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KR102595722B1 - 통신 네트워크, 이에 연결된 노드를 식별하는 방법 및 장치 - Google Patents

통신 네트워크, 이에 연결된 노드를 식별하는 방법 및 장치 Download PDF

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KR102595722B1
KR102595722B1 KR1020210110853A KR20210110853A KR102595722B1 KR 102595722 B1 KR102595722 B1 KR 102595722B1 KR 1020210110853 A KR1020210110853 A KR 1020210110853A KR 20210110853 A KR20210110853 A KR 20210110853A KR 102595722 B1 KR102595722 B1 KR 102595722B1
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transceiver
voltage difference
voltage
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우사무엘
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단국대학교 산학협력단
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Abstract

통신 네트워크, 이에 연결된 노드를 식별하는 방법 및 장치를 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 통신 버스를 구성하는 와이어들 간의 전압 차를 이용하여 통신을 수행하는 통신 네트워크로서, 상기 와이어들; 상기 와이어들에 연결되며, 제1전원 전압의 일부가 분배되는 제1저항을 포함하는 제1트랜시버(transceiver); 및 상기 와이어들에 연결되며, 제2전원 전압의 일부가 분배되는 제2저항을 포함하는 제2트랜시버를 포함하고, 상기 제1저항은, 상기 제2저항과 다른 값을 가지는 것을 특징으로 하는 통신 네트워크를 제공한다.

Description

통신 네트워크, 이에 연결된 노드를 식별하는 방법 및 장치{COMMUNICATION NETWORK, METHOD AND APPARATUS FOR IDENTIFYING NODE CONNECTED THERETO}
본 발명은 통신 네트워크와 이에 연결된 노드를 식별하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서로 다른 전압 차를 출력하는 노드들을 포함하는 통신 네트워크, 노드들의 서로 다른 전압 차를 이용하여 노드들을 식별하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
자동차와 ICT(information and communication technologies)의 융합은 차세대 자동차 개발의 새로운 패러다임으로 자리잡았다. 일 예로, 최근 자동차에는 운전자의 안전과 편의를 위해 다양한 유형의 ADAS(advanced driving assist system)들이 탑재되고 있다.
자동차에 탑재되는 전자/전기 시스템의 수가 증가함에 따라, 전자/전기 시스템을 구현하기 위한 전자제어장치(electronic control unit, ECU)의 수 또한 증가하고 있다.
자동차에 탑재되는 ECU들은 자신에게 할당된 기능을 수행하기 위한 신호를 출력하므로, ECU들 각각이 출력하는 신호를 관리하고 이를 통해 자동차를 원활하게 제어하기 위해 신호를 출력한 ECU를 식별할 필요가 있다.
ECU들 각각에 포함된 트랜시버들은 서로 다른 고유한 특성을 가지므로 동일한 신호(bit string)를 출력하는 경우에도 서로 다른 신호편차(signaling variation)를 가진다. 이러한 트랜시버들의 특성에 기반하여, 종래에는 신호편차를 기준으로 특정 신호를 출력한 트랜시버(즉, 특정 신호를 출력한 ECU)를 식별해 왔다.
그러나, 저가의 장비를 이용하여 신호편차를 분석하면 신호편차의 미세한 차이를 분별하지 못하게 되고, 이로 인해 오탐(특정 신호를 출력하지 않은 트랜시버를 이 특정 신호를 출력한 트랜시버로 판단)의 문제가 발생할 수 있다.
신호편차의 미세한 차이를 분별하기 위해서는 상대적으로 고가의 장비가 별도로 요구되며, 고가의 장비를 사용하더라도 자동차의 운행 중에 발생하는 노이즈로 인해 그 정확성을 담보하기 어렵다.
본 발명의 일 실시예는 고가의 장비 없이도 신호편차의 미세한 차이를 분별할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예는 위 방법 및 장치가 신호편차의 미세한 차이를 분별하는 기능을 발휘할 수 있도록 하기 위한 통신 네트워크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 통신 버스를 구성하는 와이어들 간의 전압 차를 이용하여 통신을 수행하는 통신 네트워크로서, 상기 와이어들; 상기 와이어들에 연결되며, 제1전원 전압의 일부가 분배되는 제1저항을 포함하는 제1트랜시버(transceiver); 및 상기 와이어들에 연결되며, 제2전원 전압의 일부가 분배되는 제2저항을 포함하는 제2트랜시버를 포함하고, 상기 제1저항은, 상기 제2저항과 다른 값을 가지는 것을 특징으로 하는 통신 네트워크가 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 의하면, 통신 네트워크에 연결된 노드들을 식별하는 방법으로서, 상기 제1트랜시버 또는 상기 제2트랜시버가 출력하는 비트의 전압 차를 확인하는 단계; 상기 확인된 전압 차와 미리 설정된 전압 차들을 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과에 기반하여, 상기 제1트랜시버 및 상기 제2트랜시버 중에서 상기 비트를 출력한 트랜시버를 식별하는 단계를 포함하고, 상기 제1트랜시버는 상기 노드들 중에서 어느 하나에 포함되고, 상기 제2트랜시버는 상기 노드들 중에서 다른 하나에 포함되는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.
나아가, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 의하면, 통신 네트워크에 연결된 노드들을 식별하는 장치로서, 상기 노드들을 식별하기 위한 하나 이상의 프로그램이 저장된 메모리; 및 상기 메모리에 저장된 프로그램을 이용하여 상기 노드들을 식별하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 제1트랜시버 또는 상기 제2트랜시버가 출력하는 비트의 전압 차를 확인하고, 상기 확인된 전압 차와 미리 설정된 전압 차들을 비교하며, 상기 비교 결과에 기반하여, 상기 제1트랜시버 및 상기 제2트랜시버 중에서 상기 비트를 출력한 트랜시버를 식별하며, 상기 제1트랜시버는 상기 노드들 중에서 어느 하나에 포함되고, 상기 제2트랜시버는 상기 노드들 중에서 다른 하나에 포함되는 것을 특징으로 하는 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 고가의 장비 없이도 신호편차의 미세한 차이를 분별할 수 있으므로, 특정 신호를 출력한 ECU를 정확하게 식별할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 의하면, 공격을 목적으로 통신 네트워크에 접속한 공격 ECU를 정확하게 식별할 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급된 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 CAN 전반적인 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 CAN의 노드에 해당하는 ECU의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 CAN 트랜시버를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 CAN에 이용되는 데이터 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 CAN의 중재 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 CAN에서 비트를 표현하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 네트워크의 블록도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜시버의 다양한 실시예들을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 트랜시버를 통해 신호의 전압 차를 조절하는 예를 설명하기 위한 예시도이다.
도 10은 노드 식별장치의 일 예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 11 및 도 12는 노드를 식별하는 방법의 다양한 예들을 설명하기 위한 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들이나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 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 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 소자를 사이에 두고"연결되어 있는 경우도 포함한다.
본 명세서를 통해 제안되는 통신 네트워크는 통신 버스를 구성하는 와이어들 간의 전압 차를 이용하여 통신을 수행하는 네트워크일 수 있다. 본 발명의 통신 네트워크는 산업용 자동화기기, 의료용 장비, 자동차 등에 적용되는 CAN(controller area network)일 수 있다.
본 명세서를 통해 제안되는 노드를 식별하는 방법(이하 '노드 식별 방법'이라 한다)은 통신 네트워크에 연결된 복수 개의 노드들 중에서 신호를 와이어들에 전송 또는 출력한 노드(대상 노드)를 식별하는 방법에 해당한다. 또한, 본 명세서를 통해 제안되는 노드를 식별하는 장치(이하 '노드 식별 장치'라 한다)는 통신 네트워크에 연결되어 대상 노드를 식별하는 장치에 해당한다. 노드 식별 방법은 이 노드 식별 장치 내에서 구현되는 방법일 수 있다.
이하에서는 CAN을 중심으로 하여 본 발명에 대해 설명하며, 그 중에서도 자동차에 적용되는 CAN을 중심으로 하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다. 따라서, 본 명세서에서는 통신 네트워크에 관련된 용어들을 아래와 같이 CAN에 관련된 용어들로 대체하여 사용하기로 한다.
통신 버스: CAN 버스
와이어들: CAN_H(CAN high) 및 CAN_L(CAN low)
통신 네트워크: CAN
CAN이란, 송신자 ID(identification) 기반의 multi-master serial bus 프로토콜이다. CAN은 ISO 국제 표준으로 제정되었으며, In-Vehicle 통신 네트워크 구축에 가장 많이 사용되고 있다.
CAN은 OSI 모델의 물리 계층(physical layer)과 데이터 링크 계층(data link layer)으로만 구성된 통신 프로토콜이다. 물리 계층은 통신 속도에 따라 High Speed CAN과 Low Speed CAN으로 나뉘며, 본 명세서에서는 High Speed CAN을 기준으로 하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
CAN의 전반적인 구조가 도 1에 나타나 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, CAN 버스(CAN BUS)는 두 개의 통신 회선과 이 두 개의 통신 회선 양 끝에 연결된 종단 저항들로 구성될 수 있다. 두 개의 통신 회선은 CAN_H와 CAN_L로 구분될 수 있으며, 노드를 구성하는 하나 이상의 ECU(electronic control unit)들이 CAN_H 및 CAN_L 각각에 연결될 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, CAN 버스에 연결된 ECU들은 마이크로 컨트롤러(microcontroller), CAN 컨트롤러(CAN controller) 및 CAN 트랜시버(CAN transceiver)를 포함하여 구성될 수 있다.
CAN 컨트롤러는 데이터 링크 계층에서 발생하는 업무를 수행할 수 있다. 구체적으로, CAN 컨트롤러는 CAN 트랜시버로부터 전달되는 메시지(수신 메시지)에 대해 유효한 데이터인지 여부를 판별한 후, 유효한 데이터인 경우에 이를 마이크로 컨트롤러로 전달할 수 있다. 또한, CAN 컨트롤러는 마이크로 컨트롤러에서 전송하고자 하는 메시지(송신 메시지)를 CAN 트랜시버로 전달할 수 있다.
CAN 트랜시버는 물리 계층에 연관된 업무를 수행할 수 있다. 구체적으로, CAN 트랜시버는 CAN 버스 혹은 마이크로 컨트롤러로부터 전달되는 송수신 메시지를 전기적 신호로 변환할 수 있다.　즉, CAN 트랜시버는 마이크로 컨트롤러로부터 전달된 데이터를 CAN 통신용 데이터로 변환하며, CAN 버스로부터 전달된 CAN 통신용 데이터를 마이크로 컨트롤러의 수신용 데이터로 변환할 수 있다.
CAN 트랜시버에 대한 일 예가 도 3에 나타나 있다. CAN 트랜시버는 CAN 버스에 비트를 표현(representation)하고 CAN 버스로부터 비트를 추출(sampling)할 수 있다. 여기서, 비트를 표현하는 것은 비트를 송신하는 것을 의미하며, 비트를 추출하는 것은 비트를 수신하는 것을 의미할 수 있다.
CAN 트랜시버는 TX-driver(Driver)와 스위칭 소자들을 이용하여 CAN 버스에 비트를 송신하고, Receiver를 이용하여 비트를 수신할 수 있다. 마이크로 컨트롤러에서 데이터를 송신하는 경우에는 CAN 컨트롤러에서 데이터 프레임을 생성한 후 1 비트씩 CAN 트랜시버로 전달할 수 있다.
우성(dominant) 비트(비트 '0')를 CAN 버스에 표현하는 경우, CAN 컨트롤러는 CAN 트랜시버의 TX driver에 '0'을 입력하고, 이에 대응하여 TX driver는 '1'을 출력한다. 이 때, CAN 트랜시버에 포함된 두 개의 스위치가 온(on)되면서 VDD와 VSS가 출력된다. 따라서, 도 6에 표현된 바와 같이, CAN_H에는 3.5[V]의 전압이 인가되며, CAN_L에 1.5[V]의 전압이 인가된다. 결과적으로, CAN_H와 CAN_L 간에 2[V]의 전압 차가 발생하여 우성 비트가 CAN 버스에 표현된다.
열성(recessive) 비트(비트 '1')를 CAN 버스에 표현하는 경우, CAN 컨트롤러는 CAN 트랜시버의 TX driver에 '1'을 입력하고, 이에 대응하여 TX driver는 0을 출력한다. 이 때, CAN 트랜시버에 포함된 두 개의 스위치가 오프(off)되면서 도 6에 표현된 바와 같이 CAN_H와 CAN_L 간에 0[V]의 전압 차가 발생하여 열성 비트가 CAN 버스에 표현된다.
CAN은 데이터 프레임, 리모트 프레임, 에러 프레임, 오버로드 프레임 등과 같은 다양한 메시지를 이용하여 통신을 수행할 수 있다. CAN에 이용되는 데이터 프레임의 일 예가 도 4에 나타나 있다.
데이터 프레임은 SOF(start of frame), 중재 필드(arbitration field), 제어 필드(control field), 데이터 필드(data field), CRC 필드(cyclic redundancy check field), ACK 필드(acknowledge field), EOF(end of frame) 및 INT(intermission) 필드로 구성될 수 있다.
SOF는 한 개의 우성 비트로 구성되어 있으며, 메시지의 처음을 지시하고, 노드의 동기화를 위해 사용된다.
중재 필드는 둘 이상의 노드에서 메시지 전송이 동시에 발생하는 경우에 메시지 간 충돌을 조정하기 위해 사용된다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 중재 필드는 11 비트 또는 29 비트의 크기를 갖는 ID(identifier)와 1 비트 또는 3 비트의 크기를 갖는 RTR(remote transmission request) 필드로 구성된다. RTR 필드 내 RTR 비트의 값은 해당 프레임이 데이터 프레임(비트 값 0)인지 아니면 리모트 프레임(비트 값 1)인지 여부를 결정하기 위해 사용된다.
제어 필드는 IDE(identifier extension) 비트와 DLC(data length code) 비트를 포함하여 구성된다. IDE 비트는 표준 프레임과 확장 프레임을 구분하기 위해 사용되며, DLC 비트는 데이터 필드의 바이트 수를 나타내기 위해 사용된다.
데이터 필드는 한 노드로부터 다른 노드로 정보를 전달하기 위해 사용되며, 0 바이트 크기의 데이터로부터 8 바이트 크기의 데이터를 포함할 수 있다.
CRC 필드는 메시지 상의 에러 유무를 검사하기 위해 사용되며, SOF로부터 데이터 필드까지의 비트 열을 이용하여 생성된 CRC 시퀀스(CRC sequence)와 CRC 델리미터(DEL)로 구성된다. 메시지를 정확하게 수신한　모든　CAN 컨트롤러는 ACK 비트의 값을 '0'으로 설정하여 전송한다. 메시지를 송신한 노드는 ACK 비트의 유무를 확인하고, ACK 비트가 발견되지 않을 경우 전송을 재시도한다.
EOF는 7개의 열성 비트로 구성되어 있으며, 메시지의 끝을 알리기 위해 사용된다. INT 필드는 3개의 열성 비트로 구성되며, 다음 중재 과정까지의 유휴 시간을 나타낸다.
CAN의 중재 과정을 설명하기 위한 일 예가 도 5에 나타나 있다. 복수 개의 노드들이 동시에 메시지를 전송하려는 경우에는 중재 과정이 수행되며, 중재 과정을 통해 우선순위가 가장 높은 노드가 먼저 메시지를 전송한다.
중재 과정은 CAN의 wired AND configuration 특성을 기반으로 수행된다. 예를 들어, 노드 1(ECU 1)과 노드 2(ECU 2)가 동시에 메시지를 전송하려 하며, 노드 1의 ID는 '10011111111'이고, ECU 2의 ID는 '11011111111'라 가정한다. SOF 이후에 노드 1과 노드 2는 CAN 버스에 1 비트 단위로 ID를 전송한다. ID 내 두 번째 비트를 전송할 때, 노드 1은 열성 비트를 출력하며 노드 2는 우성 비트를 출력하므로, wired AND configuration 특성에 의해 노드 2가 출력한 우성 비트만이 CAN 버스에 표현된다. 이 때, 노드 2는 수신 모드로 전환된다.
실시예 1 - CAN
본 발명의 통신 네트워크(CAN)에 대한 일 예가 도 7에 나타나 있으며, 본 발명의 트랜시버에 대한 예들이 도 8a 및 도 8b에 나타나 있다.
도 7에 나타나 있는 바와 같이, CAN은 제1ECU(ECU 1), 제2ECU(ECU 2), CAN 버스(CAN_H, CAN_L, 종단 저항(120 Ω))을 포함하여 구성될 수 있다. 실시형태에 따라, CAN은 노드 식별 장치(700)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
도 7에는 2개의 ECU들(제1ECU 및 제2ECU)만이 표현되어 있으나, ECU들의 개수는 3개 이상일 수 있다. 즉, 본 발명의 CAN은 CAN 버스에 연결된 ECU들의 개수가 복수 개인 경우를 모두 포함할 수 있다.
제1ECU는 제1마이크로 컨트롤러(Microcontroller 1), 제1CAN 컨트롤러(CAN Controller 1) 및 제1트랜시버(CAN Transceiver 1)를 포함하여 구성될 수 있다. 제1ECU는 제1트랜시버를 통해 CAN 버스에 전기적으로 연결될 수 있다.
제2ECU는 제2마이크로 컨트롤러(Microcontroller 2), 제1CAN 컨트롤러(CAN Controller 2) 및 제2트랜시버(CAN Transceiver 2)를 포함하여 구성될 수 있다. 제2ECU는 제2트랜시버를 통해 CAN 버스에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 8a 및 도 8b에 나타낸 바와 같이, 제1트랜시버와 제2트랜시버는 저항(R1, R2)과 처리부(800)를 포함하여 구성될 수 있다.
처리부(800)는 CAN_H 및 CAN_L 간에 전압 차를 발생시켜 CAN 버스에 비트를 표현(출력)할 수 있다. 또한, 처리부(800)는 다른 ECU가 전송한 비트를 CAN 버스를 통해 수신할 수 있다. 처리부(800)가 제1트랜시버에 포함된 경우에는 제1처리부로 지칭될 수 있으며, 처리부(800)가 제2트랜시버에 포함된 경우에는 제2처리부로 지칭될 수 있다.
저항(R1, R2) 중에서 R1은 제1트랜시버에 포함되는 저항을 나타내며, R2는 제2트랜시버에 포함되는 저항을 나타낸다. 저항(R1, R2)은 전원 전압(VDD)의 일부를 분배할 수 있다. 예를 들어, 제1트랜시버에 인가되는 전원 전압(VDD, 제1전원 전압)은 'CAN_H와 CAN_L 사이' 및 저항 R1에 분배될 수 있으며, 제2트랜시버에 인가되는 전원 전압(VDD, 제2전원 전압)은 'CAN_H와 CAN_L 사이' 및 저항 R2에 분배될 수 있다.
따라서, 저항(R1, R2)이 포함되지 않는 종래 트랜시버에 비해, 본 발명에 의한 트랜시버는 저항(R1, R2)으로 분배되는 전압의 크기만큼 CAN_H와 CAN_L 사이에 인가되는 전압의 크기가 감소할 수 있다.
저항(R1, R2)은 전원 전압이 인가되는 전원단과 처리부(800)의 사이에 배치거나, 처리부(800)의 하측에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 8a에 나타낸 바와 같이, 저항(R1, R2)은 전원 전압(VDD)이 인가되는 전원단과 처리부(800) 사이 즉, 처리부(800)의 상측에 배치될 수 있다. 다른 예로, 도 8b에 나타낸 바와 같이, 저항(R1, R2)은 처리부(800)의 하측에 배치될 수도 있다.
저항 R1과 저항 R2는 서로 다른 저항 값을 가질 수 있다. 따라서, 저항 R1으로 분배되는 전압 값과 저항 R2로 분배되는 전압 값은 서로 다르며, 이로 인해 제1트랜시버의 CAN_H와 CAN_L 사이에 인가되는 전압 값(전압 차)과 제2트랜시버의 CAN_H와 CAN_L 사이에 인가되는 전압 값(전압 차)도 서로 다르게 된다.
즉, CAN_H와 CAN_L 사이에 인가되는 전압 차를 통해 제1트랜시버와 제2트랜시버가 서로 구별될 수 있게 된다. 따라서, 후술되는 바와 같이, 노드 식별 장치(700)는 CAN_H와 CAN_L 사이에 인가되는 전압 차를 이용하여 제1트랜시버와 제2트랜시버 중에서 신호를 출력한 트랜시버를 식별할 수 있게 된다.
제1트랜시버에 의해 CAN_H와 CAN_L 사이에 발생하는 전압 차와 제2트랜시버에 의해 CAN_H와 CAN_L 사이에 발생하는 전압 차를 비교한 예가 도 9에 나타나 있다.
도 9의 예시에서는 제1트랜시버에 포함된 저항 R1의 크기가 제2트랜시버에 포함된 저항 R2의 크기에 비해 작은 것으로 가정하였다. 도 9에서, 실선의 그래프는 종래 트랜시버에 의해 CAN_H와 CAN_L 사이에 발생하는 전압 차(Vdiff)를 나타내며, 점선의 그래프는 제1트랜시버에 의해 CAN_H와 CAN_L 사이에 발생하는 전압 차(Vdiff1)를 나타내고, 일점 쇄선의 그래프는 제2트랜시버에 의해 CAN_H와 CAN_L 사이에 발생하는 전압 차(Vdiff2)를 나타낸다.
전원 전압의 일부가 저항 R1에 분배되므로, Vdiff1은 Vdiff에 비해 상대적으로 작은 값을 나타낸다. 전원 전압의 일부가 저항 R2에 분배되며, 저항 R2에 분배되는 전압의 값은 저항 R1에 분배되는 전압의 값에 비해 크므로(R1<R2), Vdiff2는 Vdiff1 및 Vdiff에 비해 상대적으로 작은 값을 나타낸다.
앞서 설명된 바와 같이, 도 9의 예시에서는 제1트랜시버에 포함된 저항 R1의 크기가 제2트랜시버에 포함된 저항 R2의 크기에 비해 작은 것으로 가정하였다. 따라서, Vdiff1-이 Vdiff2에 비해 상대적으로 큰 값을 나타낸다. 만약, R1의 크기가 R2의 크기에 비해 크다면, Vdiff1-이 Vdiff2에 비해 상대적으로 작은 값을 나타낼 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 트랜시버 구조에 의하면, 서로 다른 트랜시버들 각각이 출력하는 비트(예를 들어, 우성 비트)의 전압 차가 서로 달라지게 된다. 따라서, 서로 다른 전압 차를 이용하면, 서로 다른 트랜시버들을 고가의 장비 없이도 구별 또는 식별될 수 있게 되며, 구별 또는 식별의 정확도가 차량 운행 중에 발생하는 노이즈에 대해 강인해질 수 있다.
실시예 2 - 노드를 식별 방법 및 장치
노드 식별 장치(700)의 일 예를 설명하기 위한 블록도가 도 10에 나타나 있으며, 노드 식별 방법의 다양한 예들을 설명하기 위한 순서도가 도 11 및 도 12에 나타나 있다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 노드 식별 장치(700)는 앞서 설명된 CAN에 연결 또는 포함될 수 있다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 노드 식별 장치(700)는 메모리(1010) 및 프로세서(1020)를 포함하여 구성될 수 있다.
메모리(1010)에는 노드들을 식별하기 위한 하나 이상의 프로그램들이 저장될 수 있다. 또한, 메모리(1010)에는 트랜시버들 각각이 출력하는 비트의 전압 차들(미리 설정된 전압 차들)이 미리 저장될 수 있다.
프로세서(1020)는 메모리(1010)에 저장된 프로그램들을 실행시켜 아래와 같이 노드들을 식별할 수 있다.
먼저, 프로세서(1020)는 제1트랜시버 또는 제2트랜시버가 출력하는 비트(예를 들어, 우성 비트)의 전압 차를 확인할 수 있다(S1110). 여기서, 전압 차는 앞서 설명된 Vdiff1- 및 Vdiff2 중에서 어느 하나이거나, Vdiff1- 및 Vdiff2와는 다른 값을 가지는 전압 차일 수 있다.
실시 형태에 따라, 프로세서(1020)는 제1트랜시버 또는 제2트랜시버가 출력하는 메시지 내 예비 비트(reserved bit) 중에서 어느 하나의 전압 차를 확인할 수도 있다(S1120).
도 4에 나타낸 바와 같이, RTR 필드 내에는 1 비트의 크기를 갖는 RTR 비트와 2 비트의 크기를 갖는 예비 비트가 존재할 수 있으며, 이 예비 비트는 ID 필드와 RTR 비트 이후에 위치하게 된다. 따라서, 예비 비트 중에서 어느 하나의 전압 차를 확인하면, 전압 차 확인을 위한 충분한 시간을 확보할 수 있게 된다.
전압 차가 확인되면, 프로세서(1020)는 확인된 전압 차와 미리 설정된 전압 차들을 비교할 수 있다(S1120). 또한, 프로세서(1020)는 비교 결과에 기반하여, 비트를 출력한 트랜시버를 식별할 수 있다(S1130).
트랜시버를 식별한다는 것은, '제1트랜시버 및 제2트랜시버 중에서 비트를 출력한 트랜시버가 어느 것인지 여부를 결정하는 것'과 '비트를 출력한 트랜시버가 CAN을 공격하기 위한 공격 트랜시버(공격 노드)에 해당하는지 여부를 결정하는 것'을 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 12에 예시된 바와 같이, 프로세서(1020)는 미리 설정된 전압 차들 중에서 어느 하나와 확인된 전압 차를 비교하고(S1210), 미리 설정된 전압 차들 중에서 어느 하나와 확인된 전압 차가 서로 대응되는 경우에는(Yes) 해당 비트를 출력한 트랜시버가 제1트랜시버 및 제2트랜시버 중에서 어느 것인지 여부를 결정할 수 있다(S1220).
미리 설정된 전압 차들 중에서 어느 하나와 확인된 전압 차가 서로 대응되는 경우란, 미리 설정된 전압 차들 중에서 어느 하나와 확인된 전압 차가 서로 일치하거나 일정한 범위 내에 존재하는 경우를 포함할 수 있다.
다른 예로, 프로세서(1020)는 미리 설정된 전압 차들 중에서 어느 하나와 확인된 전압 차를 비교하고(S1210), 미리 설정된 전압 차들 중에서 어느 하나와 확인된 전압 차가 서로 대응되지 않는 경우에는(No) 해당 비트를 출력한 트랜시버가 공격 트랜시버에 해당하는 것으로 결정할 수 있다(S1230).
확인된 전압 차가 미리 설정된 전압 차들 중에서 어느 하나에 대응되지 않는다는 것은, 해당 비트를 출력한 트랜시버(ECU)가 미리 설정된 저항을 포함하고 있지 않거나, 미리 설정된 저항의 값과는 다른 값을 가지는 저항을 포함하고 있음을 의미할 수 있다. 즉, 해당 트랜시버는 CAN에 연결되는 것으로 예정되어 있는 트랜시버에 해당하지 않음을 의미한다.
미리 설정된 전압 차들 중에서 어느 하나와 확인된 전압 차가 서로 대응되는 경우란, 미리 설정된 전압 차들 중에서 어느 하나와 확인된 전압 차가 서로 일치하지 않거나 일정한 범위 내에 존재하지 않는 경우를 포함할 수 있다.
이상에서 설명된 노드 식별 방법에 의하면, 고가의 장비 없이도 신호편차의 미세한 차이를 분별할 수 있으므로, 특정 신호를 출력한 ECU를 정확하게 식별할 수 있다. 또한, 노드 식별 방법에 의하면, 공격을 목적으로 통신 네트워크에 접속한 공격 ECU를 정확하게 식별할 수 있다.
800: 처리부

Claims (10)

  1. 통신 버스를 구성하는 와이어들 간의 전압 차를 이용하여 통신을 수행하는 통신 네트워크로서,
    상기 와이어들;
    상기 와이어들에 연결되며, 상기 와이어들 간에 전압 차를 발생시켜 상기 통신 버스에 비트를 표현하는 제1처리부 및 전원단과 전기적으로 연결되어 상기 전원단으로부터 출력되는 제1전원 전압의 일부가 분배되는 제1저항을 포함하는 제1트랜시버(transceiver); 및
    상기 와이어들에 연결되며, 상기 와이어들 간에 전압 차를 발생시켜 상기 통신 버스에 비트를 표현하는 제2처리부 및, 접지단과 전기적으로 연결되어 상기 접지단으로부터 출력되는 제2전원 전압의 일부가 분배되고, 상기 제1저항과 다른 저항값을 갖는 제2저항을 포함하는 제2트랜시버를 포함하고,
    상기 제1 및 제2트랜시버가 출력하는 비트는,
    각각 상기 제1 및 제2저항에 의해 전압 크기가 감소함에 따라, 서로 다른 전압 차를 갖는 것인, 통신 네트워크.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항의 통신 네트워크에 연결된 노드들을 식별하는 장치로서,
    상기 노드들을 식별하기 위한 하나 이상의 프로그램이 저장된 메모리; 및
    상기 메모리에 저장된 프로그램을 이용하여 상기 노드들을 식별하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    제1트랜시버 또는 제2트랜시버가 출력하는 비트의 전압 차를 확인하고,
    확인된 전압 차와 미리 설정된 전압 차들을 비교하며,
    비교 결과에 기반하여, 상기 제1트랜시버 및 상기 제2트랜시버 중에서 상기 비트를 출력한 트랜시버를 식별하며,
    상기 제1트랜시버는 상기 노드들 중에서 어느 하나에 포함되고, 상기 제2트랜시버는 상기 노드들 중에서 다른 하나에 포함되고,
    상기 프로세서는,
    상기 제1트랜시버 또는 상기 제2트랜시버가 출력하는 메시지(message)의 RTR 필드 내에 존재하는 RTR 비트 및 예비 비트(reserved bit) 중, 상기 예비 비트의 전압 차를 확인하여, 상기 미리 설정된 전압 차들 중에서 상기 확인된 전압 차에 대응되는 전압 차가 없는 경우, 상기 비트를 출력한 트랜시버를 공격 트랜시버로 식별하는 것인, 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
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