KR20140066191A - 보안 데이터의 안전한 액세스를 제공하는 차량 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량(1)과 관련되며, 상기 차량(1)은 다중화된 통신 버스(2)와, 상기 통신 버스(2)로 연결되는 엔진 제어 유닛(4)과, 차량 내에 호스팅되고 상기 통신 버스를 통해 통신하도록 구성된 보안 요소(6)를 포함하고, 상기 보안 요소는 차량과 관련된 보안 데이터를 저장한다(64).

Description

보안 데이터의 안전한 액세스를 제공하는 차량{VEHICLE PROVIDING A SECURED ACCESS TO SECURITY DATA}

본 발명은 일반적으로 자동차에 관한 것이며, 더 구체적으로 위조(forgery)를 방지하기 위해 보호되는 액세스가 제공되어야 하는 차량과 관련된 보안 데이터(security data)의 저장장치에 관한 것이다.

차량은 자신과 관련된 다양한 데이터를 디지털 또는 아날로그 형태로 저장한다. 저장되는 데이터로는, 가령, 주행거리, 다음 점검까지의 거리, 차량 직렬 번호, 번호판 데이터, 차량 결함의 일시 및 유형 등이 있다. 저장된 데이터는 이의 저장 매체에 따라 시각적으로 또는 전자적으로 액세스될 수 있다. 예를 들어, 주행거리는 엔진 제어 모듈(ECM)에 저장되고, 대시보드 상에 디스플레이된다. 차량 결함의 일시와 유형도 엔진 제어 모듈에 저장된다. 이러한 데이터는 전용 커넥터를 통해 엔진 제어 모듈로 연결되는 특정 전자 기기를 이용해 읽히거나 때때로 수정될 수 있다.

상기 엔진 제어 모듈은 일반적으로 차 내의 다양한 장치로부터 데이터를 수집한다. 오늘날 차량은 안전, 제어, 또는 안락 기능을 수행하기 위해 차량 전체에 분산되어 있는 더 많은 수의 전자 제어 유닛을 포함한다. 특히 이러한 제어 유닛이 변속기, 에어백, ABS(antilock braking system), 크루즈 컨트롤, EPS(electric power steering), 오디오 시스템, 창, 문, 미러 조정 등을 관리하도록 사용된다. 이들 전자 제어 유닛 중 일부는 독립적인 서브시스템을 형성하지만, ECM과의 통신이 필수적이다. 상기 ECM은 그 밖의 다른 전자 유닛에 의해 제공되는 정보를 기초로 보호될 데이터, 가령, 주행거리를 편집할 수 있다. 또한 서브시스템은 액추에이터를 제어하거나 센서로부터 피드백을 수신할 필요가 있다.

제어기 영역 네트워크(CAN: Controller Area Network)은 분산된 실시간 제어 및 거리 차량 내에서 사용되기 위한 멀티플렉싱을 지원하는 직렬 통신 기법이다. CAN은 메시지 기반 프로토콜(message based protocol)이다. 오늘날 생산되는 차량의 대부분은 CAN 버스를 포함한다. CAN 표준은 특히 ISO 11898 규격에서 정의된다.

보안 데이터로의 액세스가 위조를 방지하기에 충분히 안전하지 않으며, 특저어 진단 툴(diagnostic tool)을 갖지 않는 최종 사용자에게 가능하지 않다.

따라서 이들 단점 중 하나 이상을 극복하는 차량에 대한 요구가 존재한다. 따라서 상기 발명과 관련된 차량은 다음을 포함한다:

- 다중화된 통신 버스(multiplexed communication bus),

- 상기 통신 버스로 연결되는 엔진 제어 유닛,

- 차량 내에 호스팅되고 통신 버스를 통해 통신하도록 구성되는 보안 요소(secure element)로서, 상기 보안 요소는 차량과 관련된 보안 데이터를 안전하게 저장(securely store)함.

또 다른 실시예에 따르면, 상기 보안 요소는 엔진 제어 유닛과 통신하여 차량과 관련된 보안 데이터를 불러오며, 상기 불러온 보안 데이터를 저장하도록 구성된다.

또 다른 실시예에 따르면, 차량은 통신 버스로 연결된 복수의 전자 제어 유닛을 더 포함하고, 상기 보안 요소는 이들 전자 제어 유닛과 통신하고 상기 전자 제어 유닛에 의해 제공되는 데이터를 안전하게 저장하도록 구성된다.

또 다른 실시예에 따르면, 통신 버스는 제어기 영역 네트워크(Controller Area Network) 호환 버스이다.

또 다른 실시예에 따르면, 차량은 장치 전력 공급 배터리를 더 포함하고, 상기 보안 요소는 상기 장치 전력 공급 배터리로 연결된 전력 변압기를 포함하며, 보안 요소의 전자 회로로 전력을 공급한다.

또 다른 실시예에 따르면, 보안 요소가 무선 통신 인터페이스를 포함한다.

또 다른 실시예에 따르면, 보안 요소가 차량에 관련된 보안 데이터를 저장하는 영속 메모리 영역을 포함한다.

하나의 실시예에 따르면, 보안 요소는 상기 영속 메모리 영역의 읽기 또는 쓰기 액세스를 요청하는 개체를 인증하도록 구성된 보안 관리 모듈을 포함한다.

추가 실시예에 따르면, 영속 메모리 영역 및 보안 관리 모듈은 스마트카드 칩에 내장된다.

또 다른 실시예에 따르면, 보안 요소가 상기 통신 버스로 연결된 트랜스듀서를 포함하고 상기 트랜스듀서와 스마트카드 칩 사이의 통신 브릿지를 형성하는 통신 관리 모듈을 더 포함한다.

첨부된 도면과 몇 가지 실시예에 대한 다음의 기재로부터 본 발명의 이점이 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따르는 차량의 일례를 개략적으로 도시한다.
도 2는 도 1의 차량에 고정되는 보안 요소를 개략적으로 도시한다.
도 3은 보안 요소의 또 다른 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 4는 보안 요소의 또 다른 실시예를 개략적으로 도시한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따르는 차량(1)의 일례를 개략적으로 도시한다. 상기 차량(1)은 통신 버스(2), 가령, CAN 버스를 포함한다. 차량 안전 부분을 관리하는 다양한 장치가 버스(2)로 연결되고 차량(1) 전체에 분산되어 있다. 상기 차량은 특히 엔진(31), 변속기(32), 대시보드(33), 잠금 시스템(34) 및 안티 록 브레이크 시스템(35)을 포함한다. 이들 장치 각각은 차량 보안과 관련된 기능을 수행한다. 예를 들어, 차량(1)이 이동하는 중일 때 엔진(31)을 작동(on) 상태로 유지하는 것이 원치 않는 사고를 피하기 위한 주요한 안전 의식이다. 또한 상기 엔진은 규칙적인 간격으로 관리되어야 한다. 또한 변속기(32)의 제어는 사용자에 의해 기어가 변속될 때 원치 않는 엔진의 과속을 피하기 위해, 자동 변속이 제공되는 차량의 안전과 관련된다. 상기 대시보드(33)는 보안 부분을 가지며: 특히 정확한 주행거리를 디스플레이할 것이다. 차가 이동 중일 때 문을 자동으로 잠그거나 운전자가 대응하는 원격 제어기를 발동시키면 모든 차량 문을 잠금해제할 수 있기 때문에, 잠금 시스템(34)은 안전과 관련된다. 안티 록 브레이크 시스템(35)은 잠긴 바퀴가 검출될 때 브레이킹력을 해제해야 하므로 명백히 안전 특징과 관련된다. 추가 보안 또는 안전 특징, 가령, 운전자 인식 또는 그 밖의 다른 것이 CAN 버스(2)로 연결된 추가 장치에 의해 수행될 수 있다. 이들 장치에 의해 수행되는 관리와 관련된 주요 관심사는 위조를 피하거나 신뢰할만한 안전 데이터를 보장하는 것이다.

또한 엔진 제어 모듈(4), 본체 제어 모듈(5) 및 보안 모듈(6)은 CAN 버스(2)로 연결된다. 장치 전력공급 배터리(7)가 일반적으로 차량 전기망에서 12V 전압을 인가함으로써, 이들 장치(4, 5 및 6)에 전력을 공급한다. 이들 엔진 제어 모듈 ECM(4)은 CAN 버스(2)를 통해 다양한 장치의 전자 제어 유닛 또는 센서, 가령, 엔진(31), 변속기(32) 또는 대시보드(33)를 관리한다. 상기 본체 제어 모듈(5)은 CAN 버스(2)를 통해 그 밖의 다른 다양한 장치의 전자 제어 유닛 또는 센서, 가령, 잠금 시스템(34) 또는 차량(1)의 다양한 조명을 관리한다.

일반적으로 보안 요소는 요구되는 보안 수준을 갖는 스마트 카드-등급 애플리케이션을 내장할 수 있는 위조 방지(tamper proof)되는 스마트 카드 칩을 포함하는 장치를 정의한다. 상기 보안 요소는 다양한 폼 팩터, 가령, SIM 카드 또는 SD 카드, M2M 폼 팩터에 일체 구성되거나 또는 이보다 더 큰 회로에 내장될 수 있다.

보안 모듈(6)은 보안 요소, 가령, 스마트카드를 포함한다. 상기 보안 요소는 다양한 보안 데이터를 저장하고, 인증 요건이 수행되면, 이들 데이터로의 액세스를 제공하도록 의도된다. 보안 모듈(6)은 하나 이상의 인가된 개체를 인증할 수 있다. 저장되는 보안 데이터의 예로는, 주행거리, 다음 점검까지의 거리, 차량 직렬 번호, 차량의 유형, 차 제조사 데이터, 번호판 데이터, 주 운전자 신원, 마지막 기술 제어의 주행거리 또는 날짜, 차량 결함의 데이터 및 유형 등이 있다. 저장된 보안 데이터는 차량(1) 내 다른 위치에 제정된 데이터로부터 복제된 것일 수 있다. 예를 들어, 주행거리는 ECM(4)으로부터 복사되는 중복 정보(redundant information)일 수 있다. 번호판 데이터가 번호판에 내장된 RFID 태그에 저장될 수 있다. 차량 직렬 번호는 엔진실에 위치하는 각인 판에 내장된 RFID 태그에 저장될 수 있다.

보안 요소가 또한 안전 관련 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 엔진 관리와 관련된 파라미터(가령, 분사 시기, 터보압축기 압력 등)가 보안 요소에 저장되어 사용자가 이들 파라미터를 부정하게 수정하지 않았는지 여부를 체크할 수 있다. 예를 들어, 이러한 파라미터의 부정 수정이 엔진 거동에 영향을 미치고 예상치 않은 기능장애를 초래할 수 있다.

보안 요소는 M2M(machine-to-machine)에 따른다. M2M이 장치가 다른 장치와 통신하고 -40℃ 내지 125℃의 넓은 온도 범위를 지원하는 특정 속성을 얻을 수 있게 하는 기술을 참조하는 목표 보안 레벨에 따라 상기 보안 요소는 이동 가능형이거나 고정(가령, 납땜에 의해 고정)되어야 한다. M2M은 장치(가령, 센서 또는 계측기)를 이용하여, 네트워크를 통해 또 다른 장치 내 애플리케이션으로 전달되는 이벤트(가령, 온도, 압력 등)를 챕처한다. 상기 애플리케이션은 캡처된 이벤트를 유의미한 정보로 변환한다. 이러한 기능에 따라서, 다양한 장치가 보안 요소에 대한 마스터(master)로서 동작할 수 있다.

도 2는 보안 모듈(6)의 제 1 실시예를 개략적으로 도시한다. 상기 보안 모듈(6)은 보안 요소로서 사용되는 스마트카드(65) 및 스마트카드 인터페이스 변환기(8)를 포함한다. 상기 스마트카드(65)는 스마트카드 인터페이스 변환기(8)의 연결 슬롯(85)에 삽입된다.

상기 스마트카드(6)는 종래 기술에서 알려진 방식으로 카드 기판에 내장되는 칩(62)을 포함한다. 상기 칩(62)은 보안 관리 모듈(63)과 영속 데이터(persistent data) 저장 영역(64)을 포함한다. 상기 보안 관리 모듈(63)은 보안 애플리케이션을 수행한다. 상기 영속 데이터 저장 영역(64)은 상기 보안 데이터를 저장한다. 일반적으로 이러한 스마트카드(6)는 사용자 또는 장치 인증을 수행하도록 사용된다. 따라서 보안 관리 모듈(63)은 영역(64)에 저장된 데이터의 쓰기/읽기 액세스를 제공하기 전에 인증을 수행하도록 구성된다. 이러한 스마트카드(6)는 임의의 적합한 포맷, 예를 들어, 표준 UICC 포맷 또는 표준 비이동식 포맷인 QFN(Quad Flat No) 패키지 중 하나를 가질 수 있다.

상기 스마트카드 인터페이스 변환기(8)는 CAN 버스(2)에 연결되는 CAN에 호환되는 송수신기(81)를 포함한다. 바람직하게는, 상기 스마트카드 인터페이스 변환기(8)는 무선 통신 인터페이스(83)를 포함한다. 상기 스마트카드 인터페이스 변환기(8)는 통신 자석 모듈(82)을 포함한다. 상기 통신 자석 모듈(82)은 연결 슬롯(85)을 통해 스마트카드(65)와 통신한다. 통신 자석 모듈(82)은 인터페이스(81)와 스마트카드(65) 간의 통신뿐 아니라 무선 인터페이스(83)와 스마트카드(65) 간의 통신까지 관리한다. 상기 통신 관리 모듈(82)은 스마트카드(65)와 통신 인터페이스(81 및 83) 간 프로토콜 브릿지를 형성할 수 있다. 상기 스마트카드 인터페이스 변환기(8)는 전력 변압기(84)를 더 포함한다. 상기 전력 변압기(84)는 차량(1)의 전기망을 통해 배터리(7)로 연결된다. 전력 변압기(84)는 배터리 전압을 더 낮은 전압으로 변환하여 스마트카드 인터페이스 변환기(8) 및 스마트카드(6)의 다양한 회로에 전력을 공급할 수 있다.

통신 관리 모듈(82)의 존재 때문에, 매우 비용 효율적인 해결책을 얻기 위해 표준 스마트카드(65)가 사용될 수 있다. 적합한 프로토콜 및 적합한 인터페이스를 이용해, 가령, SWP 표준에 따르는 프로토콜 및 인터페이스를 이용해, 스마트카드(65)는 통신 관리 모듈(82)과 통신할 수 있다.

예를 들어, 모바일 전화 통신망을 통해 통신하거나, NFC 프로토콜에 따라 또는 추가 프로토콜, 가령, 블루투스(Bluetooth) 또는 IEEE 802.15 호환 프로토콜에 따라 통신하기 위해, 무선 통신 인터페이스(83)는 다양한 표준에 호환될 수 있다.

보안 모듈(6)이 CAN 버스(2)를 액세스하지 않는 타 장치와 통신하게 하도록 무선 통신 인터페이스(83)가 사용될 수 있다. 특히 이러한 장치는 GPS(global positioning system), 스마트 모바일 전화기, RFID 태그가 제공된 번호판, RFID 태그가 제공된 차량 직렬 번호를 디스플레이하는 각인 판(carved plate)일 수 있다. 보안 모듈(6)은 이러한 장치로부터 데이터를 불러올 수 있고 이들 데이터를 저장 영역(64)에 저장할 수 있다. 여러 다른 유형의 사용자가 또한 어떠한 CAN 특정 통신 장치도 없이 무선 통신 인터페이스(83)를 통해 보안 모듈(6)을 액세스할 수 있다. 따라서 점검 또는 기술 제어의 다음 발생을 참고하기 위해, 최종 사용자는 보안 모듈(6)을 액세스할 수 있다. 따라서 권한이 이들 데이터와 저장 영역(64)에 저장된 데이터를 비교함으로써 번호판 또는 각인 판이 위조되었는지 여부를 체크할 수 있다. 또한 보안 모듈(6)은 RFID 태그가 제공되는 운전 면허증을 검출 및 인증할 수 있다. 인증된 운전 면허증은 차량 운전 허가, 가령, 전용 속도 제한과 관련될 수 있다. 상기 ECM(4)은 보안 모듈(6)을 액세스하여, 엔진(31)을 제어할 때 적용해야 할 수 있는 속도 제한이 무엇인지를 결정한다.

보안 모듈(6)은 다른 장치가 자신의 콘텐츠를 액세스할 때 슬레이브(slave) 장치로서 행동하거나, 다른 장치로부터 데이터를 불러올 때 마스터 장치로서 행동할 수 있다.

인터페이스 어댑터(8)는 불법 사용자가 액세스하기 어렵도록 잘 감춰진 위치에서 차량 프레임에 연결될 수 있다. 어댑터(8)는 예를 들어 차량 프레임에 실링될 수 있다. 상기 어댑터는 차량 앞좌석들 사이에 호스팅될 수 있고, 전용 트랩(trap)을 통해 액세스될 수 있다. 어댑터의 불법 변경 또는 제거 시도는 어렵고 오래 걸려야 하며, 이러한 시도의 경우 호환되지 않은 툴이 사용됐다면 가능한 쉽게 검출될 수 있어야 한다. 보안 모듈(6)은 자동차 제한, 예컨대, 먼지 또는 습기 있는 환경에서의 작업 온도, 수명 사이클 또는 작업 용량에 부합하도록 설계된다.

도 3은 보안 모듈(6)의 두 번째 실시예를 개략적으로 도시한다. 이 실시예는 스마트카드 인터페이스 변환기(8)에서 통신 관리 모듈(82)을 제거하고, 스마트카드(65)가 자체적으로 통신 인터페이스(81 및 83)를 관리하도록 구성된다는 점에서 첫 번째 실시예와 상이하다.

이 실시예에서, 특정 칩(62)이 사용된다. 상기 특정 칩(62)은 커넥터(85)를 통해 CAN 트랜시버(81)로 연결된다. 특정 칩(62)은 상기 CAN 송수신기(81)로 연결된 2개의 입/출력 인터페이스를 제공한다.

도 4는 보안 모듈(6)의 세 번째 실시예를 개략적으로 도시한다. 보안 모듈(6)은 보안 요소로서 사용되는 마이크로제어기(9)(가령, QNF 포맷)와 인터페이스 변환기(8)를 포함한다. 상기 마이크로제어기(9)는 인터페이스 변환기(8)의 연결 슬롯(85)에 납땜된다. 예를 들어, 마이크로제어기(9)는 제 1 통신 인터페이스(95)에 속하는 패드 및 제 2 통신 인터페이스(96)에 속하는 패드를 포함한다. 이들 패드는 연결 슬롯(85)에 납땜된다.

마이크로제어기(9)는 종래 기술에서 알려진 방식으로 칩(92)을 포함한다. 상기 칩(92)은 보안 관리 모듈(93)과 영속 데이터 저장 영역(94)을 포함한다. 상기 보안 측정 모듈(93) 및 영속 데이터 저장 영역(94)은 보안 관리 모듈(63) 및 영속 데이터 저장 영역(64)과 동일할 수 있다.

인터페이스 변환기(8)는 CAN 버스(2)로 연결되는 CAN 호환성 송수신기(81)를 포함한다. 상기 인터페이스 변환기(83)는 무선 통신 인터페이스(83)를 포함하는 것이 바람직하다. 마이크로제어기(9)는 자체적으로 통신 인터페이스(81 및 83)를 관리하도록 구성된다. 상기 인터페이스 변환기(8)는 전력 변압기(84)를 더 포함한다. 상기 전력 변압기(84)는 차량(1)의 전기망을 통해 배터리(7)로 연결된다.

보안 모듈(6)은 다른 장치가 자신의 콘텐츠를 액세스하려 의도할 때 슬레이브 장치로서 행동할 수 있고, 다른 장치로부터 데이터를 불러올 때 마스터 장치로서 행동할 수 있다. 인터페이스 어댑터(8)는 잘 감춰진 위치에서 차량 프레임에 고정되어, 불법 사용자가 액세스하기 어렵게 만들 수 있다.

개시된 실시예 모두 연결 슬롯에 탈착 가능한 방식으로 삽입되는 스마트카드를 포함하지만, 본 발명은 보안 관리 회로가 보안 요소 회로의 나머지 부분에 납땜되는 보안 요소에도 적용된다.

실시예는 CAN 버스를 참조하여 개시되었지만, 본 발명을 수행하기 위해 그 밖의 다른 유형의 다중화된 통신 버스(multiplexed communication bus), 가령, 플렉스레이(Flexray)라고 알려진 버스가 사용될 수 있다.

Claims (10)

1. 다중화된 통신 버스(2),
   상기 다중화된 통신 버스로 연결된 엔진 제어 유닛(4),
   차량 내에 호스팅되고 상기 다중화된 통신 버스와 통신하도록 구성된 보안 요소(secure element)(6) - 상기 보안 요소는 차량과 관련된 보안 데이터를 안전하게 저장함 -
   를 포함하는, 차량(1).
2. 제1항에 있어서, 상기 보안 요소는 상기 엔진 제어 유닛(4)과 통신하여, 상기 차량과 관련된 보안 데이터를 불러오도록 구성되고, 불러온 보안 데이터를 저장하도록 구성되는, 차량(1).
3. 제1항에 있어서, 통신 버스로 연결되는 복수의 전자 제어 유닛(33)을 더 포함하고, 상기 보안 요소는 이들 전자 제어 유닛과 통신하고 이들 전자 제어 유닛에 의해 제공되는 데이터를 안전하게 저장하도록 구성되는, 차량(1).
4. 제1항에 있어서, 상기 다중화된 통신 버스는 제어기 영역 네트워크(Controller Area Network) 호환 버스(2)인, 차량(1)
5. 제1항에 있어서, 차량 장치 전력 공급 배터리(7)를 더 포함하며, 상기 보안 요소(6)는 장치 전력 공급 배터리로 연결된 전력 변압기(84)를 포함하고 상기 보안 요소의 전자 회로에 전력을 공급하는, 차량(1).
6. 제1항에 있어서, 상기 보안 요소(6)는 무선 통신 인터페이스(83)를 포함하는, 차량(1).
7. 제1항에 있어서, 상기 보안 요소(6)는 상기 차량(1)과 관련된 상기 보안 데이터를 저장하는 영속 메모리 영역(persistent memory area)(64)을 포함하는, 차량(1).
8. 제7항에 있어서, 상기 보안 요소(6)는 상기 영속 메모리 영역(64)으로의 읽기 또는 쓰기 액세스를 요청하는 개체를 인증하도록 구성되는 보안 관리 모듈(security management module)(63)을 포함하는, 차량(1).
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 영속 메모리 영역(64) 및 상기 보안 관리 모듈(63)은 스마트카드 칩(62)에 내장되는, 차량(1).
10. 제9항에 있어서, 상기 보안 요소(6)는 상기 통신 버스로 연결된 트랜스듀서(81)를 포함하고, 상기 트랜스듀서와 스마트카드 칩(62) 간의 통신 브릿지(communication bridge)를 형성하는 통신 관리 모듈(82)을 더 포함하는, 차량(1).
    

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