본 논문에서는 자동차 내부에 무선 센서 네트워크를 구축하여 데이터를 획득하고 처리하는 시스템을 개발하였다. 자동차 관리 시스템은 자동차 외부의 주행상황에 대한 정보를 받으며, 동시에 자동차 내부의 상태를 점검하고 사용자에게 내부 정보를 보여줌으로서 전문적인 지식 없이도 자신의 차를 유지 및 관리할 수 있도록 한다. 특히 사용자에게 접근이 용이하게 구현되어 승차자가 느끼는 시스템 접근의 어려움을 감소시키고 실질적인 편의를 도모한다. 시스템 구성은 차체 내부 데이터를 수집하는 단말 노드, 시리얼 통신용 수신 게이트웨이, 차체 정보를 처리하는 인터페이스 응용으로 분류된다. 자동차 관리 시스템의 성능을 확인하기 위해, 관련 하드웨어와 프로그램을 간략히 설명한다. 이를 위해 무선 센서 네트워크와 센싱 하드웨어의 특징을 기술하고, 이를 이용한 차량의 각종 전기신호와 센서들을 통합 제어하는 시스템을 제시한다.
이 연구의 목적은 Bluetooth를 활용한 자동차의 내부망 통신네트워크를 해킹공격으로부터 예방하기 위한 대응방안을 제시하기 위함이다. 이를 위해 2장에서는 자동차 통신네트워크의 정의와 내부망 통신네트워크의 종류에 대해서 살펴보았다. 3장에서는 자동차 내부망 통신네트워크 해킹위험성을 분석하기 위해 Bluetooth에 의한 해킹범죄사례를 살펴보았다. 4장에서는 본 연구의 결과로서 첫째, "자동차안전기준에 관한 규칙" 개정이 이루어져야 한다. 동법에서는 전자제어시스템의 정의 및 기준사항과 안전운행을 위한 제작 및 정비를 규정해 놓았음에도 불구하고 전자제어시스템을 대상으로 한 해킹범죄 예방 및 방어와 관련된 보안프로그램 혹은 펌웨어 등의 제작과 관련된 규정이 없는 실정이다. 둘째, 자동차의 전자제어시스템 기술의 복잡성에 기인된 자동차 통신네트워크를 보호하고자 자동차 통신네트워크 보호 법률이 신설되어야 한다.
자동차 내부 네트워크 데이터를 이용하는 자동차-IT 융합 기술은 자동차 안전 및 진단, 텔레매틱스, ITS등 새로운 서비스 시장을 형성하며 산업적인 파급 효과가 클 것으로 전망된다. 이러한 자동차 내부 네트워크 데이터 중 가장 최근에 많이 사용되고 있는 것이 CAN(Controller Area Network) 이다. 그리고 현실적으로 자동차 내부의 데이터 중 사용할 수 있는 가장 적절한 데이터가 Diagnostic CAN 데이터이다. 본 논문에서는 자동차-IT 융합 기술에서 사용할 수 있는 CAN 데이터 중에서 진단용 CAN 데이터에 대하여 알아보고 이를 제품개발에서 사용할 수 있도록 하기 위한 데이터를 수집하고 제공하는 방법에 대하여 알아본다.
차량 내부 네트워크는 LIN, CAN, FlexRay와 같은 제어 네트워크와 MOST와 같은 멀티미디어 네트워크가 있으며 이 내부 네트워크와 연결해 서비스를 사용하는 RF 통신으로는 대표적으로 블루투스, GSM, NFC가 있다. 그러나 능동 안전 시스템과 같은 지능형 기술의 지속적인 도입과 기계, 유압식 기기의 전자화에 따른 네트워크상의 통신량이 급격히 증가하면서 네트워크의 규모 및 통신 복잡도 등이 증가하고 있다. 따라서 차량 내/외부 네트워크의 최적화, 최소화 문제가 반드시 해결되어야하는 문제로 떠오르고 있다. 또한 이러한 통신환경이 갖추어진 이후에도 무선통신 기술의 성능향상 및 통신기술과 응용 서비스 분야와의 연계, 그리고 통신서비스를 위한 사업 모델 개발이 요구되는 등 앞으로 해결 해야하는 문제는 여전히 많이 남아 있다고 할 수 있다. 본 논문에서는 지능형 자동차의 RF 통신서비스에서 발생할 수 있는 지능형자동차의 보안위협 요소를 분석하고자 한다.
An educational network system based on CAN protocol internal to a passenger ground vehicle has been developed. The developed network system has been applied to a commercial plug-in electrical vehicle and verified the educational applicability. To apply this in-vehicle network technology based on CAN, a suitable electric vehicle has been chosen and a CAN network structure has been designed, developed and manufactured. Since the commercial electric vehicle chosen as a test bed has its own proprietary electric network, we explain how the original electric network has been utilized and how the new network system has been designed. The developed network system on a real vehicle has been tested to show the applicability and the performance. Finally, the system has been applied at few classrooms to demonstrate how the in-vehicle network system works and to teach how to analyse the CAN signals. The developed system proven to be effective for educational purpose.
최근 차량 내부의 전자 제어장치에 대한 운전자의 편의성 및 안전성의 요구 수준이 높아지고 있으며 이러한 수요자의 요구를 만족시키기 위하여 자동차 업계에서도 첨단식 편의기능을 갖춘 자동차의 개발에 많은 초점을 모으고 있는 추세이다. 이에 대응해 차량 내부의 전자시스템 사이에 상호 통신을 위한 차량용 네트워크 기술도 빠르게 발전하고 있다. 특히 대용량 데이터를 고속으로 전송할 수 있도록 높은 대역폭을 제공하는 차량용 광 네트워크가 주목 받고 있으며 현재 일부 차량에 도입되어 양산되고 있는 추세이다. 이러한 기술적 변화에 맞춰서 본 연구에서는 차량용 광 통신 네트워크 표준인 "MOST"의 백본망을 구축하여 무선 이동 단말기 보드(MV Board)를 통해 MOST 광 네트워크에 연결되어 있는 여러 장치들에 대한 다양한 정보를 수신할 수 있고 MOST네트워크 동작 및 운영상태를 확인해 볼 수 있는 시스템을 구성하였다.
본 논문에서는 자동차 관리 및 진단, 차량 편의장치 제어 동의 보다 향상된 텔레매틱스 서비스 제공을 위해 단말기용 서비스 플랫폼을 설계 구현한다. 서비스 플랫폼은 텔레매틱스용 소프트웨어를 개발하는 개발자에게 하부 자동차 내부 네트워크와 각종 하드웨어 장치, 무선 네트워크 장치에 독립적인 개발방법을 제공한다. 이를 위해 각 장치별로 제공되는 서비스를 분류하고 정형화한 텔레매틱스 API(Application Programming Interface)를 설계하였다. 제안된 서비스 플랫폼은 무선 네트워크 장치들과 단말기 간의 데이터 송수신을 위한 무선 접속부분과 자동차 내부 네트워크 장치들의 서비스를 위한 CAN 네트워크 부분, 위치기반 서비스를 위해 필요한 GPS 데이터 수신부분, 그리고 이기종의 네트워크 간 통신 시 발생하는 상이한 데이터 포맷의 상호 호환성을 위한 메시지 파서 부분으로 구성된다.
현재 IT기술과 자동차기술을 융합한 지능형 자동차에 대한 연구가 활발히 진행중에 있으며 많은 새로운 서비스 모델들이 개발중에 있다. 지능형자동차에 대한 개발이 활발하게 이루어지면서 무선 네트워크를 이용한 다양한 서비스가 제공이 되고 있다. 이러한 지능형 자동차가 무선 네트워크를 이용한 서비스가 제동되면서 다양한 보안위협 요소가 도출되고 있다. 본 논문에서는 지능형 자동차의 외부에서 네트워크에 침입하여 지능형자동차의 보안위협 요소를 분석하고 지능형 자동차의 보안 솔루션의 인증 모델에 대한 기법을 제공하고자 한다. 인증 모델의 경우 신체의 고유성을 식별할 수 있는 생체인식을 이용한 인증기법을 제안한다.
대부분의 최신 자동차들은 편안하고 안전한 운전 환경을 위해 다양한 종류의 ECU들을 탑재하고 있다. ECU들 사이의 효율적인 통신을 위해 대부분의 자동차 제조사들은 Controller Area Network(CAN) 프로토콜을 사용하고 있다. 그러나 CAN은 데이터 인증을 제공하지 않는다. 이러한 취약점 때문에 CAN은 메시지 재생공격에 취약하다. 본 논문은 자동차 내부 네트워크에 적용 가능한 현실적인 메시지 인증 기법을 제안한다. CAN 데이터 프레임의 제한적인 공간을 고려하여, 데이터와 메시지 인증 코드 (MAC)를 동시에 전송하기 위해서는 짧은 길이의 MAC을 사용하는 것이 가장 적합하다. 그러나 짧은 길이의 MAC은 암호학적 안전성을 충분히 보장하지 않기 때문에 안전성을 보장하기 위한 추가적인 조치가 필요하다. 본 연구에서 제안한 메시지 인증 기술은 CAN의 제한된 데이터 페이로드를 고려하기 때문에 차량 내부의 안전한 네트워크를 설치하는데 유용하게 활용될 수가 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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