RFID(Radio Frequency Identification)는 자동 인식 데이터 수집 장치의 한 분야로써 GPS장치를 장착한 차량과 같이, RFID 태그(전자태그)를 상품에 부착하여 인식, 추적할 수 있다. 이러한 전자태그 객체는 시간에 따라 경로 정보가 누적되는 이동체와 유사한 특성을 가진다. 그러나 기존의 이동체 색인과 달리 태그 객체의 위치는 판독기의 위치로 인식되며 위치보고가 판독기의 인식영역 안에서만 이루어지므로 보고 주기를 예측할 수 없다. 기존의 이동체 색인에서 전자태그의 특성을 표현하기 힘들기 때문에 전자태그의 특성을 고려란 색인이 필요하게 되었다. 최근 전자태그의 특성을 고려한 색인인 TPIR-Tree(Time parameterized Interval R-Tree)가 발표되었다. 그러나 이 색인은 기존 공간 색인에서의 균등분할 기법을 사용하여 위치보고가 시간의 순서를 가지는 전자태그의 특성을 고려하지 못하여 과거노드의 저장효율이 좋지 못하다. 이 논문에서는 TPIR-Tree의 저장효율 및 검색 성능 향상을 위해서 시간의 순서에 따라 위치를 보고하는 전자태그 객체의 특성을 고려하여 분할축 선정 기법 및 시간축 분할시 비균등 분할정책을 제안한다.
최근들어 Radio Frequency Identification(RFID) 태그가 다수의 상품에 부착되고 여러 분야에 적용되기 시작했지만, 편리성이나 비용문제로 인해 인증과 암호화 같은 보안기능은 적용되지 않고있다. 보안 기능이 없는 RFID 시스템은 개인정보 노출, 불법 리더의 접근, 위조 태그의 남용과 같은 심각한 부작용을 초래하지만, 태그 자원의 제약으로 인해 보안기능을 적용하기가 쉽지않다. 현재 여러 기술을 따르는 RFID 시스템 중 EPCglobal 의 EPC Class 1 Generation 2(C1G2) 는 산업계의 여러 분야에서 특히, supply-chain 모델에서 사실상 국제표준으로 여겨진다. 본 논문에서는, RFID 보안 프로토콜 중 EPC C1G2 메커니즘의 Inventory 과정에서 태그가 리더를 인증하는 기법을 제안한다. C1G2 시스템에서는 인증되지 않은 리더의 태그 액세스가 가능한데, 이는 태그의 리더 인증으로서 차단될 수 있다. 또한, EPC C1G2 태그-리더 간의 상호인증 기법을 제안한다. 이 과정에서 태그 ID 는 노출되지 않고 전송되며, 태그 인증을 통해 태그 위변조를 방지할 수도 있다. 제안 메커니즘은 태그를 식별하는 절차에서 인증을 위해 프로토콜 패스 수의 증가가 없다. 다만 리더와 태그에서 Inventory 과정의 ACK command 와 태그의 reply 구현에 약간의 수정을 필요로 한다.
RFID는 라디오 주파수 기반의 자동 인식 데이터 수집 장치로서 유비쿼터스 컴퓨팅 기반 기술의 핵심 분야이다. RFID 태그(전자태그)가 부착된 개체의 위치를 저장할 수 있기 때문에 시간에 따라 위치가 변하는 이동체와 유사하다. 그러나 태그 객체는 판독기(reader)의 위치로 인식되며 일정 수 이상의 객체들이 같은 시간에 함께 이동하는 특징을 가지기 때문에 기존의 이동체 모델링 방법을 사용하여 전자 태그 객체를 표현하면 색인의 성능이 저하되는 문제가 발생한다. 이 논문에서는 시공간 질의를 처리하는 색인의 성능을 개선하기 위하여 태그 객체의 특징을 반영한 모델링 기법을 제안한다. 제안한 모델링 기법에서 간격 데이터 개념을 기반으로 시간과 공간 도메인 외에 식별자 도메인을 추가하여 태그 객체를 표현한다. 그리고 세 가지 도메인을 이용하여 태그 객체에 대한 색인을 구성한다.
본 논문에서는 RFID 전자태그에 부착된 메모리의 정보를 접근할 때 발생하는 태그 연산 실행의 불완전성에 따른 태그 데이터의 불일치 문제를 분석하고, 이를 해결하기 위한 프로토콜을 제안한다. 수동형 RFID 태그는 통신의 불확실성과 단절성으로 인해 태그 메모리 접근연산의 완전한 실행을 보장하지 못하므로, 불완전하게 실행된 연산으로 인해 태그 데이터의 비일관성을 초래하는 문제가 발생한다. 본 논문에서는 태그 접근의 일관성을 유지하면서 불완전 연산의 실행을 완료시키기 위한 동시성 제어 프로토콜을 제안한다. 이 프로토콜은 불완전 실행된 연산의 대상태그를 연속질의로 정의하고 태그의 인식을 모니터링 함으로써 다른 연산들에 의한 불확실 데이타의 접근을 차단하고, 재수행을 통해 불완전하게 실행된 연산의 수행을 완료시킨다. 또한, 증명을 통해 제안한 프로토콜의 정확성, 일관성을 입증하였으며, 실험을 통해 본 프로토콜이 기존의 일관성 유지기법보다 좋은 성능을 나타냄을 보였다.
본 논문에서는 RF 신호를 사용하여 냉장고 내 물품에 부착된 전자태그를 비접촉 상태에서 인식하여 물품의 정보와 주변 환경정보를 자동 추출할 수 있는 RFID 기술을 활용한 물품 정보 관리 시스템을 구현하였다. 구현된 시스템은 단순 인터넷 접속 기능만을 제공하는 기존 스마트 냉장고의 한계를 극복하기 위해, 냉장고 안에 보관된 식료품에 부착된 전자태그에서 정보를 읽어 자동으로 데이터베이스에 저장하고 이 데이터베이스를 토대로 사용자 친화적인 인터페이스를 통해 댁내 혹은 원격지에 위치한 사용자에게 각종 편의 정보를 제공하도록 구성되었다. 본 논문에서는 RFID 기반 스마트 냉장고의 개발시 요구사항을 분석하고, 이를 기반으로 효율적인 물품 인식을 위한 물품 위치 추적 방식과 태그 인식 거리를 고려하여 효율적인 RFID 안테나 이동 방식 제안, 프로토타입 냉장고 외형 제작, 태그에서 습득한 정보의 효율적 관리 및 검색을 위한 정보 관리 시스템 구현을 수행하였다. 마지막으로 제안한 시스템의 성능을 평가하기 위해 제안한 시스템 구성 하에서 RFID 리더가 한 번에 인식할 수 있는 태그의 개수, 저장된 식품의 전자 태그 접촉면과 태그의 각도에 따른 인식 여부, 제품 검색시 RFID 리더기의 이동 속도에 따른 태그 인식 여부를 프로토타입 냉장고 상에서 실험하였다.
최근 각광을 받고 있는 RFID 기술은 기존의 바코드를 대체하여 상품 관리를 네트워크화 및 지능화 함으로써 유통 및 물품 관리뿐만 아니라 보안, 안전, 환경 관리 등에 혁신을 선도할 것으로 전망되며, 이전에 존재하지 않았던 거대한 새로운 시장을 형성할 것으로 기대된다. 이러한 RFID 기술은 사물의 고유한 ID를 단순히 인식하는 읽는 기능중심에서 사물의 이력 정보를 관리할 수 있는 읽고 쓰기 기능, 그리고 전자 태그들이 자신의 고유 정보뿐만 아니라 온도, 습도, 압력 등 주변의 정보까지 감지하는 센싱 기능을 가지도록 발전할 것이다. 이와 같이 기존의 ID 획득만 가능한 태그에 외부 환경 정보를 습득할 수 있는 센서와 자체 전원 공급을 위한 박형 전지(film battery)가 추가된RFID 태그를 ‘센서 태그(smart active label 혹은 RFID sensor tag)’라고 부르며, 그방식은 크게 반능동형 방식(semi-passive 혹은 semi-active)과 능동형 방식(active)으로 구분된다. 본 고에서는 현재 국내외에서 활발히 연구 개발되고 있는 반능동형 센서 태그 기술 동향과 센서 태그 관련 국제 표준화 동향에 대해서 알아본다.
트위터 해시태그(#, HashTag)는 트윗(Tweets)에서 특정 키워드나 내용을 주제별로 분류하고 검색을 보다 효율적으로 사용하기 위한 사용자 정의 태그이다. 사용자가 정의하기에 따라 다양한 형태로 작성되기 때문에 오히려 검색의 효율성이 떨어질 수 있으며, 사용자는 자신이 작성한 트윗에 어떤 해시태그를 추가해야 하는지에 대한 궁금증이 생기는 경우가 발생한다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 사용자가 작성한 트윗에 적합한 해시태그를 추천하는 기법을 제안한다. 수집한 트윗과 해시태그의 키워드를 추출하고 트윗의 유사도를 계산하기 위해 TF-IDF와 Cosine Similarity를 적용하여 유사한 트윗을 갖는 해시태그를 추천한다. 본 논문에서 제안된 기법을 검증하기 위한 실험으로 추천의 정확성을 평가했다.
RFID 시스템은 전자태그를 상품에 부착하여 리더를 통해 태그를 인식함으로써 상품의 정보 및 위치정보를 추적할 수 있다. 태그 객체의 위치정보는 시간에 따라 궤적 정보가 누적되는 이동체와 유사한 특성을 가지지만 이동체의 위치와 달리 태그의 위치는 리더의 위치로 인식되며 위치보고가 리더의 인식영역 안에서만 이루어지므로 시간축에 평행한 interval의 형태를 나타난다. 태그가 리더의 인식영역에 들어와 나가지 않으면 궤적이 완성되지 않아 리더에 머물고 있는 태그의 궤적을 표현할 수 없으므로 질의 시 이러한 태그를 검색할 수 없다. 시공간 이동체 색인에서는 이러한 태그의 특성을 표현하기 힘들기 때문에 태그의 특성을 고려한 색인이 필요하게 되었다. TPIR-Tree(Time Parameterized Interval R-tree)는 시간 매개변수 간격으로 태그의 interval을 정의하여 리더안에 머무는 태그의 interval을 표현할 수 있다. 그러나 각 interval이 시공간적으로 연결되어 있지 않아 색인 상에서 태그의 궤적을 검색하는 것은 매우 높은 검색 비용을 가지는 단점이 있다. 이 논문에서는 태그 궤적 검색 시 TPIR-Tree의 높은 검색 비용문제를 해결한 $TPIR^{*}$-Tree를 제안한다. 제안된 $TPIR^{*}$-Tree는 색인에서 태그의 궤적 정보를 유지할 수 있도록 하기 위해서 시간적으로 연결되지 않은 각 interval을 연결하기 위한 기법을 제시하고 있다. 또한. interval을 색인에 삽입할 때 연결정보를 유지하기 위해 이전 interval을 효율적으로 검색할 수 있는 방법을 제시하고 있다.
RFID 시스템에서 태그는 객체를 유일하게 식별하기 위한 정보를 가지고 있기 때문에 개인정보의 노출, 위치 추적 등의 프라이버시 침해를 유발할 수 있는 문제점이 있다. 태그가 다양한 목적을 위해 사용되어지는 경우 키 분배, 키 관리 등의 문제로 인해 공개키 암호화 기법이 적용될 수 있다. 공개키 암호화 기법을 이용한 기존 RFID 인증 프로토콜에서는 서버와 태그 사이에 공개키를 사전에 공유하고 있다고 가정을 하여 설계를 하였다. 하지만 하나의 태그가 다양한 목적으로 사용되는 다목적 구조에서 수동형 RFID 태그가 서로 다른 서버의 공개키를 모두 공유한다는 것은 현실적으로 불가능하다. 본 논문에서는 다목적 구조에서 XOR 연산과 리더와 태그가 사전에 공유한 마스터 키($K_m$)를 사용하여 태그에게 공개키를 안전하게 전달하며 이를 이용한 공개키 암호화 기반의 RFID 인증 프로토콜을 제안한다. 또한 제안한 인증 프로토콜은 프라이버시 침해를 유발할 수 있는 도청, 재전송 공격, 위치 추적과 같은 공격에도 안전성을 보장한다.
RFID 시스템의 적용범위가 증가함에 따라 실시간으로 처리해야 하는 태그의 정보도 급격하게 증가하고 있다. 따라서 불필요한 태그정보를 제거하고 정제하여 클라이언트로 전달하는 RFID 미들웨어의 역할이 증가하고 있다. 미들웨어에서 태그정보를 필터링 하기 위한 Brute force 방법은 대용량의 태그정보의 필터링에는 비효율적이며 미들웨어의 성능을 저하시키는 원인이 된다. 본 논문은 빠른 시간에 효과적인 필터링을 위해 미들웨어 표준인 EPCglobal ALE의 ECSpec에 정의된 필터 패턴들 사이의 연관 관계를 구성하여 패턴의 비교 횟수를 감소시키고, 표준에서 정의한 EPC 태그형식의 특징을 해싱 알고리즘에 적용하여 빠른 검색을 수행함으로써 효율적인 RFID 미들웨어의 필터링 알고리즘을 구현하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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