KR20150035155A - ESL(Electronic Shelf Label) 시스템에서의 무선 통신방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 ESL 시스템에서의 무선 통신방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 ESL 시스템에서의 무선 통신방법은, 매트릭스 테이블에서 임의의 행과 열을 선택하여 선택된 행과 열의 각 값과, 행과 열의 교차 지점의 값을 데이터 프레임의 매트릭스 보안 필드에 각각 입력하는 단계; 상기 프레임을 태그에서 게이트웨이로 또는 게이트웨이에서 태그로 무선 송신하는 단계; 상기 송신된 프레임을 게이트웨이 또는 태그에서 수신하여, 상기 매트릭스 보안 필드에 각각 기재되어 있는 행렬값을 이용하여 매트릭스 테이블에서 교차 지점의 값을 검색하는 단계; 상기 검색된 교차 지점의 값이 상기 수신된 프레임의 매트릭스 보안 필드에 기재된 교차 지점의 값과 동일한지를 판별하는 단계; 및 상기 판별에서 두 값이 동일하면, 수신된 프레임을 정상적인 프레임으로 판단하고 프레임의 나머지 필드를 분석하는 단계를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 매트릭스 방식의 단순한 보안 알고리즘을 적용함으로써, 무선통신에서의 보안 문제를 해결하고 태그의 연산 동작량을 줄여 배터리의 전력소모를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

ESL(Electronic Shelf Label) 시스템에서의 무선 통신방법{Wireless communication method in ESL(Electronic Shelf Label) system}
본 발명은 ESL(Electronic Shelf Label) 시스템에서의 무선 통신방법에 관한 것으로서, 특히 무선통신에서의 보안 문제를 해결하고 태그의 연산 동작량을 줄일 수 있는 ESL 시스템에서의 무선 통신방법에 관한 것이다.
현재 대형 할인마트 등에는 ESL(Electric Shelf Label)이라는 가격 업데이트 시스템이 구축되고 있다. 이 시스템은 종래의 종이에 가격을 기재하여 표시하는 방식이 아니라 디스플레이 화면에 전자적으로 가격을 표시하는 방식이다.
이와 같은 ESL 시스템은 일반적으로 서버(server), 싱크(sink), 태그(tag)로 구성된다. 싱크와 태그는 지그비(Zigbee)라는 무선통신 기술을 이용하여 데이터(정보)를 송수신하는데, 무선통신의 특성상 보안에 취약한 단점이 있다. 따라서 지그비 프로토콜에서는 암호화 키를 이용하여 데이터를 암호화하는 방식의 보안 알고리즘이 제시되고 있다. 그러나, 이러한 암호화 방식은 데이터를 암호화 및 복호화할 때 많은 연산량이 필요하기 때문에, 많은 전력을 필요로 한다. 태그는 배터리를 이용하기 때문에 가능하면 연산동작을 단순화하여, 전력 소모를 줄일 수 있도록 해야 한다.
한국 공개특허공보 공개번호 10-2012-0090105 일본 공개특허공보 특개2009-045222
본 발명은 상기와 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 매트릭스 방식의 단순한 보안 알고리즘을 적용함으로써 무선통신에서의 보안 문제를 해결하고 태그의 연산 동작량을 줄여 배터리의 전력소모량을 감소시킬 수 있는 ESL 시스템에서의 무선 통신방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 ESL 시스템에서의 무선 통신방법은,
a) 매트릭스 테이블에서 임의의 행과 열을 선택하여 선택된 행과 열의 각 값과, 행과 열의 교차 지점의 값을 데이터 프레임의 매트릭스 보안 필드에 각각 입력하는 단계;
b) 상기 프레임을 태그에서 게이트웨이로 또는 게이트웨이에서 태그로 무선 송신하는 단계;
c) 상기 송신된 프레임을 게이트웨이 또는 태그에서 수신하여, 상기 매트릭스 보안 필드에 각각 기재되어 있는 행렬값을 이용하여 매트릭스 테이블에서 교차 지점의 값을 검색하는 단계;
d) 상기 검색된 교차 지점의 값이 상기 수신된 프레임의 매트릭스 보안 필드에 기재된 교차 지점의 값과 동일한지를 판별하는 단계; 및
e) 상기 판별에서 두 값이 동일하면, 수신된 프레임을 정상적인 프레임으로 판단하고 프레임의 나머지 필드를 분석하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 단계 d)의 판별에서 두 값이 동일하지 않으면, 수신된 프레임을 비정상적인 프레임으로 판단하고 버리는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 단계 a)에서 선택된 행과 열의 각 값은 데이터 프레임의 4비트 필드에 각각 입력하고, 행과 열의 교차 지점의 값은 데이터 프레임의 8비트 필드에 입력할 수 있다.
이때, 상기 행과 열의 각 값이 입력되는 데이터 프레임의 4비트 필드와 행과 열의 교차 지점의 값이 입력되는 데이터 프레임의 8비트 필드는 데이터 프레임 포맷 중 매트릭스 보안 필드로 구성될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 매트릭스 방식의 단순한 보안 알고리즘을 적용함으로써, 무선통신에서의 보안 문제를 해결하고 태그의 연산 동작량을 줄여 배터리의 전력소모를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 ESL 시스템에서의 무선 통신방법이 채용되는 ESL 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 보안 기술이 적용된 일반적인 네트워크 레벨의 지그비 데이터 프레임 구조의 일 예를 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 ESL 시스템에서의 무선 통신방법의 실행 과정을 보여주는 흐름도.
도 4는 본 발명의 방법에 채용되는 매트릭스 방식의 보안 알고리즘을 개념적으로 보여주는 도면.
도 5는 프레임 포맷 중 매트릭스 보안 필드에 행과 열, 교차지점의 각 값이 각각 입력된 상태를 보여주는 도면.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되지 말아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
여기서, 본 발명의 실시 예에 대하여 본격적으로 설명하기에 앞서 본 발명의 방법이 채용되는 ESL 시스템에 대하여 먼저 설명해 보기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 ESL 시스템에서의 무선 통신방법이 채용되는 ESL 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, ESL 시스템은 서버(110), 싱크(게이트웨이)(120), 태그 (130)를 포함하여 구성된다.
서버(110)는 가격 데이터베이스를 가지고 있다. 싱크(게이트웨이)(120)는 서버(110)와 태그(130) 간에 중계 역할을 한다. 즉, 서버(110)로부터 가격 정보(데이터)를 수신하여 이를 각 태그(130)에 전달해 주는 역할을 한다. 태그(130)는 싱크(게이트웨이)(120)로부터 가격 정보(데이터)를 받아서 디스플레이 화면(예컨대, LCD 화면)에 가격 정보를 표시해 준다.
싱크(게이트웨이)(120)와 태그(130)는 지그비(Zigbee)라는 무선통신 기술을 이용하여 신호를 송수신한다. 무선통신의 특성상 설치가 쉽다는 장점이 있으나, 보안에 취약하다는 단점이 있다. 예를 들면, 악의적인 사람이 무선통신 데이터를 분석 후, 패턴을 알아낸 다음 조작하여 송신할 가능성이 존재한다. 따라서 이와 같은 통신상의 보안 문제에 대응하기 위해 다양한 암호화 보안 방식이 소개되고 있다. 암호화 방식이란 송신 시 데이터 자체를 암호화해서 전송 후, 수신 시 이를 다시 복호화하는 방식이다. 지그비 프로토콜도 자체적으로 암호기술을 이용한 보안메커니즘을 구비하고 있다. 도 2는 보안 기술이 적용된 일반적인 네트워크 레벨의 지그비 데이터 프레임 구조의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 네트워크 헤더(Network Header)(201)는 네트워크 계층에서 프레임 전송에 필요한 정보를 포함하고, 보조 헤더(Auxiliary Header)(202)는 암호기술의 처리에 필요한 보안 제어필드를 포함한다. 이는 해당 프레임에 적용되는 보안성의 레벨을 지정하며, 메시지 암호화와 무결성은 모두 CCM(Counter mode with Cipher block chaining Message) 알고리즘(암호화 알고리즘의 하나)에 의해 한번에 처리된다. 암호화 페이로드(Encrypted Payload)(203)에는 암호화된 데이터가 저장된다. MIC(Many Integrated Core)(204)는 헤더와 페이로드의 무결성을 보호하기 위해 사용된다.
한편, 태그(130)는 코인 배터리(coin battery)를 사용하는바, 따라서 가능하면 동작연산을 단순화하도록 설계되어야 한다. 태그(130)가 지그비 프로토콜의 자체 암호화 보안방식을 이용할 경우, 암호화 및 복호화 시 동작 연산량이 많이 증가하여 배터리 사용량이 급격히 늘어난다. 따라서 동작연산이 복잡하지 않은 단순한 보안 알고리즘이 필요하다.
본 발명은 이상과 같은 사항을 감안한 것으로, 무선통신에서의 보안 문제를 해결하고 태그의 연산 동작량을 줄여 배터리의 전력소모량을 감소시킬 수 있는 ESL 시스템에서의 무선 통신방법을 제공하고자 한다.　
그러면, 이상과 같은 구성을 갖는 ESL 시스템을 바탕으로 본 발명에 따른 ESL 시스템에서의 무선 통신방법에 대하여 설명해 보기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 ESL 시스템에서의 무선 통신방법의 실행 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 ESL 시스템에서의 무선 통신방법에 따라, 먼저 매트릭스 테이블에서 임의의 행과 열을 선택하여 선택된 행과 열의 각 값과, 행과 열의 교차 지점의 값을 데이터 프레임의 매트릭스 보안 필드에 각각 입력한다(단계 S301∼S304). 여기서, 상기 선택된 행과 열의 각 값은 데이터 프레임의 4비트 필드에 각각 입력하고, 행과 열의 교차 지점의 값은 데이터 프레임의 8비트 필드에 입력할 수 있다. 이때, 상기 행과 열의 각 값이 입력되는 데이터 프레임의 4비트 필드와 행과 열의 교차 지점의 값이 입력되는 데이터 프레임의 8비트 필드는 데이터 프레임 포맷 중 매트릭스 보안 필드로 구성될 수 있다.
여기서, 이상과 같은 데이터 프레임의 매트릭스 보안 필드에의 입력 및 보안값이 입력된 데이터 패킷의 송수신과 관련하여 하나의 실 예를 들어 부연 설명해 보기로 한다.
본 발명의 방법에서는 도 4에 도시된 바와 같은 매트릭스 방식의 보안 알고리즘을 도입한다. 본 실시 예에서는 5행 5열의 매트릭스를 예시하고 있으나, 이는 하나의 예를 보여주는 것에 불과할 뿐, 4행 4열, 6행 6열, 8행 8열과 같이 다양한 매트릭스 방식이 적용될 수 있음은 당연하다.
매트릭스를 게이트웨이(120)와 태그(130)는 상기 도 4의 매트릭스 표를 서로 공유하고 있다. 서로 간에 데이터를 전달할 때마다 랜덤(random)하게 매트릭스 표에서 값을 선택하여 전송한다. 예를 들면, 도 4의 매트릭스 표에서 가로 2번째 행과 세로 3번째 열이 교차하는 값은 "9"이다.
이때 행의 값인 "2"를 도 5에 도시된 바와 같이, 데이터 프레임 포맷 중 매트릭스 보안 필드인 4비트 필드(Horizon field)에 입력하고, 열의 값인 "3"을 매트릭스 보안 필드인 4비트 필드(Vertical field)에 입력한 후, 교차값인 "9"를 매트릭스 보안 필드인 8비트 필드(Value field)에 입력하여 전송하게 된다. 그러면, 수신쪽에서는 행과 열의 값인 2, 3의 값으로 상기 도 4에 도시된 바와 같은 매트릭스 표에서 행과 열의 교차지점을 찾는다. 그리고, 그 찾은 값이 "9"와 같으면 정상 패킷으로 판단하게 된다.
이상에 의해, 데이터 프레임의 매트릭스 보안 필드에의 입력이 완료되면, 상기 프레임(패킷)을 태그(130)에서 게이트웨이(120)로 또는 게이트웨이(120)에서 태그(130)로 무선 송신한다(단계 S305).
그러면, 송신된 프레임(패킷)을 게이트웨이(120) 또는 태그(130)에서 수신하여, 상기 매트릭스 보안 필드에 각각 기재되어 있는 행렬값을 이용하여 매트릭스 테이블(표)에서 교차 지점의 값을 검색한다(단계 S306∼S308). 즉, 상기 게이트웨이(120) 또는 태그(130)는 수신된 프레임 포맷 중 행 필드(Horizontal field)와 열 필드(Vertical field), 그리고 교차지점 필드(Value field)를 각각 분석하고, 그 분석결과를 자신의 내부(메모리)에 저장되어 있는 매트릭스 표와 대비한다.
그리고, 검색된 교차 지점의 값이 상기 수신된 프레임(패킷)의 매트릭스 보안 필드에 기재된 교차 지점의 값과 동일한지를 판별한다(단계 S309). 즉, 위에서 분석된 행(Horizontal) 필드와 열(Vertical) 필드, 그리고 교차지점(Value) 필드의 각 값이 매트릭스 표에 기재되어 있는 값과 동일한지를 판별하는 것이다.
상기 단계 S309의 판별에서 두 값이 동일하면, 수신된 프레임(패킷)을 정상적인 프레임(패킷)으로 판단하고 프레임의 나머지 필드를 분석한다(단계 S310).
그리고, 상기 단계 S309의 판별에서 두 값이 동일하지 않으면, 수신된 프레임(패킷)을 비정상적인 프레임(패킷)으로 판단하고 버린다(단계 S311).
이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 ESL 시스템에서의 무선 통신방법은 매트릭스 방식의 단순한 보안 알고리즘을 적용함으로써, 무선통신에서의 보안 문제를 해결하고 태그의 연산 동작량을 줄여 배터리의 전력소모를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
이상, 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110...서버 120...싱크(게이트웨이)
130...태그
201...네트워크 헤더(Network Header)
202...보조 헤더(Auxiliary Header)
203...암호화 페이로드(Encrypted Payload)
204...MIC(Many Integrated Core)

Claims (5)

  1. a) 매트릭스 테이블에서 임의의 행과 열을 선택하여 선택된 행과 열의 각 값과, 행과 열의 교차 지점의 값을 데이터 프레임의 매트릭스 보안 필드에 각각 입력하는 단계;
    b) 상기 프레임을 태그에서 게이트웨이로 또는 게이트웨이에서 태그로 무선 송신하는 단계;
    c) 상기 송신된 프레임을 게이트웨이 또는 태그에서 수신하여, 상기 매트릭스 보안 필드에 각각 기재되어 있는 행렬값을 이용하여 매트릭스 테이블에서 교차 지점의 값을 검색하는 단계;
    d) 상기 검색된 교차 지점의 값이 상기 수신된 프레임의 매트릭스 보안 필드에 기재된 교차 지점의 값과 동일한지를 판별하는 단계; 및
    e) 상기 판별에서 두 값이 동일하면, 수신된 프레임을 정상적인 프레임으로 판단하고 프레임의 나머지 필드를 분석하는 단계를 포함하는 ESL 시스템에서의 무선 통신방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계 d)의 판별에서 두 값이 동일하지 않으면, 수신된 프레임을 비정상적인 프레임으로 판단하고 버리는 단계를 더 포함하는 ESL 시스템에서의 무선 통신방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단계 a)에서 선택된 행과 열의 각 값은 데이터 프레임의 4비트 필드에 각각 입력하고, 행과 열의 교차 지점의 값은 데이터 프레임의 8비트 필드에 입력하는 ESL 시스템에서의 무선 통신방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 행과 열의 각 값이 입력되는 데이터 프레임의 4비트 필드와 행과 열의 교차 지점의 값이 입력되는 데이터 프레임의 8비트 필드는 데이터 프레임 포맷 중 매트릭스 보안 필드로 구성되는 ESL 시스템에서의 무선 통신방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단계 c)에서 상기 게이트웨이 또는 태그는 수신된 프레임 포맷 중 행 필드(Horizontal field), 필드(Vertical field) 및 교차지점 필드(Value field)를 각각 분석하고, 그 분석결과를 자신의 내부(메모리)에 저장되어 있는 매트릭스 표와 대비하는 ESL 시스템에서의 무선 통신방법.
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