차원(z) 궤적을 추가로 입력하거나 통상의 서명이 segments로 나누어져 있는 사실을 이용하여 각각의 segment를 선택한 후 그 segment에 대하여 고유의 깊이값(z) 또는 코드값을 부여하는 등의 방법에 의해 결국 원하는 다차원 서명을 만들 수 있을 뿐만 아니라 더 나아가 인식률 100%의 이상적인 서명시스템을 구성할 수 있게 된다.

또한 도4의 경우와 같이 제3의 추가궤적을 완전히 디지털화(코드화) 하고 이를 기억하기 쉽도록 멜로디 형식을 도입하는 것도 가능하며, 서명자가 서명된 2차원(x,y) 궤적위의 임의의 특징 점 위치들을 선택하면 그 점을 위한 z값이 상수 값등으로 자동 입력되도록 하는 방법에 의해 추가 서명궤적 입력 절차가 매우 단순해지도록 구성할 수도 있다.

한편, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형 실시할 수 있으며 당업자라면 서명에서 검증까지의 각 과정에 예를들어 DTW(Dynamic Time Warping), Wavelet, 주파수스펙트럼 분석, 차분압축등과 같은 다양한 공지의 기술들이 필요에 의해 사용될 수 있으며 이를 굳이 복잡하게 언급하지 않아도 쉽게 본 발명을 실시할 수 있음을 잘 알 수 있을 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 다차원 서명 시스템에 의하면, 추가차원 궤적을 수치 또는 코드 등으로 입력하게 하는 등의 수단에 의한 100% 인식이 가능한 서명인식도 가능해지며, 종이에 기록을 해 놓아도 추가차원의 궤적정보는 감추어져 있기 때문에 복제가 불가능하면서도 안전한 기록이 가능하게 될 뿐만 아니라 서명의 2차원 부분을 아주 단순한 도형으로 하거나 서명 자체의 내용을 그 서명의 용도를 표시하는 단어등으로 하여 실시함에 의해 서명을 쉽게 기억해 낼 수 있는 등의 효과가 있다.

또한 정보화 시대에도 종이 문서의 사용은 줄어들지 않고 있는 바, 다차원 서명의 2차원(x,y) 평면으로의 투영(projection) 궤적은 그대로 종이에 출력되어도 무관하므로 다양한 On Line - Off Line 문서 연동 즉, 예를 들어 출력된 문서만 보고도 그 문서에 서명을 수행했는지 여부 및 어떤 서명을 수행했는지 까지도 알 수 있게 되는 등의 효과를 발생시킨다.

이와 함께 상기에 언급한 기존의 특허와 같은 복잡한 압력센서, 가속도센서등이 부착된 장치를 사용하지 않고 통상의 좌표 입력장치를 사용하여 다차원 서명을 입력하는 것이 가능하므로 PDA와 같은 휴대용 정보기기 또는 신원확인 장치에의 서명 사용이 소프트웨어 만으로 가능해진다.

상기의 효과에 의해 본 발명에 따른 다차원 서명 시스템은 고도의 신뢰성과 보안성, 편의성을 갖춘 신원확인 또는 전자서명등을 수행할 수 있도록 한다.

Claims (4)

1. 다차원 서명 시스템에 있어서,

   정보기기에 공간 좌표 궤적을 시계열로 입력할 수 있는 장치와, 공지의 x,y,t 차원 및 압력등 무의식적으로 입력되는 물리량과는 다른, 새로운 차원의 시계열 궤적을 서명자가 의도적으로 입력하게 하고 그 궤적을 중요 특징으로 하여 서명을 검증하도록 한 방법을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다차원 서명 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 방법은

   입력된 상기의 다차원 서명을 저장하는 과정과, 새로 입력된 다차원 서명과 기 저장된 다차원 서명을 서로 비교하여 새로 입력된 다차원 서명의 진위 여부를 검증하는 과정을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다차원 서명 시스템.
3. 다차원 서명 시스템에 있어서,

   통상의 x,y 차원의 시계열궤적만을 입력할 수 있는 장치를 사용하여 정보기기에 입력된 서명 궤적(x,y,t)에 새로운 차원의 시계열 궤적을 추가할 수 있도록 하여 다차원 서명을 만드는 방법을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다차원 서명 시스템.
4. 다차원 서명 시스템에 있어서, 새로운 차원의 시계열 궤적을 추가하는 방법은

   서명자가 기억하기에 용이한 멜로디를 나타내는 악보형식으로 의도하는 시계열 궤적을 입력할 수 있도록 한 방법을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다차원 서명 시스템.