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KR102088716B1 - Gps 위치 정보 무결성 검증 방법 및 시스템 - Google Patents

Gps 위치 정보 무결성 검증 방법 및 시스템 Download PDF

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KR102088716B1
KR102088716B1 KR1020190148219A KR20190148219A KR102088716B1 KR 102088716 B1 KR102088716 B1 KR 102088716B1 KR 1020190148219 A KR1020190148219 A KR 1020190148219A KR 20190148219 A KR20190148219 A KR 20190148219A KR 102088716 B1 KR102088716 B1 KR 102088716B1
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gps
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신지선
박병운
이신철
이예빈
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세종대학교산학협력단
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Publication date
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Abstract

GPS 위치 정보 무결성 검증 방법 및 시스템이 개시된다. 개시되는 일 실시예에 따른 GPS 위치 정보 무결성 검증 방법은, 하나 이상의 프로세서들, 및 하나 이상의 프로세서들에 의해 수행되는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 구비하는 무인 이동체에서 수행되는 방법으로서, 무인 이동체가 접속되는 베이스 스테이션에 대해 인증 과정을 수행하는 동작, 인증된 복수 개의 베이스 스테이션과 무선 통신을 수행하여 무인 이동체의 위치를 측정하는 동작, 및 측정한 위치 값과 위성으로부터 수신된 GPS 위치 정보의 위치 값을 비교하여 GPS 위치 정보를 검증하는 동작을 포함한다.

Description

GPS 위치 정보 무결성 검증 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR CONFIRMING INTEGRITY OF GPS DATA}
본 발명의 실시예는 GPS 위치 정보 무결성 검증 기술과 관련된다.
최근, 드론을 대상으로 GPS(Global Positioning System) 스푸핑(Spooing) 공격이 이루어지고 있다. GPS 스푸핑 공격은 허위 GPS 신호를 보내어 드론이 원래 목표하는 방향과 다른 방향으로 가도록 유도하거나 현재 위치를 착각하게 하는 기법을 말한다. 기존에는 GPS 위치 정보의 검증을 위해, 드론에 리시버 등과 같은 추가적인 물리 장치를 추가하였으나, 이 경우 드론의 무게가 증가하게 되고 비용 부담도 증가하는 문제점이 있다.
한국공개특허공보 제10-2008-0050725호(2008.06.10)
개시되는 실시예는 GPS 위치 정보 무결성을 검증하기 위한 새로운 기법을 제공하기 위한 것이다.
예시적인 실시예에 따르면, 하나 이상의 프로세서들, 및 상기 하나 이상의 프로세서들에 의해 수행되는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 구비하는 무인 이동체에서 수행되는 방법으로서, 상기 무인 이동체가 접속되는 베이스 스테이션에 대해 인증 과정을 수행하는 동작; 인증된 복수 개의 베이스 스테이션과 무선 통신을 수행하여 상기 무인 이동체의 위치를 측정하는 동작; 및 상기 측정한 위치 값과 위성으로부터 수신된 GPS 위치 정보의 위치 값을 비교하여 상기 GPS 위치 정보를 검증하는 동작을 포함하는, GPS 위치 정보 무결성 검증 방법이 제공된다.
상기 검증하는 동작은, 상기 측정한 위치 값을 기반으로 기 설정된 시간 동안 상기 무인 이동체의 제1 다이나믹스를 산출하는 동작; 상기 수신된 GPS 위치 정보를 기반으로 기 설정된 시간 동안 상기 무인 이동체의 제2 다이나믹스를 산출하는 동작; 및 상기 제1 다이나믹스와 상기 제2 다이나믹스를 비교하여 기 설정된 오차 범위 이내인지 여부를 확인하는 동작을 포함할 수 있다.
상기 제1 다이나믹스를 산출하는 동작은, 상기 측정한 위치 값을 기반으로 상기 무인 이동체의 이동 방향 및 이동 속도를 산출하는 동작; 및 기 설정된 시간 동안 상기 산출한 이동 방향 및 이동 속도를 누적하여 상기 측정 위치 기반 다이나믹스를 산출하는 동작을 포함할 수 있다.
상기 제2 다이나믹스를 산출하는 동작은, 상기 수신된 GPS 위치 정보를 기반으로 상기 무인 이동체의 이동 방향 및 이동 속도를 산출하는 동작; 및 기 설정된 시간 동안 상기 산출한 이동 방향 및 이동 속도를 누적하여 상기 GPS 위치 기반 다이나믹스를 산출하는 동작을 포함할 수 있다.
상기 인증 과정을 수행하는 동작은, 상기 무인 이동체가, 상기 베이스 스테이션으로 난수값(nonce)을 송신하는 동작; 상기 베이스 스테이션이, 자신의 식별 정보(ID)에 대응되는 비밀키(skID)를 이용하여 상기 난수값을 서명하여 서명값을 생성하는 동작; 상기 무인 이동체가, 상기 베이스 스테이션으로부터 수신되는 상기 서명값의 유효성을 검증하는 동작을 포함할 수 있다.
상기 베이스 스테이션은, 상기 식별 정보(ID)를 인증 서버로 송신하고, 상기 식별 정보(ID)에 대응되는 상기 비밀키(skID)를 발급받을 수 있다.
상기 무인 이동체는, 상기 인증 서버로부터 기 발급되어 저장된 마스터 퍼블릭 키를 이용하여 상기 서명값의 유효성을 검증할 수 있다.
다른 예시적인 실시예에 따르면, 무인 이동체의 GPS 위치 정보 무결성을 확인하기 위한 시스템으로서, 상기 무인 이동체는, 상기 무인 이동체가 접속되는 베이스 스테이션에 대해 인증 과정을 수행하는 인증부; 인증된 복수 개의 베이스 스테이션과 무선 통신을 수행하여 상기 무인 이동체의 위치를 측정하는 위치 측정부; 및 상기 측정한 위치 값과 위성으로부터 수신된 GPS 위치 정보의 위치 값을 비교하여 상기 GPS 위치 정보를 검증하는 위치 검증부를 포함하는, GPS 위치 정보 무결성 검증 시스템이 제공된다.
상기 위치 검증부는, 상기 측정한 위치 값을 기반으로 기 설정된 시간 동안 상기 무인 이동체의 제1 다이나믹스를 산출하고, 상기 수신된 GPS 위치 정보를 기반으로 기 설정된 시간 동안 상기 무인 이동체의 제2 다이나믹스를 산출하며, 상기 제1 다이나믹스와 상기 제2 다이나믹스를 비교하여 기 설정된 오차 범위 이내인지 여부를 확인할 수 있다.
상기 검증부는, 상기 측정한 위치 값을 기반으로 상기 무인 이동체의 이동 방향 및 이동 속도를 산출하고, 기 설정된 시간 동안 상기 산출한 이동 방향 및 이동 속도를 누적하여 상기 제1 다이나믹스를 산출할 수 있다.
상기 위치 검증부는, 상기 수신된 GPS 위치 정보를 기반으로 상기 무인 이동체의 이동 방향 및 이동 속도를 산출하고, 기 설정된 시간 동안 상기 산출한 이동 방향 및 이동 속도를 누적하여 상기 제2 다이나믹스를 산출할 수 있다.
상기 인증부는, 상기 베이스 스테이션으로 난수값(nonce)을 송신하고, 상기 베이스 스테이션이 자신의 식별 정보(ID)에 대응되는 비밀키(skID)를 이용하여 상기 난수값을 서명하여 상기 무인 이동체로 송신하는 경우, 상기 베이스 스테이션으로부터 수신되는 서명값의 유효성을 검증할 수 있다.
상기 베이스 스테이션은, 상기 식별 정보(ID)를 인증 서버로 송신하고, 상기 식별 정보(ID)에 대응되는 상기 비밀키(skID)를 발급받을 수 있다.
상기 인증부는, 상기 인증 서버로부터 기 발급되어 저장된 마스터 퍼블릭 키를 이용하여 상기 서명값의 유효성을 검증할 수 있다.
개시되는 실시예에 의하면, 무인 이동체가 접속하는 베이스 스테이션을 인증할 뿐만 아니라 GPS 위치 정보를 무인 이동체의 실제 위치와 비교함으로써, 별도의 추가 장치를 구비하지 않고도 GPS 스푸핑 공격에 대응할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 위치 정보 무결성 검증 시스템의 구성을 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 이동체의 구성을 나타낸 블록도
도 3은 개시되는 실시예에 따른 위치 측정부에서 ToA 방식을 통해 무인 이동체의 위치를 측정하는 상태를 나타낸 도면
도 4는 개시되는 실시예에 따른 위치 측정부에서 TDoA 방식을 통해 무인 이동체의 위치를 측정하는 상태를 나타낸 도면
도 5는 개시되는 실시예에 따른 위치 측정부에서 RSSI 방식을 통해 무인 이동체의 위치를 측정하는 상태를 나타낸 도면
도 6은 개시되는 실시예에 따른 GPS 위치 정보 무결성 검증 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 7은 개시되는 실시예에 따른 베이스 스테이션의 인증 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 8는 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 예시하여 설명하기 위한 블록도
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 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. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
이하의 설명에 있어서, 신호 또는 정보의 "전송", "통신", "송신", "수신" 기타 이와 유사한 의미의 용어는 일 구성요소에서 다른 구성요소로 신호 또는 정보가 직접 전달되는 것뿐만이 아니라 다른 구성요소를 거쳐 전달되는 것도 포함한다. 특히 신호 또는 정보를 일 구성요소로 "전송" 또는 "송신"한다는 것은 그 신호 또는 정보의 최종 목적지를 지시하는 것이고 직접적인 목적지를 의미하는 것이 아니다. 이는 신호 또는 정보의 "수신"에 있어서도 동일하다. 또한 본 명세서에 있어서, 2 이상의 데이터 또는 정보가 "관련"된다는 것은 하나의 데이터(또는 정보)를 획득하면, 그에 기초하여 다른 데이터(또는 정보)의 적어도 일부를 획득할 수 있음을 의미한다.
한편, 상측, 하측, 일측, 타측 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면들의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시예의 구성 요소는 다양한 배향으로 위치 설정될 수 있으므로, 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 위치 정보 무결성 검증 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, GPS 위치 정보 무결성 검증 시스템(100)은 무인 이동체(102) 및 복수 개의 베이스 스테이션(Base Station)(104)을 포함할 수 있다. 베이스 스테이션(104)은 통신 네트워크의 종류에 따라 액세스 포인트(Access Point)로 지칭될 수 있다.
여기서, 무인 이동체(102)는 통신 네트워크(미도시)를 통해 복수 개의 베이스 스테이션(104)과 통신 가능하게 연결된다. 몇몇 실시예들에서, 통신 네트워크는 인터넷, 하나 이상의 로컬 영역 네트워크(local area networks), 광역 네트워크(wide area networks), 셀룰러 네트워크, 모바일 네트워크, 그 밖에 다른 종류의 네트워크들, 또는 이러한 네트워크들의 조합을 포함할 수 있다.
무인 이동체(102)는 원격 조정 기술 또는 자율 주행 기술에 의해 이동 가능한 이동 수단을 의미한다. 예시적인 실시예에서, 무인 이동체(102)는 드론과 같은 무인 항공기 또는 자율 주행 차 등이 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 무인 이동체(102)는 반드시 사람이 탑승하지 않고 이동하는 경우를 의미하는 것은 아니며, 사람이 탑승하는 경우를 배제하는 것은 아니다.
무인 이동체(102)는 소정의 데이터(예를 들어, 무인 이동체(102)가 수집한 데이터 등)를 베이스 스테이션(104)으로 송신할 수 있다. 이때, 무인 이동체(102)는 베이스 스테이션(104)이 인가된 베이스 스테이션인지 여부에 대해 인증 과정을 수행할 수 있다. 즉, 무인 이동체(102)는 접속된 베이스 스테이션(104)이 인가된 베이스 스테이션인지 아니면 위조된 베이스 스테이션(허위 베이스 스테이션)인지 여부를 인증 과정을 통해 확인할 수 있다.
또한, 무인 이동체(102)는 무인 이동체(102)의 위치 검증을 수행할 수 있다. 무인 이동체(102)는 접속된 베이스 스테이션(104)으로부터 파악되는 자신의 위치와 GPS 위치 정보에 의한 위치를 비교하여 무인 이동체(102)의 위치 검증을 수행할 수 있다. 위치 검증이 실패하는 경우, 무인 이동체(102)는 베이스 스테이션(104)의 인증 과정이 성공하였다 하더라도 베이스 스테이션(104)에 데이터를 전송하지 않을 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 이동체(102)의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 2를 참조하면, 무인 이동체(102)는 인증부(111), 위치 측정부(113) 및 위치 검증부(115)를 포함할 수 있다.
인증부(111)는 접속된 베이스 스테이션(104)이 인가된 베이스 스테이션인지 아니면 위조된 베이스 스테이션인지 여부를 인증 과정을 통해 확인할 수 있다.
위치 측정부(113)는 복수 개의 베이스 스테이션(104)과 무선 통신을 수행하여 무인 이동체(102)의 위치를 측정할 수 있다. 위치 측정부(113)는 복수 개의 베이스 스테이션(104)의 식별 정보(예를 들어, ID 등) 및 위치 정보(예를 들어, 공간 상 좌표 값)을 기 저장할 수 있다. 위치 측정부(113)는 다양한 위치 측정 방식을 통해 무인 이동체(102)의 위치를 측정할 수 있다.
실시예 1 : ToA(Time of Arrival)
도 3은 개시되는 실시예에 따른 위치 측정부(113)에서 ToA 방식을 통해 무인 이동체(102)의 위치를 측정하는 상태를 나타낸 도면이다. 여기서는, 무인 이동체(102)가 3개의 베이스 스테이션(104-1, 104-2, 104-3)과 무선 통신을 수행하여 무인 이동체(102)의 위치를 측정하는 경우를 나타내었다.
도 3을 참조하면, 위치 측정부(113)는 무인 이동체(102)와 각 베이스 스테이션(104-1, 104-2, 104-3) 간의 거리(d1, d2, d3) 및 각 베이스 스테이션(104-1, 104-2, 104-3)의 위치 정보를 이용하여 무인 이동체(102)의 위치를 측정할 수 있다.
여기서, 무인 이동체(102)와 각 베이스 스테이션(104-1, 104-2, 104-3) 간의 거리(d1, d2, d3)는 무인 이동체(102)와 각 베이스 스테이션(104-1, 104-2, 104-3) 간 신호의 도달 시간에 빛의 속도를 곱하여 산출할 수 있다. 그리고, 각 베이스 스테이션(104-1, 104-2, 104-3)에서 각 베이스 스테이션(104-1, 104-2, 104-3)의 위치를 중심으로 무인 이동체(102) 간의 거리(d1, d2, d3)를 반경으로 하는 원을 그리면, 세 개의 원(C1, C2, C3)이 교차하는 지점이 무인 이동체(102)의 위치가 된다.
실시예 2 : TDoA(Time Difference of Arrival)
도 4는 개시되는 실시예에 따른 위치 측정부(113)에서 TDoA 방식을 통해 무인 이동체(102)의 위치를 측정하는 상태를 나타낸 도면이다. 여기서는, 무인 이동체(102)가 3개의 베이스 스테이션(104-1, 104-2, 104-3)과 무선 통신을 수행하여 무인 이동체(102)의 위치를 측정하는 경우를 나타내었다. 본 실시예에서 3개의 베이스 스테이션(104-1, 104-2, 104-3)은 시간 동기화가 되어 있는 것으로 가정한다.
도 4를 참조하면, 위치 측정부(113)는 각 베이스 스테이션(104-1, 104-2, 104-3)으로부터 측정 신호를 수신할 수 있다. 위치 측정부(113)는 각 베이스 스테이션(104-1, 104-2, 104-3)으로부터 수신한 측정 신호의 도달 시간의 상대적 차이를 산출할 수 있다. 위치 측정부(113)는 산출된 도달 시간의 상대적 차이를 기반으로 무인 이동체(102)를 기준으로 쌍곡선을 표시하고, 쌍곡선의 접점을 통해 무인 이동체(102)의 위치를 측정할 수 있다. 예를 들어, 도 4에서 제1쌍곡선(402)이 베이스 스테이션(104-1) 및 베이스 스테이션(104-3) 각각으로부터 수신한 측정 신호의 도달 시간의 상대적 차이를 나타내고, 제2쌍곡선(4024)이 베이스 스테이션(104-2) 및 베이스 스테이션(104-3) 각각으로부터 수신한 측정 신호의 도달 시간의 상대적 차이를 나타낸다고 가정할 때, 위치 측정부(113)는 두 쌍곡선이 교차하는 지점을 무인 이동체(102)의 위치로 판단할 수 있다.
실시예 3 : RSSI(Received Signal Strength Indicator)
도 5는 개시되는 실시예에 따른 위치 측정부(113)에서 RSSI 방식을 통해 무인 이동체(102)의 위치를 측정하는 상태를 나타낸 도면이다. 여기서는, 무인 이동체(102)가 3개의 베이스 스테이션(104-1, 104-2, 104-3)과 무선 통신을 수행하여 무인 이동체(102)의 위치를 측정하는 경우를 나타내었다.
도 5를 참조하면, 위치 측정부(113)는 무인 이동체(102)와 각 베이스 스테이션(104-1, 104-2, 104-3) 간의 수신 신호 세기(RSSI1, RSSI2, RSSI3) 및 각 베이스 스테이션(104-1, 104-2, 104-3)의 위치 정보를 이용하여 무인 이동체(102)의 위치를 측정할 수 있다. 수신 신호 세기(RSSI)는 아래의 수학식 1과 같이 무인 이동체와 베이스 스테이션 간의 거리(d)와 관계되는 바, 위치 측정부(113)는 수신 신호 세기를 측정함으로써 무인 이동체와 베이스 스테이션 간의 거리(d)를 구할 수 있다.
(수학식 1)
RSSI = -10n×log(d) + TxPower
여기서, n은 전파 손실 계수를 나타내고, d는 무인 이동체와 베이스 스테이션 간의 거리를 나타내며, TxPower는 무인 이동체 또는 베이스 스테이션에서 신호 송출 시 송출 전력의 크기를 나타낸다.
그리고, 각 베이스 스테이션(104-1, 104-2, 104-3)에서 각 베이스 스테이션(104-1, 104-2, 104-3)의 위치를 중심으로 무인 이동체(102) 간의 거리를 반경으로 하는 원을 그리면, 세 개의 원이 교차하는 지점이 무인 이동체(102)의 위치가 된다.
위치 측정부(113)는 그 이외의 다양한 위치 측정 기술(예를 들어, AOA(Angle of Arrival) 방식 등)을 이용하여 무인 이동체(102)의 위치를 측정할 수 있다.
위치 검증부(115)는 무인 이동체(102)의 위치 측정부(113)에서 측정한 위치 값과 무인 이동체(102)의 GPS 위치 정보에 의한 위치 값을 비교하여 GPS 위치 정보를 검증할 수 있다. 구체적으로, 위치 검증부(115)는 위치 측정부(113)에서 측정한 위치 값과 위성으로부터 수신한 GPS 위치 값의 차이가 기 설정된 오차 범위 이내에 있는지 여부에 따라 GPS 위치 정보를 검증할 수 있다. 위치 검증부(115)는 측정한 위치 값과 수신한 GPS 위치 값의 차이가 기 설정된 오차 범위 이내에 있는 경우, 위치 검증이 성공한 것으로 판단할 수 있다. 위치 검증부(115)는 측정한 위치 값과 수신한 GPS 위치 값의 차이가 기 설정된 오차 범위를 벗어난 경우, 위치 검증이 실패한 것으로 판단할 수 있다. 위치 검증이 실패한 경우, 무인 이동체(102)는 베이스 스테이션(104)으로 데이터를 전송하지 않을 수 있다.
또한, 위치 검증부(115)는 무인 이동체(102)의 일정 시간 동안의 이동 방향 및 이동 속도를 포함하는 다이나믹스(Dynamics)를 기반으로 GPS 위치 정보를 검증할 수 있다. 구체적으로, 위치 검증부(115)는 위치 측정부(113)를 통해 측정된 무인 이동체(102)의 위치 값을 기반으로 기 설정된 시간 동안 무인 이동체(102)의 다이나믹스(제1 다이나믹스)를 산출할 수 있다. 또한, 위치 검증부(115)는 GPS 위치 정보를 기반으로 무인 이동체(102)의 이동 방향 및 이동 속도를 각각 산출하고, 기 설정된 시간 동안 산출한 이동 방향 및 이동 속도를 누적하여 무인 이동체(102)의 다이나믹스(제2 다이나믹스)를 산출할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 위치 측정부(113)는 측정된 무인 이동체(102)의 위치를 기반으로 무인 이동체(102)의 이동 방향 및 이동 속도를 각각 산출하고, 기 설정된 시간 동안 산출한 이동 방향 및 이동 속도를 누적하여 무인 이동체(102)의 다이나믹스를 산출할 수 있다. 여기서, 위치 측정부(113)에서 측정한 위치 값을 기반으로 산출된 다이나믹스를 측정 위치 기반 다이나믹스라 지칭할 수 있다. 위치 검증부(115)는 기 설정된 시간 동안의 무인 이동체(102)의 제1 다이나믹스와 제2 다이나믹스를 비교하여 GPS 위치 정보를 검증할 수 있다. 구체적으로, 위치 검증부(115)는 제1 다이나믹스와 제2 다이나믹스의 차이가 기 설정된 오차 범위 이내에 있는지 여부에 따라 GPS 위치 정보를 검증할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 위치 정보 무결성 검증 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도시된 흐름도에서는 상기 방법을 복수 개의 단계로 나누어 기재하였으나, 적어도 일부의 단계들은 순서를 바꾸어 수행되거나, 다른 단계와 결합되어 함께 수행되거나, 생략되거나, 세부 단계들로 나뉘어 수행되거나, 또는 도시되지 않은 하나 이상의 단계가 부가되어 수행될 수 있다.
도 6을 참조하면, 무인 이동체(102)는 접속된 베이스 스테이션(104)에 대해 인증 과정을 수행한다(S 101). 즉, 무인 이동체(102)는 접속된 베이스 스테이션(104)이 인가된 베이스 스테이션인지 여부에 대해 인증 과정을 수행할 수 있다.
다음으로, 무인 이동체(102)는 복수 개의 베이스 스테이션(104)과 무선 통신을 수행하여 무인 이동체(102)의 위치를 측정한다(S 103). 여기서, 복수 개의 베이스 스테이션(104)은 인가된 베이스 스테이션일 수 있다.
다음으로, 무인 이동체(102)는 S 103 단계에서 측정된 측정 위치 기반 다이나믹스와 GPS 위치 기반 다이나믹스를 비교하여 GPS 위치 정보를 검증한다(S 109). 일 실시예에서, 무인 이동체(102)는 S 103 단계에서 측정된 측정된 무인 이동체(102)의 위치를 기반으로 기 설정된 시간 동안 무인 이동체(102)의 다이나믹스(제1 다이나믹스)를 산출하고, 이를 GPS 기반 다이나믹스(제2 다이나믹스)와 비교하여 GPS 위치 정보를 검증할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 스테이션 인증 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도시된 흐름도에서는 상기 방법을 복수 개의 단계로 나누어 기재하였으나, 적어도 일부의 단계들은 순서를 바꾸어 수행되거나, 다른 단계와 결합되어 함께 수행되거나, 생략되거나, 세부 단계들로 나뉘어 수행되거나, 또는 도시되지 않은 하나 이상의 단계가 부가되어 수행될 수 있다.
도 7을 참조하면, 베이스 스테이션(104)은 자신의 식별 정보(ID)를 인증 서버(106)로 전송한다. 이때 상기 식별 정보(ID)는 베이스 스테이션(104)의 퍼블릭 키가 된다. 인증 서버(106)는 베이스 스테이션(104) 및 무인 이동체(102)가 신뢰할 수 있는 인증 기관(CA; Certificate Authority)의 서버일 수 있다.
다음으로, 인증 서버(106)는 자신의 마스터 시크릿 키(msk)를 이용하여 상기 식별 정보(ID)에 대응되는 비밀키(skID)를 계산한다(S 203).
다음으로, 인증 서버(106)는 계산된 비밀키(skID)를 베이스 스테이션(104)으로 송신한다(S 205).
이후, 베이스 스테이션(104)에 접근한 무인 이동체(102)는 베이스 스테이션(104)으로 인증을 요청한다(S 207). 이때 무인 이동체(102)는 임의의 난수값인 nonce를 인증 요청과 함께 송신할 수 있다.
상기 인증 요청 및 nonce를 수신한 베이스 스테이션(104)은 자신의 비밀키(skID)로 상기 nonce를 서명하여 서명값(σ)을 생성한다(S 209). 일 실시예에서 상기 서명값(σ)은 다음의 수학식 2와 같이 생성될 수 있다.
(수학식 2)
σ = sign(skID, nonce)
다음으로, 베이스 스테이션(104)은 자신의 식별 정보(ID)와 S 209 단계에서 생성된 서명값(σ)을 무인 이동체(102)로 송신한다(S 211).
다음으로, 무인 이동체(102)는 기 저장된 마스터 퍼블릭 키(mpk)를 이용하여 수신된 서명값의 유효성을 확인한다(S 213). 상기 마스터 퍼블릭 키는 인증 서버(106)로부터 발급되어 사전에 무인 이동체(102)에 안전하게 저장된 것일 수 있다. 일 실시예에서 무인 이동체(102)는 다음의 수학식 3을 이용하여 수신된 서명값의 유효성을 확인할 수 있다.
(수학식 3)
Verify(mpk, ID, σ) -> 서명값이 유효하면 1, 아니면 0을 반환
도 8은 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경(10)을 예시하여 설명하기 위한 블록도이다. 도시된 실시예에서, 각 컴포넌트들은 이하에 기술된 것 이외에 상이한 기능 및 능력을 가질 수 있고, 이하에 기술된 것 이외에도 추가적인 컴포넌트를 포함할 수 있다.
도시된 컴퓨팅 환경(10)은 컴퓨팅 장치(12)를 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(12)는 무인 이동체(102, 202)일 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(12)는 베이스 스테이션(104, 204)일 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(12)는 인증 서버(206)일 수 있다.
컴퓨팅 장치(12)는 적어도 하나의 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16) 및 통신 버스(18)를 포함한다. 프로세서(14)는 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 앞서 언급된 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 예컨대, 프로세서(14)는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다. 상기 하나 이상의 프로그램들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 상기 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(14)에 의해 실행되는 경우 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 프로그램(20)은 프로세서(14)에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 컴퓨팅 장치(12)에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.
통신 버스(18)는 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)를 포함하여 컴퓨팅 장치(12)의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.
컴퓨팅 장치(12)는 또한 하나 이상의 입출력 장치(24)를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(22) 및 하나 이상의 네트워크 통신 인터페이스(26)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(22) 및 네트워크 통신 인터페이스(26)는 통신 버스(18)에 연결된다. 입출력 장치(24)는 입출력 인터페이스(22)를 통해 컴퓨팅 장치(12)의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 포인팅 장치(마우스 또는 트랙패드 등), 키보드, 터치 입력 장치(터치패드 또는 터치스크린 등), 음성 또는 소리 입력 장치, 다양한 종류의 센서 장치 및/또는 촬영 장치와 같은 입력 장치, 및/또는 디스플레이 장치, 프린터, 스피커 및/또는 네트워크 카드와 같은 출력 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 컴퓨팅 장치(12)를 구성하는 일 컴포넌트로서 컴퓨팅 장치(12)의 내부에 포함될 수도 있고, 컴퓨팅 장치(12)와는 구별되는 별개의 장치로 컴퓨팅 장치(12)와 연결될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : GPS 위치 정보 무결성 검증 시스템
102 : 무인 이동체
104 : 베이스 스테이션
106 : 인증 서버
111 : 인증부
113 : 위치 측정부
115 : 위치 검증부

Claims (14)

  1. 하나 이상의 프로세서들, 및
    상기 하나 이상의 프로세서들에 의해 수행되는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 구비하는 무인 이동체에서 수행되는 방법으로서,
    상기 무인 이동체가 접속되는 베이스 스테이션에 대해 인증 과정을 수행하는 동작;
    인증된 복수 개의 베이스 스테이션과 무선 통신을 수행하여 상기 무인 이동체의 위치를 측정하는 동작; 및
    상기 측정한 위치 값과 위성으로부터 수신된 GPS 위치 정보의 위치 값을 비교하여 상기 GPS 위치 정보를 검증하는 동작을 포함하고,
    상기 검증하는 동작은,
    상기 측정한 위치 값을 기반으로 상기 무인 이동체의 이동 방향 및 이동 속도를 산출하고, 기 설정된 시간 동안 상기 산출한 이동 방향 및 이동 속도를 누적하여 상기 측정 위치 기반 다이나믹스를 산출하는 동작;
    상기 수신된 GPS 위치 정보를 기반으로 상기 무인 이동체의 이동 방향 및 이동 속도를 산출하고, 기 설정된 시간 동안 상기 산출한 이동 방향 및 이동 속도를 누적하여 상기 GPS 위치 기반 다이나믹스를 산출하는 동작; 및
    상기 측정 위치 기반 다이나믹스와 상기 GPS 위치 기반 다이나믹스를 비교하여 기 설정된 오차 범위 이내인지 여부를 확인하고, 상기 기 설정된 오차 범위 이내인지 여부에 따라 상기 무인 이동체에 대해 GPS 스푸핑 공격이 이루어지는지를 확인하는, GPS 위치 정보 무결성 검증 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 인증 과정을 수행하는 동작은,
    상기 무인 이동체가, 상기 베이스 스테이션으로 난수값(nonce)을 송신하는 동작;
    상기 베이스 스테이션이, 자신의 식별 정보(ID)에 대응되는 비밀키(skID)를 이용하여 상기 난수값을 서명하여 서명값을 생성하는 동작;
    상기 무인 이동체가, 상기 베이스 스테이션으로부터 수신되는 상기 서명값의 유효성을 검증하는 동작을 포함하는, GPS 위치 정보 무결성 검증 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 베이스 스테이션은, 상기 식별 정보(ID)를 인증 서버로 송신하고, 상기 식별 정보(ID)에 대응되는 상기 비밀키(skID)를 발급받는, GPS 위치 정보 무결성 검증 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 무인 이동체는, 상기 인증 서버로부터 기 발급되어 저장된 마스터 퍼블릭 키를 이용하여 상기 서명값의 유효성을 검증하는, GPS 위치 정보 무결성 검증 방법.
  8. 무인 이동체의 GPS 위치 정보 무결성을 확인하기 위한 시스템으로서,
    상기 무인 이동체는,
    상기 무인 이동체가 접속되는 베이스 스테이션에 대해 인증 과정을 수행하는 인증부;
    인증된 복수 개의 베이스 스테이션과 무선 통신을 수행하여 상기 무인 이동체의 위치를 측정하는 위치 측정부; 및
    상기 측정한 위치 값과 위성으로부터 수신된 GPS 위치 정보의 위치 값을 비교하여 상기 GPS 위치 정보를 검증하는 위치 검증부를 포함하고,
    상기 위치 검증부는,
    상기 측정한 위치 값을 기반으로 상기 무인 이동체의 이동 방향 및 이동 속도를 산출하고, 기 설정된 시간 동안 상기 산출한 이동 방향 및 이동 속도를 누적하여 상기 측정 위치 기반 다이나믹스를 산출하며,
    상기 수신된 GPS 위치 정보를 기반으로 상기 무인 이동체의 이동 방향 및 이동 속도를 산출하고, 기 설정된 시간 동안 상기 산출한 이동 방향 및 이동 속도를 누적하여 상기 GPS 위치 기반 다이나믹스를 산출하며,
    상기 측정 위치 기반 다이나믹스와 상기 GPS 위치 기반 다이나믹스를 비교하여 기 설정된 오차 범위 이내인지 여부를 확인하고, 상기 기 설정된 오차 범위 이내인지 여부에 따라 상기 무인 이동체에 대해 GPS 스푸핑 공격이 이루어지는지를 확인하는, GPS 위치 정보 무결성 검증 시스템.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 인증부는,
    상기 베이스 스테이션으로 난수값(nonce)을 송신하고,
    상기 베이스 스테이션이 자신의 식별 정보(ID)에 대응되는 비밀키(skID)를 이용하여 상기 난수값을 서명하여 상기 무인 이동체로 송신하는 경우, 상기 베이스 스테이션으로부터 수신되는 서명값의 유효성을 검증하는, GPS 위치 정보 무결성 검증 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 베이스 스테이션은, 상기 식별 정보(ID)를 인증 서버로 송신하고, 상기 식별 정보(ID)에 대응되는 상기 비밀키(skID)를 발급받는, GPS 위치 정보 무결성 검증 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 인증부는,
    상기 인증 서버로부터 기 발급되어 저장된 마스터 퍼블릭 키를 이용하여 상기 서명값의 유효성을 검증하는, GPS 위치 정보 무결성 검증 시스템.
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