KR20130067535A - 비접촉식 카드의 부채널 분석을 위한 신호 수집 방법 및 장치 - Google Patents

비접촉식 카드의 부채널 분석을 위한 신호 수집 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

카드에 대한 부채널 분석(side channel analysis)을 위해서는 카드 동작 시 발생하는 부채널 신호만을 추출하여 통계 처리하여야 하는데, 비접촉식 카드 환경에서는 카드 리더로부터의 큰 주파수 대역의 캐리어(carrier) 신호로 인해 이러한 신호 추출 및 분석이 용이하지 않다는 문제가 있다. 이에 본 발명의 실시예에서는, 비접촉식 카드 시스템의 캐리어 신호를 최소화하면서 측정된 신호의 부채널을 효율적으로 분석할 수 있는 비접촉식 카드의 부채널 분석을 위한 신호 수집 기술을 제안하고자 한다.

Description

비접촉식 카드의 부채널 분석을 위한 신호 수집 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDING SIGNAL COLLECTION FOR SIDE CHANNEL ANALYSIS OF CONTACTLESS CARD}
본 발명은 비접촉식 카드(contactless card)의 부채널 분석(side channel analysis) 기술에 관한 것으로, 특히 비접촉식 카드 시스템의 캐리어(carrier) 신호를 최소화하면서 측정된 신호의 부채널을 효율적으로 분석하는데 적합한 비접촉식 카드의 부채널 분석을 위한 신호 수집 방법 및 장치에 관한 것이다.
비접촉식 카드는 카드 리더로부터 카드 동작을 위한 전력을 RF로 공급받는 카드로서, 이를 위해 비접촉식 카드 리더는 상대적으로 큰 주파수 대역의 캐리어 신호를 이용하여 카드와 통신한다.
카드에 대한 부채널 분석을 위해서는 카드 동작 시 발생하는 부채널 신호만을 추출하여 통계 처리하여야 하는데, 비접촉식 카드 환경에서는 카드 리더로부터의 큰 주파수 대역의 캐리어 신호로 인해 이러한 신호 추출 및 분석이 용이하지 않다는 문제가 있다.
한국공개특허 2011-0060569호, 부채널 분석을 위한 카드 리더 및 그것을 포함한 부채널 분석기, 2011.06.08 공개
이에 본 발명의 실시예에서는, 비접촉식 카드 시스템의 캐리어 신호를 최소화하면서 측정된 신호의 부채널을 효율적으로 분석할 수 있는 비접촉식 카드의 부채널 분석을 위한 신호 수집 기술을 제안하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 카드의 부채널 분석을 위한 신호 수집 장치는, 제어용 PC와의 통신 및 비접촉식 카드에 대한 제어 기능을 수행하며, 신호 측정을 위한 트리거 신호를 생성하는 비접촉식 카드 제어부와, 상기 비접촉식 카드와의 통신을 위한 안테나와의 신호를 측정하는 안테나부와, 상기 안테나부를 통해 측정된 신호를 필터링 및 증폭하는 필터 및 증폭부와, 상기 필터 및 증폭부에서 필터링 및 증폭된 측정 신호를 수집하여 부채널 분석을 수행하는 신호 측정부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 비접촉식 카드 제어부는, PC 통신부, 보드 제어부, 트리거 신호 측정부, ISO 14443 처리부, 전원부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 안테나부는, 메인 안테나, 적어도 하나의 비접촉식 카드 고정슬롯, 적어도 하나의 카드신호 측정 안테나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 필터 및 증폭부는, 상기 적어도 하나의 카드신호 측정 안테나로부터의 신호가 각각 입력되는 적어도 하나의 신호 입력부, 필터부, 증폭 회로부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 필터부는, 하이패스 필터, 밴드스탑 필터, 로패스 필터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 하이패스 필터, 밴드스탑 필터, 로패스 필터는, 상기 비접촉식 카드의 동작 주파수 및 동작 환경에 따라 취사 선택될 수 있다.
본 발명에 의하면, 비접촉식 카드 시스템의 캐리어 신호를 최소화하면서 측정된 신호의 부채널을 효율적으로 분석할 수 있는 비접촉식 카드의 부채널 분석을 위한 신호 수집 기술을 제공함으로써, 카드 리더의 캐리어 신호 및 노이즈의 영향이 적은 비접촉식 카드의 부채널 신호를 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 카드의 부채널 분석을 위한 신호 수집 장치에 대한 개략적인 구성 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 카드의 부채널 분석을 위한 신호 수집 장치의 상세 구성 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부채널 분석을 위한 신호 수집 장치의 다른 형태로서, 안테나를 이용하지 않고 접촉식으로 신호를 측정하여 처리하는 구성을 예시한 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또한, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
실시예의 설명에 앞서, 본 발명은 비접촉식 카드 시스템(contactless card system)의 캐리어(carrier) 신호를 최소화하면서 측정된 신호의 부채널(side channel)을 효율적으로 분석할 수 있는 비접촉식 카드의 부채널 분석을 위한 신호 수집 기술을 제공함으로써, 카드 리더의 캐리어 신호 및 노이즈(noise)의 영향이 적은 비접촉식 카드의 부채널 신호를 측정하고자 하는 것으로, 이러한 기술 사상으로부터 본 발명의 목적으로 하는 바를 용이하게 달성할 수 있을 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 카드의 부채널 분석을 위한 신호 수집 장치에 대한 구성 블록도로서, 비접촉식 카드 제어부(100), 안테나부(200), 필터 및 증폭부(300), 신호 측정부(400) 등을 포함할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 비접촉식 카드 제어부(100)는 제어용 PC(도시 생략됨)와의 통신 및 비접촉식 카드에 대한 제어 기능을 수행하며, 신호 측정을 위한 트리거 신호를 생성하는 역할을 수행할 수 있다.
안테나부(200)는 비접촉식 카드와의 통신을 위한 안테나와의 신호를 측정하는 역할을 수행할 수 있다.
필터 및 증폭부(300)는 안테나부(200)를 통해 측정된 신호를 필터링 및 증폭하는 역할을 할 수 있다.
신호 측정부(400)는, 예를 들어 오실로스코프 등을 포함할 수 있으며, 필터 및 증폭부(300)에서 필터링 및 증폭된 측정 신호를 수집하여 부채널 분석을 수행하는 역할을 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 카드의 부채널 분석을 위한 신호 수집 장치의 상세 구성 블록도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 비접촉식 카드 제어부(100)는 제어용 PC와의 통신을 위한 PC 통신부(102)와, 전반적인 보드 및 데이터 처리를 수행하고 신호 측정 장치(400)의 신호 측정 기준 신호를 위한 트리거 신호를 생성하여 트리거 신호 측정부(106)로 전송하는 보드 제어부(104)와, 보드 제어부(104)로부터 전송되는 트리거 신호를 측정하는 트리거 신호 측정부(106)와, 비접촉식 카드 표준인 ISO 14443 통신 처리를 위한 ISO 14443 처리부(108)와, 그리고 보드 전원 공급을 위한 전원부(110) 등을 포함할 수 있다.
여기서, 보드 제어부(104)에서 생성된 트리거 신호는 신호 측정 장치(400)로 입력되어 신호 측정에 이용될 수 있다.
안테나부(200)는 비접촉식 카드에 전원 공급 및 통신을 위한 메인 안테나(200)와, 비접촉식 카드 고정 슬롯(204/1)(204/2), 그리고 카드신호 측정 안테나(206/1)(206/2)로 구성될 수 있다.
안테나부(200)의 카드신호 측정 안테나(206/1)(206/2)로 측정된 신호는 메인 안테나(200)에서의 캐리어 신호가 크게 영향을 주는 신호로서, 이 신호만으로는 부채널 분석이 용이하지 않을 수 있다.
이에 본 발명의 실시예에서는, 비접촉식 카드 고정슬롯1(204/1) 및 카드신호 측정 안테나1(206/1)와 동일한 거리의 반대편에 비접촉식 카드 고정슬롯2(204/2) 및 카드신호 측정 안테나2(206/2)를 배치하여 위상이 반전된 캐리어 신호를 측정할 수 있도록 구현하였다.
이때, 카드신호 측정 안테나뿐 아니라 비접촉식 카드 고정슬롯까지 배치한 이유는, 반대쪽에서는 카드로 인한 위상변화를 보정하기 위함이다. 실제로 비접촉식 카드를 고정 슬롯에 삽입하고 신호를 측정하면 비접촉식 카드의 안테나로 인하여 신호의 위상이 변하게 된다. 카드 초기화 이후 반대쪽에도 동일한 카드를 삽입하면 초기화를 수행한 카드만 동작되며, 반대쪽의 위상이 보정되어 측정됨을 확인할 수 있다.
한편, 필터 및 증폭부(300)는 신호 입력부(302/1)(302/2), 가변저항(304), 필터부(306), 증폭 회로부(308) 등을 포함할 수 있다.
안테나부(200)의 카드신호 측정 안테나1,2(206/1)(206/2)에서 측정된 신호는 신호 입력부(302/1)(302/2)를 통해 각각 입력될 수 있으며, 이렇게 입력되는 신호는 캐리어 신호의 위상이 반대이기 때문에, 두 신호를 합치면 캐리어 신호를 대부분 제거할 수 있다. 이때, 두 신호의 크기 차이를 보정하기 위해 가변저항(304)을 이용할 수 있다. 가변저항을 이용하여 캐리어 신호의 크기를 정확히 맞출수록 캐리어 신호 영향은 더욱 줄일 수 있다.
이와 같은 방법으로 신호를 보정하더라도 어느 정도의 캐리어 신호와 노이즈 신호는 존재할 수 있다. 이러한 잔여 캐리어 신호와 노이즈 신호를 처리하기 위해 필터부(306)가 구비될 수 있다.
필터부(306)는, 예컨대 하이패스 필터(high-pass filter), 밴드스탑 필터(band-stop filter), 로패스 필터(low-pass filter) 등으로 구성될 수 있으며, 카드에 따라 어느 하나의 필터가 취사 선택되어 필터링 처리를 행할 수 있다. 이는 카드의 동작 주파수와 환경에 따라 부채널 분석을 위한 신호가 차이가 나기 때문이다.
필터부(306)에 의해 필터링된 신호는 증폭 회로부(308)를 통해 다시 증폭되어 신호 측정부(400)로 제공될 수 있다.
신호 측정부(400)는 필터 및 증폭부(300)로부터 제공되는 신호를 수집하고, 이를 이용하여 부채널 분석을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 신호 수집 장치는, 비접촉식 카드 제어 보드와 안테나 보드를 분리하여 구성함으로써 비접촉식 카드 모듈을 접촉식 카드 모듈처럼 구성할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부채널 분석을 위한 신호 수집 장치의 다른 형태로서, 안테나를 이용하지 않고 접촉식으로 신호를 측정하여 처리하는 구성을 예시한 도면이다.
도 3의 실시예에서는 가변저항(2002), 접촉식 모듈(2004), EM 프로브(2006)를 포함하는 접촉식 측정부(2000)와, 필터부(3002), 증폭 회로부(3004)를 포함하는 필터 및 증폭부(3000)의 구성이 상이하며, 나머지 도 2와 중복되는 구성의 설명은 생략하기로 한다.
도 3에 도시한 바와 같이, ISO 14443 처리부(1008)의 신호를 접촉식 측정부(2000)의 가변저항(2002)을 통해 직접 비접촉식 카드 제어부(1000)에 입력할 수 있다.
구체적으로, 제어 보드용 안테나와 카드 안테나 사이를 모델링하여 구성하여야 하는데, 보통 수백 오옴(Ω)의 저항으로 신호를 떨어뜨려 입력하면 별 무리 없이 동작될 수 있다.
비접촉식 카드를 분해하면 안테나를 제외한 칩 모듈을 얻을 수 있는데 이를 접촉식 측정부(2000)에 삽입하여 동작시킬 수 있다.
이와 같이, 캐리어 신호를 직접 입력함으로써 비접촉식 카드의 EM 신호에서의 캐리어 신호의 영향을 최소화할 수 있다.
캐리어 신호 영향을 최소로 하더라도 약간의 신호와 노이즈는 남게 되는데 이를 처리하기 위해서 도 2의 실시예와 동일한 필터 및 증폭부(3000)가 적용될 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 비접촉식 카드 시스템의 캐리어 신호를 최소화하면서 측정된 신호의 부채널을 효율적으로 분석할 수 있는 비접촉식 카드의 부채널 분석을 위한 신호 수집 기술을 제공함으로써, 카드 리더의 캐리어 신호 및 노이즈의 영향이 적은 비접촉식 카드의 부채널 신호를 측정하고자 구현한 것이다.
100: 비접촉식 카드 제어부
200: 안테나부
300: 필터 및 증폭부
400: 신호 측정부

Claims (1)

  1. 제어용 PC와의 통신 및 비접촉식 카드에 대한 제어 기능을 수행하며, 신호 측정을 위한 트리거 신호를 생성하는 비접촉식 카드 제어부와,
    상기 비접촉식 카드와의 통신을 위한 안테나와의 신호를 측정하는 안테나부와,
    상기 안테나부를 통해 측정된 신호를 필터링 및 증폭하는 필터 및 증폭부와,
    상기 필터 및 증폭부에서 필터링 및 증폭된 측정 신호를 수집하여 부채널 분석을 수행하는 신호 측정부를 포함하는
    비접촉식 카드의 부채널 분석을 위한 신호 수집 장치.
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