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KR100861104B1 - 유에스비 키보드의 보안장치 및 그 방법 - Google Patents

유에스비 키보드의 보안장치 및 그 방법 Download PDF

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KR100861104B1
KR100861104B1 KR1020060100366A KR20060100366A KR100861104B1 KR 100861104 B1 KR100861104 B1 KR 100861104B1 KR 1020060100366 A KR1020060100366 A KR 1020060100366A KR 20060100366 A KR20060100366 A KR 20060100366A KR 100861104 B1 KR100861104 B1 KR 100861104B1
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South Korea
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usb keyboard
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Abstract

본 발명은 유에스비(USB) 키보드의 보안장치 및 그 방법에 관한 것으로, 개인용 컴퓨터(PC)에 연결된 USB 장치 중에서 USB 키보드를 위한 드라이버를 선별하고, 상기 USB 키보드를 통해 입력되는 입력데이터를 획득하기 위해 USB 허브 드라이버에 있는 데이터 처리함수 주소를 선별된 상기 USB 키보드 드라이버의 함수 주소로 교체하는 USB 키보드 보안드라이버와, 상기 USB 키보드 보안드라이버로부터 획득된 입력데이터를 우선적으로 수신하여 분석, 암호화 및 삭제 과정을 통해 처리하는 USB 키보드 데이터처리모듈과, 상기 USB 키보드 데이터처리모듈을 통해 처리된 입력데이터를 복호화하여 사용자가 입력하고자 하는 위치에 출력하는 USB 키보드 데이터전달모듈을 포함함으로써, 유에스비(USB)를 통해 본체와 통신되어 데이터를 전송하는 키보드로부터 악의적인 프로그램에 의해 입력되는 정보가 외부로 유출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
유에스비 키보드, 보안, 드라이버, 암호화, 복호화

Description

유에스비 키보드의 보안장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PRESERVATION OF USB KEYBOARD}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 USB 키보드의 보안장치를 포함한 USB 드라이버 구조를 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도.
도 2는 도 1의 USB 허브 드라이버와 HID 클래스 드라이버간에 연결되는 구조를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 USB 키보드의 보안방법을 설명하기 위한 전체적인 흐름도.
도 4는 USB 허브 드라이버 내에 속한 디바이스 객체들의 리스트를 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 ***
100 : 커널영역, 110 : 키보드 클래스 드라이버,
115 : 포트 드라이버, 120 : HID 키보드 클래스 드라이버,
125 : HID 마우스 클래스 드라이버,
130 : HID 클래스 드라이버, 135 : USB 저장 드라이버,
140 : USBCCGP 드라이버, 145 : USB 허브 드라이버,
150 : 호스트 제어 드라이버, 155 : USB 키보드,
160 : USB 메모리, 200 : 유저영역,
300 : USB 키보드 보안장치, 310 : USB 키보드 보안드라이버,
330 : USB 키보드 데이터처리모듈, 331 : 데이터수신부,
332 : 데이터분석부, 333 : 데이터암호화부,
334 : 데이터삭제부, 350 : USB 키보드 데이터전달모듈,
351 : 데이터복호화부, 353 : 데이터입력부
본 발명은 유에스비(USB)를 통해 개인용 컴퓨터(PC)의 본체와 통신되어 데이터를 전송하는 키보드로부터 악의적인 프로그램에 의해 입력되는 정보가 외부로 유출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있도록 한 USB 키보드의 보안장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근에 인터넷의 발달로 인해 개인용 컴퓨터(PC)의 정보 유출이 빈번해지고 있다. 이러한 정보 유출은 정보수집, 유출단계로 이루어지며, 이러한 해킹 툴을 막기 위하여 안티 스파이웨어 또는 안티 바이러스, 방화벽 등으로 방지한다. 그러나, 새로운 해킹 툴을 막기 위해서는 그 해킹 툴의 수집, 분석 및 패치 등의 과정이 필요하기 때문에 패치가 이루어지기 전까지는 무방비로 노출되어 있다고 볼 수 있다.
그러기 때문에 개인 정보의 유출을 막기 위해서 사용자가 키보드를 이용하여 데이터를 입력할 때부터 막는 기술이 필요하다. 키보드는 PS/2를 이용하여 많이 개발되었지만, 최근에는 설치가 용의하고 재부팅이 필요하지 않아 사용하기에 편리한 USB 키보드의 보급이 많이 되고 있는 실정이다.
이러한 USB 키보드는, 컴퓨터의 본체와 주변장치들 간의 통신이 단순한 전기적인 신호흐름이 아닌 다수 데이터를 담은 패킷의 흐름으로 이루어지면서 운영체제와 메시지를 교환하는 개념으로 연결되는 것이다.
그러나, 이와 같은 USB 키보드 보안의 필요성은 사무실에서뿐만 아니라 일반 가정에서도 인터넷을 많이 사용하게 되면서 인터넷 보안의 취약점을 이용한 개인의 정보유출의 사례가 늘고 있다. 사이트의 가입 시의 개인 정보, 인터넷 뱅킹에 사용되는 비밀 번호 등의 노출이 빈번히 발생하고 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 유에스비(USB)를 통해 본체와 통신되어 데이터를 전송하는 키보드로부터 악의적인 프로그램에 의해 입력되는 정보가 외부로 유출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있도록 한 USB 키보드의 보안장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 측면은, 개인용 컴퓨터(PC)에 연결된 USB 장치 중에서 USB 키보드를 위한 드라이버를 선별하고, 상기 USB 키보드를 통해 입력되는 입력데이터를 획득하기 위해 USB 허브 드라이버에 있는 데이터 처리함수 주소를 선별된 상기 USB 키보드 드라이버의 함수 주소로 교체하는 USB 키보드 보안드라이버; 상기 USB 키보드 보안드라이버로부터 획득된 입력데이터를 우선적으로 수신하여 분석, 암호화 및 삭제 과정을 통해 처리하는 USB 키보드 데이터처리모듈; 및 상기 USB 키보드 데이터처리모듈을 통해 처리된 입력데이터를 복호화하여 사용자가 입력하고자 하는 위치에 출력하는 USB 키보드 데이터전달모듈을 포함하는 USB 키보드의 데이터 보안장치를 제공하는 것이다.
여기서, 상기 USB 키보드 데이터처리모듈은, 상기 USB 키보드 보안드라이버로부터 획득된 입력데이터를 우선적으로 수신하는 데이터수신부; 상기 데이터수신부로부터 수신된 입력데이터들 중에서 보호 대상 입력데이터를 분석하는 데이터분석부; 상기 데이터분석부로부터 분석된 보호 대상 입력데이터를 암호화하는 데이터 암호화부; 및 상기 데이터수신부로부터 수신된 입력데이터들 중에서 보호 대상 입력데이터를 운영체제가 인식하지 못하도록 삭제하는 데이터삭제부를 포함함이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 USB 키보드 데이터전달모듈은, 상기 USB 키보드 데이터처리모듈로부터 암호화된 입력데이터를 운영체제가 처리할 수 있도록 복호화하는 데이터복호화부; 및 상기 데이터복호화부로부터 복호화된 입력데이터를 사용자가 입력하고자 하는 위치에 출력하는 데이터입력부를 포함한다.
본 발명의 제2 측면은, USB 키보드의 데이터 보안방법에 있어서, (a) 상기 USB 키보드를 위한 드라이버를 선별하는 단계; (b) 커널영역에 구비된 USB 허브 드라이버에 있는 데이터 처리함수 주소를 USB 키보드 드라이버의 함수 주소로 교체하는 단계; (c) 사용자가 상기 USB 키보드를 키 조작하여 입력한 입력데이터를 우선적으로 수신하여 분석, 암호화 및 삭제 과정을 거쳐 보호 대상 입력데이터를 처리하는 단계; 및 (d) 암호화된 상기 보호대상 입력데이터를 복호화하여 사용자가 입력하고자 하는 위치에 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 USB 키보드의 데이터 보안방법을 제공하는 것이다.
여기서, 상기 단계(a)는, (a-1) 상기 USB 허브 드라이버의 디바이스 객체들의 리스트를 획득하는 단계; (a-2) 상기 단계(a-1)에서 획득된 디바이스 객체들 중에서 디바이스 객체의 맴버 변수가 널(NULL)이 아닌 디바이스 객체를 선별하는 단계; (a-3) 상기 단계(a-2)에서 선별된 디바이스 객체들 중에서 HID 클래스 드라이버(HIDUSB)와 연결되어 있는 디바이스 객체들의 리스트를 획득하는 단계; 및 (a-4) 상기 단계(a-3)에서 획득된 디바이스 객체들 중에서 HID 키보드에 관련된 디바이스 객체들의 리스트를 획득하는 단계를 포함함이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 단계(a-1)는, 상기 USB 허브 드라이버의 드라이버 객체를 구하는 제1 과정과, 상기 드라이버 객체가 가지고 있는 맴버 변수로부터 첫 번째 디바이스 객체의 포인터를 구하는 제2 과정과, 상기 디바이스 객체의 맴버 변수로부터 다음 디바이스 객체의 포인터를 구하는 제3 과정을 계속적으로 수행하여 드라이버 객체들의 리스트를 구한다.
바람직하게는, 상기 단계(a-3)는, 상기 단계(a-2)에서 선별된 디바이스 객체들 중에서 디바이스 객체의 맴버 변수가 가리키는 디바이스 객체의 맴버 변수가 HID 클래스 드라이버(HIDUSB)의 드라이버 객체의 포인터와 동일할 경우, 상기 HID 클래스 드라이버(HIDUSB)와 연결되어 있는 디바이스 객체로 판단한다.
바람직하게는, 상기 단계(a-4)는, 상기 단계(a-3)에서 획득된 디바이스 객체들의 설명자를 이용하여 HID 키보드인지를 확인한다.
바람직하게는, 상기 단계(c)는, (c-1) 사용자가 상기 USB 키보드를 키 조작하여 입력한 입력데이터를 우선적으로 수신하는 단계; (c-2) 상기 단계(c-1)에서 수신된 입력데이터들 중에서 보호 대상 입력데이터를 분석하는 단계; (c-3) 상기 단계(c-2)에서 분석된 보호 대상 입력데이터를 암호화하는 단계; 및 (c-4) 상기 단계(c-1)에서 수신된 입력데이터들 중에서 보호 대상 입력데이터를 운영체제가 인식하지 못하도록 삭제하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제3 측면은, 상술한 USB 키보드의 보안방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 기록매체를 제공한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명 의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 USB 키보드의 보안장치를 포함한 USB 드라이버 구조를 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 USB 키보드의 보안장치를 포함한 USB 드라이버 구조는, 크게 커널영역(100)과 유저영역(200)으로 구분되어 있다.
여기서, 커널영역(100)이라 함은, 컴퓨터 운영체계의 가장 중요한 핵심으로서, 운영체계의 다른 모든 부분에 여러 가지 기본적인 서비스를 제공한다. 비슷한말로는 '뉴클리어스'라는 용어가 있다.
이러한 커널영역(100)에는 기본적으로 키보드 클래스 드라이버(110), 포트 드라이버(115), HID 키보드 클래스 드라이버(120), HID 마우스 클래스 드라이버(125), HID 클래스 드라이버(130), USB 저장 드라이버(135), USBCCGP 드라이버(140), USB 허브 드라이버(145), 호스트 제어 드라이버(150), USB 키보드(155) 및 USB 메모리(160) 등을 포함한다.
한편, 유저영역(200)이라 함은, 운영체계의 가장 바깥부분에 위치하고 있으면서, 사용자 명령에 대한 처리를 담당한다. 일명 셀이라고도 불리 운다.
특히, USB 키보드(155)로부터 입력되는 데이터를 보호하기 위하여 커널영역(100)의 USB 허브 드라이버(145)에 본 발명의 일 실시예에 따른 USB 키보드 보안장치(300)가 설치되어 있다.
본 발명에 따른 USB 키보드 보안장치(300)가 설치되어 있지 않거나 활성화되지 않은 상태에서 USB 키보드(155)로부터 입력되는 데이터에 대한 운영체제의 처리과정은 다음과 같다.
우선, USB 키보드(155)를 개인용 컴퓨터(PC)에 연결하면, 해당 장치에 맞는 드라이버(driver)가 로딩(loading)되고 실행되고 있는 어플리케이션(Application)에 WM_DEVICECHANGE 메시지를 보내서 새로운 장치에 대한 필요한 작업을 하도록 한다.
이후에, 설치가 완료된 USB 키보드(155)는 호스트 제어 드라이버(150), USB 허브 드라이버(145), USBCCGP 드라이버(140), HID 클래스 드라이버(130)와 같은 순서의 드라이버 장치들이 연결된다.
여기서, 호스트 제어 드라이버(Host Control Driver)(150)는 물리적 USB 장치와 연결되어 있는 장치로서, 예컨대, Windows 2000의 경우 Host Controller Class Driver(usbd.sys)와 2개의 Miniclass Driver(uhcd.sys, openhci.sys)로 구성되어 있으며, Windows XP에서는 USB 2.x를 지원하면서 Host Controller Driver(usbport.sys)와 3개의 Miniport Driver(usbuhci.sys, usbohci.sys, usbehci.sys)로 구성되어 있다.
USB 허브 드라이버(USB Hub(BUS) Driver : USBHub.sys)(145)는 물리적 USB 장치로부터 오는 데이터를 그에 맞는 클라이언트 디바이스 드라이버(Client Device Driver)로 분배하는 기능을 수행한다.
이때, 주요 클라이언트 디바이스 드라이버로는 예컨대, 오디오(Audio)(스피 커), 통신(Communication)(모뎀), HID(Human Input Device : 사용자가 직접 컴퓨터로 데이터를 입력하는 장치로서 대표적으로 키보드, 마우스, 조이스틱 등이 있다.), 디스플레이(Display)(모니터), 물리적인 피드백 장치(Physical feedback devices)(포스 피드백 조이스틱), 전원(Power)(무정전 전원장치), 프린터(Printer), 대용량 저장장치(Mass storage)(하드 드라이브), 허브(Hub) 등이 있다.
USBCCGP(USB Common Class Generic Parent : USBccgp.sys) 드라이버(140)는 예컨대, Windows XP에서 복합적인 USB 장치(하나의 USB 연결로 두개 이상의 기능을 하는 장치)를 효율적으로 처리하기 위한 드라이버이다.
HID 클래스 드라이버(HID class/miniclass driver, HIDUSB)(HIDUSB.sys & HIDClass.sys)(130)는 HID 장치로부터 들어오는 USB 데이터를 그에 맞는 클래스 드라이버(Class Driver)로 보내주고 그 클래스 드라이버가 가공을 하여 운영체제에 전달하게 된다.
여기서, 키보드 데이터는 HID 키보드 클래스 드라이버(HID Keyboard Class Driver, HIDKBD)(kbdhid.sys)(120)를 통하여 운영체제의 키보드 처리 장치인 키보드 클래스 드라이버(Keyboard Class Driver, KBDCLASS)(kbdclass.sys)(110)로 전달된다.
이를 좀더 구체적으로 설명하면, USB 장치의 모든 데이터는 USB 허브 드라이버(145)를 통하여 올라가게 된다. 이때 연결된 USB 장치가 HID 장치라면 HID 클래스 드라이버(130)로 연결되고, 저장 장치라면 USB 저장 드라이버(USB Storage Driver : usbstor.sys)(135)로 연결된다.
예컨대, 운영체제가 Windows XP인 경우에 연결된 HID USB 장치가 복합 장치(Composite USB devices)라면, USB 허브 드라이버(145)에서 USBCCGP 드라이버(140)로 연결되고 USBCCGP 드라이버(140)에서 다시 HID 클래스 드라이버(130)로 연결이 이루어진다.
그리고, HID 클래스 드라이버(130)는 장치가 키보드, 마우스, 조이스틱이냐에 따라 HID 키보드 클래스 드라이버(120) 또는 HID 마우스 클래스 드라이버(HID MOUSE Class Driver, MOUHID)(125)로 연결된다.
HID 키보드 클래스 드라이버(120)는 키보드 클래스 드라이버(KBDCLASS)(110)와 연결되는데, 키보드 클래스 드라이버(KBDCLASS)(110)는 PS/2 키보드를 위한 포트 드라이버(115)와도 연결되어 있다.
이때, 포트 드라이버(115)는 널리 활용되고 있는 i8042 포트 드라이버이며, 인터럽트핸들러(미도시)에 의해 입력데이터의 경로가 설정되어서 상기 입력데이터를 처리하게 된다.
도 2는 도 1의 USB 허브 드라이버와 HID 클래스 드라이버간에 연결되는 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 일반적으로 입/출력(I/O)에 사용되는 드라이버 객체(Driver Object) 예컨대, USB 허브 드라이버(145), HID 클래스 드라이버(130)는 물리적인 디바이스 객체(Physical Device Object, PDO)와 기능적인 디바이스 객 체(Functional Device Object, FDO)를 가지는 구조로 되어 있다.
여기서, 물리적인 디바이스 객체(PDO)란 그 드라이버의 주요 기능을 구현하기 위한 디바이스 객체(Device Object)이고, 기능적인 디바이스 객체(FDO)는 그 아래 계층의 드라이버에게 IRP(I/O Request Packet) 형태로 전달하기 위한 디바이스 객체(Device Object)이다.
각각의 드라이버 객체(Driver Object)들은 물리적인 디바이스 객체(PDO)와 기능적인 디바이스 객체(FDO)를 가짐으로써, 다음 레벨의 드라이버 객체(Driver Object)와 연결된다.
즉, USB 키보드(155)가 개인용 컴퓨터(PC)에 연결되면, 운영체제는 키보드 데이터를 받기 위한 구조체인 URB(USB Request Blocks)를 IRP(I/O Request Packet)에 파라미터(Parameter)로 호스트 제어 드라이버(150)까지 전달한다.
그리고, USB 키보드(155)를 눌러서 키보드 입력데이터가 발생되면, 그 키보드 입력데이터를 URB(USB Request Blocks)에 기록하고, IRP(I/O Request Packet)를 완료(IRP Completion)시켜서 운영체제로 전달한다.
이후에, 상기 키보드 입력데이터를 처리한 운영체제는 다음 키보드 입력데이터를 받기 위한 URB(USB Request Blocks)를 다시 내려보내서 USB 키보드(155)가 눌려지기를 기다리게 된다. 즉, 운영체제에서 생성된 IRP(I/O Request Packet)가 호스트 제어 드라이버(150)까지 전달되는 것은 아니다.
한편, 운영체제에서 생성된 IRP(I/O Request Packet)는 바로 아래 계층에 있는 드라이버의 물리적인 디바이스 객체(PDO)까지 전달되고, 물리적인 디바이스 객체(PDO)는 운영체제가 요청한 IRP(I/O Request Packet)의 작업을 하기 위한 새로운 IRP(I/O Request Packet)를 생성하여 기능적인 디바이스 객체(FDO)를 통해 그 아래계층에 있는 드라이버의 물리적인 디바이스 객체(PDO)로 전달한다. 물론 각 드라이버의 기능에 따라서 물리적인 디바이스 객체(PDO) 또는 기능적인 디바이스 객체(FDO)만 있는 경우도 있다.
이하에는 USB 키보드(155)로부터 입력되는 데이터를 보호하기 위하여 커널영역(100)의 USB 허브 드라이버(145)에 설치된 본 발명의 일 실시예에 따른 USB 키보드 보안장치(300)에 대하여 상세하게 설명한다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 USB 키보드 보안장치(300)는, USB 키보드 보안드라이버(310), USB 키보드 데이터처리모듈(330) 및 USB 키보드 데이터전달모듈(350)을 포함하여 이루어진다.
여기서, USB 키보드 보안드라이버(310)는 개인용 컴퓨터(PC)에 연결된 USB 장치 중에서 USB 키보드(155)를 위한 드라이버를 선별하고, USB 키보드(155)를 통해 입력되는 입력데이터를 획득하기 위해 USB 허브 드라이버(145)에 있는 데이터 처리함수 주소를 선별된 USB 키보드(145) 드라이버의 함수 주소로 교체하는 기능을 수행한다.
USB 키보드 데이터처리모듈(330)은 USB 키보드 보안드라이버(310)로부터 획득된 입력데이터를 우선적으로 수신하여 분석, 암호화 및 삭제 과정을 통해 입력데이터를 처리하는 기능을 수행한다.
이러한 USB 키보드 데이터처리모듈(330)은 USB 키보드 보안드라이버(310)로부터 획득된 입력데이터를 우선적으로 수신하는 데이터수신부(331)와, 데이터수신부(331)로부터 수신된 입력데이터들 중에서 보호 대상 입력데이터를 분석하는 데이터분석부(332)와, 데이터분석부(332)로부터 분석된 보호 대상 입력데이터를 암호화하는 데이터암호화부(333)와, 데이터수신부(331)로부터 수신된 입력데이터들 중에서 보호 대상 입력데이터를 운영체제가 인식하지 못하도록 삭제하는 데이터삭제부(334)로 이루어진다.
USB 키보드 데이터전달모듈(350)은 USB 키보드 데이터처리모듈(330)을 통해 처리된 입력데이터를 복호화하여 사용자가 입력하고자 하는 위치에 출력하는 기능을 수행한다.
이러한 USB 키보드 데이터전달모듈(350)은, USB 키보드 데이터처리모듈(330)로부터 암호화된 입력데이터를 운영체제가 처리할 수 있도록 복호화하는 데이터복호화부(351)와, 데이터복호화부(351)로부터 복호화된 입력데이터를 사용자가 입력하고자 하는 위치에 출력하는 데이터입력부(353)로 이루어진다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 USB 키보드의 보안방법을 설명하기 위한 전체적인 흐름도이고, 도 4는 USB 허브 드라이버 내에 속한 디바이스 객체들의 리스트를 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 먼저, USB 키보드 보안드라이버(310, 도 2 참조)를 통해 USB 키보드(155, 도 1 참조)를 위한 드라이버를 선별한다(S100).
즉, 상기 단계S100은 첫째, USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)내에 속한 디바이스 객체들의 리스트를 획득한다. 이를 구체적으로 설명하면, USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)의 드라이버 객체를 구한 후, 상기 드라이버 객체가 가지고 있는 맴버 변수로부터 첫 번째 디바이스 객체의 포인터를 구한 다음, 상기 디바이스 객체의 맴버 변수로부터 다음 디바이스 객체의 포인터를 구할 수 있다. 이런 식으로 계속 따라 가면 USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)에 속한 모든 디바이스 객체들(PDO 2-1, FDO 2-1, PDO 2-2, FDO 2-2, PDO 2-3)의 리스트를 구할 수 있다.
둘째, USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)에 속한 디바이스 객체들 중에서 디바이스 객체의 맴버 변수가 널(NULL)이 아닌 디바이스 객체(PDO 2-1, PDO 2-2, PDO 2-3)를 선별한다.
셋째, 상기 선별된 디바이스 객체들 중에서 HID 클래스 드라이버(HIDUSB)(130)와 연결되어 있는 디바이스 객체들(PDO 2-1, PDO 2-2)의 리스트를 획득한다. 즉, 상기 선별된 디바이스 객체들 중에서 디바이스 객체의 맴버 변수가 가리키는 디바이스 객체의 맴버 변수가 HID 클래스 드라이버(HIDUSB)(130)의 드라이버 객체의 포인터와 동일할 경우, HID 클래스 드라이버(HIDUSB)(130)와 연결되어 있는 디바이스 객체로 판단한다.
넷째, 상기 획득된 디바이스 객체들 중에서 HID 키보드에 관련된 디바이스 객체들(PDO 2-1)의 리스트를 획득한다. 즉, 상기 획득된 디바이스 객체들의 설명자를 구하여 HID 키보드인지를 확인한다.
이러한 흐름을 좀더 기술적으로 설명하면, USB 키보드(155)의 입력데이터를 보호하기 위해서는 가능한 물리적 장치와 가까워야 한다. 예컨대, Windows 2000의 USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)의 경우 다수의 물리적인 디바이스 객체(PDO)와 기능적인 디바이스 객체(FDO)가 존재한다.
USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)의 기능적인 디바이스 객체(FDO)를 통하여 오는 데이터들은 키보드, 마우스, 조이스틱 저장장치와 같은 모든 USB 장치로부터 데이터가 올라오게 된다. 그 많은 데이터들 중에서 키보드 데이터만을 선별하여 보호하기란 쉬운 일이 아니다.
USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)의 물리적인 디바이스 객체(PDO)는 HID 클래스 드라이버(HIDUSB)(130)와 USB 저장 드라이버(USBSTOR)(135, 도 1 참조)중에 어떤 드라이버 객체(Driver Object)와 연결되었는지에 따라서 HID 장치와 저장(Storage) 장치로 구별된다.
상기 HID 장치는 그 수에 맞게 HID 클래스 드라이버(HIDUSB)(130)의 기능적인 디바이스 객체(FDO)와 USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)의 물리적인 디바이스 객체(PDO)가 연결되기 때문에, USB 키보드(155)에 관련된 USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)의 물리적인 디바이스 객체(PDO)를 찾아서 키보드 데이터를 수신하도록 하면 된다.
예컨대, Windows XP의 경우에 USB 장치가 복합장치인 경우 USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)와 HID 클래스 드라이버(HIDUSB)(130) 사이에 USBCCGP 드라이버(140, 도 1 참조)가 존재하게 된다. 예를 들어 하나의 USB 수신기에 무선 키보드와 무선 마우스가 같이 쓰는 경우에 USBCCGP 드라이버(140)의 기능적인 디바이 스 객체(FDO) 하나로 USB 무선 키보드와 마우스 데이터가 함께 전달되고, USBCCGP 드라이버(140)의 물리적인 디바이스 객체(PDO)는 키보드와 마우스 각각 따로 물리적인 디바이스 객체(PDO)가 할당되고, 이 물리적인 디바이스 객체(PDO)들은 HID 클래스 드라이버(HIDUSB)(130) 각각의 기능적인 디바이스 객체(FDO)와 연결되어 키보드 데이터와 마우스 데이터가 분류되어 HID 클래스 드라이버(HIDUSB)(130)로 전달된다.
그렇기 때문에 Windows 2000의 경우에는 USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)의 물리적인 디바이스 객체(PDO)중에 키보드 데이터를 전송하기 위한 물리적인 디바이스 객체(PDO)를 찾으면 되고, Windows XP의 경우에는 USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)와 USBCCGP 드라이버(140)의 물리적인 디바이스 객체(PDO)들 중에서 키보드 데이터를 전송하기 위한 물리적인 디바이스 객체(PDO)를 찾아야 한다.
이후의 설명은 USB 허브 드라이버(USBHUB)(145) 위주로 설명을 하겠지만, USBCCGP 드라이버(140)도 USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)에 처리하는 방법과 동일한 방법으로 처리한다는 것을 미리 밝혀 둔다.
USB 키보드(155) 데이터를 전달하는 물리적인 디바이스 객체(PDO)를 찾기 위하여 다음과 같은 절차를 방법을 이용한다.
첫째, USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)의 DEVICE_OBJECT(Device Object의 정보를 가지고 있는 구조체)리스트를 구한다. 즉, USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)를 구하기 위하여 "\\Driver\\usbhub"의 이름을 가지고 ObReferenceObjectByName()함수를 이용하여 DRIVER_OBJECT의 포인터를 얻는다. DRIVER_OBJECT의 DeviceObject 항목이 첫번째 디바이스 객체(Device Object)의 DEVICE_OBJECT의 포인터이다.
그리고, 디바이스 객체(Device Object)들은 체인으로 연결되어 있는데 DEVICE_OBJECT.NextDevice 항목은 다음 디바이스 객체(Device Object)의 DEVICE_OBJECT의 포인터이다. 이러한 방법으로 USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)에 있는 디바이스 객체(Device Object)들의 DEVICE_OBJECT를 모두 구할 수 있다.
둘째, DEVICE_OBJECT 중에서 물리적인 디바이스 객체(PDO)를 선별한다. 즉, 전술한 바와 같이 USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)의 물리적인 디바이스 객체(PDO)와 HID 클래스 드라이버(HIDUSB)(130)의 기능적인 디바이스 객체(FDO)가 연결되어 있어서 데이터를 주고받을 수 있다고 했다. 정확한 관계로 표현을 하자면 "HID 클래스 드라이버(HIDUSB)(130)의 기능적인 디바이스 객체(FDO)가 USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)의 물리적인 디바이스 객체(PDO)에 연결(attach)되어 있는 관계에 있다."라고 할 수 있다.
상기에서 구한 USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)의 DEVICE_OBJECT들 중에서 DEVICE_OBJECT.AttachedDevice가 널이 아닌 디바이스 객체(Device Object)가 물리적인 디바이스 객체(PDO)가 되는 것이다. 여기서, DEVICE_OBJECT.AttachedDevice는 해당 디바이스 객체(Device Object)에 연결(attach)된 디바이스 객체(Device Object)의 DEVICE_OBJECT의 포인터를 나타낸다.
셋째, HID 장치와 연결되어 있는 USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)의 디바이스 객체(Device Object)를 찾는다. 즉, DEVICE_OBJECT.AttachedDevice에서 구한 디바이스 객체(Device Object)의 DEVICE_OBJECT.DriverObject는 그 디바이스 객체(Device Object)를 가진 드라이버 객체(Driver Object)의 DRIVER_OBJECT 포인터를 가르킨다. 이 값이 HID 클래스 드라이버(HIDUSB)(130)의 DRIVER_OBJECT의 포인터와 같은지를 비교하여 USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)의 디바이스 객체(Device Object)가 HID 장치에 연결되어 있는지를 알 수가 있다.
여기서 주위 해야 할 점은 HID 클래스 드라이버(HIDUSB)(130)의 DRIVER_OBJECT를 구할 때 그 HID 클래스 드라이버(HIDUSB)(130)의 이름을 이용하여 구하게 된다. 그러나, 그 이름이 항상 같은 것은 아니다. USB 키보드(155)를 단순히 개인용 컴퓨터(PC)에 연결해서 사용한다면 드라이버 이름은 같지만, USB 키보드(155)에서 제공하는 기능을 쓰기 위하여 그 USB 키보드(155)에서 제공하는 키보드 드라이버를 설치한다면 HID 클래스 드라이버(HIDUSB)(130)의 이름이 다를 수 있다. 그렇기 때문에 개인용 컴퓨터(PC)에 설치된 드라이버 객체(Driver Object)를 조회하여 HID 키보드 클래스 드라이버(HIDKBD)(120)에 연결된 드라이버 객체(Driver Object)를 찾아서 HID 클래스 드라이버(HIDUSB)(130)와 동일하게 봐야 한다.
넷째, HID 장치와 연결되어 있는 키보드에 관련된 USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)의 디바이스 객체(Device Object)를 찾는다. 즉, USB 장치는 그 장치가 무엇인지 인식하도록 설명자(Descriptor)라는 구조체를 가지고 있다. USB_CONFIGURATION_DESCRIPTOR_TYPE의 설명자를 얻기 위한 URB(USB Request Blocks)를 UsbBuildGetDescriptorRequest 함수를 이용해서 생성한다.
이렇게 해서 만들어진 URB(USB Request Blocks)를 IRP(I/O Code : IOCTL_INTERNAL_USB_SUBMIT_URB)의 스택 위치(Stack Location)의 파라미터(Parameter)로 첨부하여 위에서 선별된 USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)의 드라이버 객체(Driver Object)의 물리적인 디바이스 객체(PDO)에게 보내어(IoCallDriver) 물리적인 디바이스 객체(PDO)에 연결되어 있는 장치의 설명자를 구한다. 이렇게 하여 구한 설명자를 USBD_ParseConfigurationDescriptorEx 함수를 통하여 USB 키보드(155)인지 확인한다. USB 키보드(155) 라면 USBD_ParseConfigurationDescriptorEx 함수의 결과는 USB 키보드(155)의 기능을 제공하기 위한 인터페이스(Interface)를 나타내는 USB_INTERFACE_DESCRIPTOR 구조체의 포인터를 반환할 것이다.
다음으로, USB 키보드 보안드라이버(310)를 통해 USB 키보드(155) 데이터의 처리 루틴을 변경한다(S200). 즉, 커널영역(100)에 구비된 USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)에 있는 데이터 처리함수 주소를 USB 키보드(155) 드라이버의 함수 주소로 교체한다.
이를 좀더 기술적으로 설명하면, USB 키보드(155) 데이터는 HID 클래스 드라이버(HIDUSB)(130)로부터 내려온 IRP(I/O Request Packet)의 파라미터(Parameter)로 첨부되어서 오는 URB(USB Request Blocks)에 채워져서 다시 HID 클래스 드라이버(HIDUSB)(130)로 올라간다.
여기서, HID 클래스 드라이버(HIDUSB)(130)로 오는 IRP(I/O Request Packet)의 I/O Code에 따라 처리하는 루틴이 정의된 테이블이 Major Function Table이다. HID 클래스 드라이버(HIDUSB)(130)가 USB 키보드(155) 데이터를 가져가기 위하여 I/O Code IRP_MJ_INTERNAL_DEVICE_CONTROL을 사용하는데, USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)의 IRP_MJ_INTERNAL_DEVICE_CONTROL를 처리하는 Major Function의 주소를 보안 키보드 서비스 루틴 주소로 교체한다.
이후에, USB 키보드 데이터처리모듈(330)을 통해 사용자가 USB 키보드(155)를 키 조작하여 입력한 입력데이터를 우선적으로 수신하여 분석, 암호화 및 삭제 과정을 거쳐 보호 대상 입력데이터를 처리한다(S300∼S500).
즉, 사용자가 USB 키보드를 키 조작하여 입력한 입력데이터를 우선적으로 수신한다(S300). 이를 좀더 기술적으로 설명하면, 보안 키보드 서비스 루틴은 USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)로 오는 모든 IRP_MJ_INTERNAL_DEVICE_CONTROL IRP를 받게 되는데 USB 키보드(155) 데이터를 위한 IRP(I/O Request Packet)라면 보안 키보드 서비스 루틴의 파라미터(Parameter)로 전달되는 DEVICE_OBJECT의 포인터가 위에서 선별된 USB 키보드(155)를 위한 USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)의 물리적인 디바이스 객체(PDO)의 DEVICE_OBJECT와 같다.
USB 키보드(155) 데이터는 URB(USB Request Blocks)를 가진 IRP(I/O Request Packet)가 내려오고 펜딩(PENDING)상태로 있다가 USB 키보드(155) 데이터가 발생되면, URB(USB Request Blocks)에 채워져서 IRP(I/O Request Packet)에 설정된 완료 루틴(Completion Routine)을 호출하게 되는데 USB 키보드(155) 데이터 를 가져가기 위한 IRP(I/O Request Packet)에 설정된 완료 루틴(Completion Routine)을 보안 키보드 완료 루틴(Completion Routine)으로 교체하여 가장 먼저 USB 키보드(155) 데이터를 처리할 수 있도록 한다.
다음으로, 상기 단계S300에서 수신된 입력데이터들 중에서 보호 대상 입력데이터를 분석한다(S400). 즉, USB 키보드(155) 데이터는 한번에 8byte의 데이터가 올라가게 된다. 이러한 데이터 중에 보호해야 하는 키보드 데이터를 골라내고 PS/2와는 다른 데이터가 오기 때문에 키보드 데이터를 분석하는 작업이 필요하다.
예컨대, 키보드의 DOWN & UP 키의 경우, USB 키보드(155) 데이터는 키보드의 상태가 변할 때마다 그 상태를 URB(USB Request Blocks)에 저장하여 전달하게 된다. 키보드 'A' 키를 누르면 'A'가 눌려졌다는 데이터가 올라가고, 'A'를 띄면 지금 눌려진 키가 없다는 데이터가 올라가게 된다. PS/2 키보드의 경우 'A'키가 눌려지면 'A' Down 데이터가 'A'키를 띌 때까지 나오고 'A' Up 데이터가 발생되는 반면, USB 키보드(155)는 눌려졌을 때 한번 땔 때 한번 발생하게 된다.
한편, 두 개의 키보드 입력의 경우, 'A' Down, 'B' Down, 'A' Up, 'B' Up의 순서대로 키를 입력하면 'A'가 눌려져 있다는 신호, 'A', 'B'가 눌려져 있다는 신호, 'B'가 눌려져 있다는 신호, 눌려진 키가 없다는 신호 순서대로 발생한다.
이후에, 상기 단계S400에서 분석된 보호 대상 입력데이터를 암호화한 후(S500), 상기 단계S300에서 수신된 입력데이터들 중에서 보호 대상 입력데이터를 운영체제가 인식하지 못하도록 삭제한다(S600).
즉, 상기 단계S500은 USB 키보드(155) 데이터를 안전하게 어플리케이 션(Application) 모듈로 전달하기 위해서 128bit 암호화를 하게 된다. 상기 단계S600은 보안 키보드 서비스 루틴으로부터 수신된 키보드 데이터를 운영체제가 받지 못하도록 키보드 데이터 중에서 보호 대상 데이터만 선별하여 삭제하여야 한다.
마지막으로, USB 키보드 데이터전달모듈(350)을 통해 상기 단계S500에서 암호화된 상기 보호대상 입력데이터를 복호화한 후(S700), 사용자가 입력하고자 하는 위치에 출력한다(S800).
추가적으로, USB 키보드(155)를 여러 개 연결할 경우에 각각의 USB 키보드(155)에 대응하는 USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)의 물리적인 디바이스 객체(PDO)가 생성되어서 연결된다. 그렇기 때문에 USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)의 물리적인 디바이스 객체(PDO)들 중에서 USB 키보드(155)에 관련된 물리적인 디바이스 객체(PDO)의 DEVICE_OBJECT 포인터 리스트를 가지고 있다가 보안 키보드 서비스 루틴이 호출될 때 파라미터(Parameter)로 전달되는 DEVICE_OBJECT 포인터와 비교하면 간단하게 여러 개의 USB 키보드(155) 보안을 지원할 수 있다.
또한, USB 허브 드라이버(USBHUB)(145)의 Major Function Table의 서비스 루틴 주소들을 주기적으로 감시하여 변경된 사항이 있으면, 원상태로 복구하고 해킹에 사용된 서비스 루틴의 주소를 이용하여 해킹 드라이버 이름을 알아내어 사용자에게 통보할 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 USB 키보드의 보안방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
예컨대, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 롬(ROM), 램(RAM), 시디-롬(CD-ROM), 자기 테이프, 하드디스크, 플로피디스크, 이동식 저장장치, 비휘발성 메모리(Flash Memory), 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함된다.
또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.
전술한 본 발명에 따른 유에스비(USB) 키보드의 보안장치 및 그 방법에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 유에스비(USB) 키보드의 보안장치 및 그 방법에 따르면, 유에스비(USB)를 통해 본체와 통신되어 데이터를 전송하는 키 보드로부터 악의적인 프로그램에 의해 입력되는 정보가 외부로 유출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (10)

  1. 개인용 컴퓨터(PC)에 연결된 USB 장치 중에서 USB 키보드를 위한 드라이버를 선별하고, 상기 USB 키보드를 통해 입력되는 입력데이터를 획득하기 위해 USB 허브 드라이버에 있는 데이터 처리함수 주소를 선별된 상기 USB 키보드 드라이버의 함수 주소로 교체하는 USB 키보드 보안드라이버;
    상기 USB 키보드 보안드라이버로부터 획득된 입력데이터를 우선적으로 수신하여 분석, 암호화 및 삭제 과정을 통해 처리하는 USB 키보드 데이터처리모듈; 및
    상기 USB 키보드 데이터처리모듈을 통해 처리된 입력데이터를 복호화하여 사용자가 입력하고자 하는 위치에 출력하는 USB 키보드 데이터전달모듈을 포함하는 USB 키보드의 데이터 보안장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 USB 키보드 데이터처리모듈은,
    상기 USB 키보드 보안드라이버로부터 획득된 입력데이터를 우선적으로 수신하는 데이터수신부;
    상기 데이터수신부로부터 수신된 입력데이터들 중에서 보호 대상 입력데이터를 분석하는 데이터분석부;
    상기 데이터분석부로부터 분석된 보호 대상 입력데이터를 암호화하는 데이터암호화부; 및
    상기 데이터수신부로부터 수신된 입력데이터들 중에서 보호 대상 입력데이터를 운영체제가 인식하지 못하도록 삭제하는 데이터삭제부를 포함하는 것을 특징으로 하는 USB 키보드의 데이터 보안장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 USB 키보드 데이터전달모듈은,
    상기 USB 키보드 데이터처리모듈로부터 암호화된 입력데이터를 운영체제가 처리할 수 있도록 복호화하는 데이터복호화부; 및
    상기 데이터복호화부로부터 복호화된 입력데이터를 사용자가 입력하고자 하는 위치에 출력하는 데이터입력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 USB 키보드의 데이터 보안장치.
  4. USB 키보드의 데이터 보안방법에 있어서,
    (a) 상기 USB 키보드를 위한 드라이버를 선별하는 단계;
    (b) 커널영역에 구비된 USB 허브 드라이버에 있는 데이터 처리함수 주소를 USB 키보드 드라이버의 함수 주소로 교체하는 단계;
    (c) 사용자가 상기 USB 키보드를 키 조작하여 입력한 입력데이터를 우선적으로 수신하여 분석, 암호화 및 삭제 과정을 거쳐 보호 대상 입력데이터를 처리하는 단계; 및
    (d) 암호화된 상기 보호대상 입력데이터를 복호화하여 사용자가 입력하고자 하는 위치에 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 USB 키보드의 데이터 보안방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 단계(a)는,
    (a-1) 상기 USB 허브 드라이버의 디바이스 객체들의 리스트를 획득하는 단계;
    (a-2) 상기 단계(a-1)에서 획득된 디바이스 객체들 중에서 디바이스 객체의 맴버 변수가 널(NULL)이 아닌 디바이스 객체를 선별하는 단계;
    (a-3) 상기 단계(a-2)에서 선별된 디바이스 객체들 중에서 HID 클래스 드라이버(HIDUSB)와 연결되어 있는 디바이스 객체들의 리스트를 획득하는 단계; 및
    (a-4) 상기 단계(a-3)에서 획득된 디바이스 객체들 중에서 HID 키보드에 관련된 디바이스 객체들의 리스트를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 USB 키보드의 데이터 보안방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 단계(a-1)는,
    상기 USB 허브 드라이버의 드라이버 객체를 구하는 제1 과정과, 상기 드라이버 객체가 가지고 있는 맴버 변수로부터 첫 번째 디바이스 객체의 포인터를 구 하는 제2 과정과, 상기 디바이스 객체의 맴버 변수로부터 다음 디바이스 객체의 포인터를 구하는 제3 과정을 계속적으로 수행하여 드라이버 객체들의 리스트를 구하는 것을 특징으로 하는 USB 키보드의 데이터 보안방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 단계(a-3)는,
    상기 단계(a-2)에서 선별된 디바이스 객체들 중에서 디바이스 객체의 맴버 변수가 가리키는 디바이스 객체의 맴버 변수가 HID 클래스 드라이버(HIDUSB)의 드라이버 객체의 포인터와 동일할 경우, 상기 HID 클래스 드라이버(HIDUSB)와 연결되어 있는 디바이스 객체로 판단하는 것을 특징으로 하는 USB 키보드의 데이터 보안방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 단계(a-4)는,
    상기 단계(a-3)에서 획득된 디바이스 객체들의 설명자를 이용하여 HID 키보드인지를 확인하는 것을 특징으로 하는 USB 키보드의 데이터 보안방법.
  9. 제 4 항에 있어서, 상기 단계(c)는,
    (c-1) 사용자가 상기 USB 키보드를 키 조작하여 입력한 입력데이터를 우선 적으로 수신하는 단계;
    (c-2) 상기 단계(c-1)에서 수신된 입력데이터들 중에서 보호 대상 입력데이터를 분석하는 단계;
    (c-3) 상기 단계(c-2)에서 분석된 보호 대상 입력데이터를 암호화하는 단계; 및
    (c-4) 상기 단계(c-1)에서 수신된 입력데이터들 중에서 보호 대상 입력데이터를 운영체제가 인식하지 못하도록 삭제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 USB 키보드의 데이터 보안방법.
  10. 제 4 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터로 실행시킬 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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