KR102170284B1 - 블록 체인을 이용한 위치 인증 방법 - Google Patents

Abstract

블록체인을 이용하여 사용자의 위치를 신뢰성있게 인증할 수 있는 방법이 개시된다. 복수의 노드들로부터 받은 랜덤값을 사용자가 변환하고 블록체인에 등록시키고, 이후 노드들이 해당 랜덤값을 블록체인에 공개함으로써, 사용자는 쉽게 자신의 위치와 해당 위치에 있었던 시간을 인증받을 수 있고, 결과적으로 본 발명을 활용하면 핀테크 기업이나 O2O 서비스제공자들이 사용자의 위치와 시간을 모두 신뢰성있게 인증하여 사용할 수 있는 장점이 있다.

Description

블록 체인을 이용한 위치 인증 방법 {Location Authentication Method Using Block Chain}

본 발명은 블록체인을 이용하여 사용자의 위치를 인증받을 수 있는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 노드들로부터 받은 랜덤값 정보를 기반으로 사용자가 블록체인에 인증값을 등록시키고, 복수의 노드들이 추후 랜덤값을 블록체인에 공개함으로써, 사용자의 위치를 인증받을 수 있는 방법에 관한 것이다.

온라인 시스템을 이용한 위치 인증은 우리 생활에서 점점 더 널리 사용되고 있다. 학교에서 특정강의의 참석여부를 확인하는데, QR코드나 OTP 정보 등을 이용하는 경우도 주변에서 점점 늘고 있다. 이러한 위치 인증의 경우, 기본적으로 자신의 위치를 증명하여 특정한 위치에 대한 참석 여부나, 혹은 특정한 서비스 대상의 정당성 유무를 확인받아야 하는 경우에 필수적으로 필요하다.

특히, 핀테크 기술이 널리 사용됨에 있어서, 결재와 같은 금융거래에서 보이스 피싱이나 해킹 등에 대해 금융거래의 안정성을 강화하기 위해서 가장 안전한 인증 방법은 서비스를 요청하는 사용자가 해당 시간에 해당 위치에 존재하고 있는지를 신뢰성있게 확인할 수 있는 것이다.

즉, 종래에는 모바일 단말기의 ARS 수신 유무나 One Time Password를 사용자의 모바일 단말기로 전송하는 방식 등으로 사용자의 인증을 수행하였으나, 이는 사용자의 장소 등을 확인하기 어려운 측면이 있으므로, 본 발명과 같이 사용자의 위치와 시간정보를 모두 포함하여 신뢰성있게 인증받을 수 있다면, 여러 금융사기의 발생가능성을 획기적으로 낮출 수 있을 것이다.

공개번호 제10-2018-0098798호, 엣지 클라우드에서 모바일 단말에 자원을 할당하는 방법 및 그 장치 미국 공개특허 제2018/0174097호, Tracking shipment with a local and remote blockchain

상기와 같은 문제들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 블록체인을 이용하여 신뢰성있는 사용자의 위치를 인증받을 수 있는 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상기 복수의 기준 노드들은 시간에 따라 변경되는 랜덤값을 송신하는 단계(S100), 상기 사용자는 상기 복수의 기준 노드들로부터 받은 상기 랜덤값을 변환하여, 인증값을 생성하는 단계(S200); 상기 사용자는 상기 인증값을 블록체인에 기록하는 단계(S300); 상기 복수의 기준 노드들은 일정시간 뒤에 자신이 사용자에게 전송하였던 랜덤값을 블록체인에 공개하는 단계(S400) 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 복수의 기준 노드들은 시간에 따라 변경되는 랜덤값을 송신하는 단계(S100), 상기 사용자는 상기 복수의 기준 노드들로부터 받은 상기 랜덤값을 변환하여, 인증값을 생성하는 단계(S200), 상기 사용자는 상기 인증값을 블록체인에 기록하는 단계(S300), 상기 사용자는 상기 랜덤값을 공개하는 기준 노드들에게 대가(fee)를 지불하는 거래를 생성하여 블록체인에 등록하는 단계(S500), 상기 복수의 기준 노드들은 상기 거래에 응하여, 자신이 사용자에게 전송하였던 랜덤값을 블록체인에 공개하는 단계(S600)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 랜덤값의 변환에는 단방향성 변환함수가 사용되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 블록체인을 이용한 사용자 위치 인증 방법을 이용할 경우에는 여러 핀테크 등에 사용자의 시간과 위치를 동시에 인증하게 함으로써, 서비스 대상자의 인증방법을 강건하고(robust) 신뢰성있게 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따라 사용자의 위치를 인증하는 노드들에 대한 거래를 제공함으로써, 위치정보를 제공하는 노드들이 본 발명의 위치 인증 방법에 적극적으로 참여하도록 하는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 사용자 위치 인증 방법은 별도의 인증시스템이나 인증기관에 구애받지 않고, 종래의 블록체인 시스템을 활용하여서도 쉽게 위치인증 서비스를 제공할 수 있음으로써, 여러 온라인 서비스 제공자들이 쉽게 위치인증서비스를 도입하도록 할 수 있다.

결과적으로, 본 발명의 위치 인증 방법을 통해 사용자의 위치와 시간을 모두 쉽게 인증받게 함으로써, 핀테크나 O2O 서비스에서 쉽게 발생할 수 있는 여러 금융사기나 해킹 문제들을 발생가능성을 획기적으로 낮출 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 기존의 위치 측정 방법의 개념도이다
도 2는 본 발명의 중앙집중된 블록체인 위치 인증 방법의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 탈중앙집중된 블록체인 위치 인증 방법의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 중앙집중된 블록체인 위치 인증 방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 탈중앙집중된 블록체인 위치 인증 방법의 순서도이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 여러 기준 노드들을 이용한 기존의 위치 측정 방법에 대한 설명이다. 종래의 위치 측정 방법은 기본적으로 삼각측량과 유사한 방법을 사용하는데, 즉 위치를 알고 있는 기준 위치를 이용하게 된다. 예를 들어 도 1에 제시된 것과 같이 기준 노드 1,2,3에서 사용자에게 신호를 전송하고, 사용자가 상기 신호를 수신하고, 신호의 세기 또는 도달 시간을 이용하면 자신의 위치를 추정할 수 있게 된다.

구체적으로, 도 1 같이 방식에 따라서 특정한 기준 노드들의 신호를 수신할 수 있는지 없는지를 기반으로 한 온/오프(On/Off) 정보를 바탕으로 자신의 위치를 파악하거나 기준 노드로부터의 신호세기 또는 신호의 도달 시간을 바탕으로 현재의 자신의 위치를 삼각측량을 통하여 확인하는 방법들이 있다.

더욱 구체적으로, 도 1의 (a)에서와 같은 방법에서는, 사용자 또는 단말이 위치를 미리 알고 있는 기준 노드의 신호를 수신 유무를 바탕으로 현재 자신의 위치가 기준 노드로부터 통신 반경(예를 들어, Bluetooth는 대략 10m, WLAN은 대략 40m)내의 거리에 있음으로 확인한다. 또한, 사용자가 복수의 신호를 중첩적으로 받은 경우는 각 기준 노드들의 통신 반경의 교집합으로 현재의 위치를 파악할 수 있다. 또한, 신호의 세기 및 도달 시간을 이용하는 도 1의 (b)의 방식들은 무선 환경에 따라 정확도가 차이나는 문제점을 가지고 있다.

그러므로, 본 발명에서는 기준 노드들과 블록체인을 이용하여 안전하게 위치 인증을 수행하는 방법을 제안한다.

이러한 위치 인증 방법은 크게 두 가지로 구분될 수 있는데, 하나는 중앙집중된(centralized) 위치 인증 방법이고, 다른 한 가지는 탈중앙집중된(decentralized) 위치 인증 방법이다.

구체적으로 중앙집중된 위치 인증 방법이란 신뢰할 수 있는 기준 노드들에 대한 인프라를 직접 구축하여 해당 기준 노드들의 정보를 사용하는 방법이다.

반면에 탈중앙집중된 위치 인증 방법이란, 기준 노드를 직접 구성하거나 관리하지 않고, 사용자 및 블록체인에 정보를 제공하는 기준 노드들에 대가(fee)를 제공하는 인센티브 구조를 통해서 기준 노드들의 안전한 참여를 유도하여 위치 인증 서비스를 제공하는 방법이다.

먼저 도 2와 도 4를 통해 중앙집중된 위치 인증 방법에 대해 자세히 설명하기로 한다. 또한, 복수의 기준 노드를 사용자 또는 단말의 위치 인증에 사용하는 것은 도 1에서와 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.

우선, 각 기준 노드 Ai는 시간마다 변경되는 랜덤한 값인 랜덤값Ri[t] 를 송신하고, 사용자/단말은 여러 기준 노드들에게서 오는 랜덤값을 변환하여 자신의 위치를 인증하는 인증값으로 사용한다.

구체적으로, 이러한 랜덤값의 변환에는 단방향성 변환함수가 사용될 수 있다.

더욱 구체적으로, 상술했던 상기 단방향성 변환함수의 일 실시예로 해쉬 함수(Hash Function)를 사용할 수도 있다.

보다 구체적으로 해쉬 함수란, 특정 입력(x)에 대해서 항상 같은 출력(hash(x))를 가지며, 출력값으로부터 입력값을 찾기 충분히 어려운 단방향성을 가지면 충분하다.

또한, 일 실시예로 상기 단방향성 변환함수는 머클 해쉬 트리(Merkle Hash Tree)로 하여 구현할 수도 있다.

다음으로, 사용자/단말은 인증값을 블록체인에 기록하여, 해당 시간(블록시간)에 인증값을 수신하였음을 증명한다. 이때 블록체인을 사용하는 이유는 분산 원장의 기술적인 특징에 기반하여 정보의 변조 및 위조를 쉽게 방지할 수 있기 때문이다.

마지막으로 각 기준 노드들은 자신이 전송하였던 랜덤값 Ri[t] 를 일정시간 뒤에 (즉, k 개의 블록시간 이후, 여기서 k는 0보다 큰 정수) 블록체인을 통해 공표한다.

결과적으로, 누구나 블록체인에 이미 공개되어 있는 사용자/단말의 인증값과 기준 노드들의 방금 공개된 랜덤값을 이용하여 인증값의 정합성을 확인하고, 정합한 경우에는 해당 사용자가 주장하는 시간에 해당 위치에 있었음을 증명할 수 있다.

다음은 상술한 중앙집중된 위치 인증 방법에 대해서 시계열적인 순서에 의해 구체적으로 기재한 것이다.

상기 중앙집중된 위치 인증 방법은 도 4에 도시된 것과 같이 상기 복수의 기준 노드들은 시간에 따라 변경되는 랜덤값을 송신하는 단계(S100), 상기 사용자는 상기 복수의 기준 노드들로부터 받은 상기 랜덤값을 변환하여, 인증값을 생성하는 단계(S200), 상기 사용자는 상기 인증값을 블록체인에 기록하는 단계(S300), 상기 복수의 기준 노드들은 일정시간 뒤에 자신이 사용자에게 전송하였던 랜덤값을 블록체인에 공개하는 단계(S400)를 수행하게 된다.

다음으로 도 3과 도 5를 통해 탈중앙집중된 위치 인증 방법에 대해 자세히 설명하기로 한다.

기준 노드들이 랜덤값을 송신하고, 사용자가 이를 변환하여 인증값을 생성하고 이후 블록체인에 기록하는 단계나 특징은 중앙집중된 위치 인증 방법과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.

탈중앙집중된 위치 인증 방법은 이후 아래와 같은 순서로 진행된다.

즉, 사용자는 일정시간 뒤에 (k 블록시간 이후) Ri[t] 이 공개되면 일정량의 대가(fee)를 지불하는 거래를 생성하여 블록체인에 등록한다.

더욱 구체적인 일실시예로, 비트코인을 기반 블록체인으로 이용하는 경우에는, 랜덤값의 변환에 사용된 단방향변환함수(여기서는hash라 요약해 표현한다)된 Ri[t] 값(즉 h(Ri[t]))의 프리이미지(preimage (즉 Ri[t])를 제시하는 사람이 대가를 가져갈 수 있는 거래를 생성하여 등록한다. 여기서, 해쉬(hash) 함수는 상술한 데로, 단방향변환 함수이기 때문에 해쉬함수를 통과한 랜덤값의 프리이미지는 이미 아는 경우가 아니면 생성할 수 없는 특징이 있다. 즉, 랜덤값을 송신한 기준 노드만이 대가를 가져갈 수 있다

또한, 다른 구체적인 일실시예로, 상기 블록체인은 이더리움을 기반으로 하는 블록체인일 수 있으며, 이 경우, 단방향성 변환함수의 프리이미지(preimage)형태의 랜덤값을 제공하면 돈을 지불하는 스마트 컨트랙트(smart contract)의 형태로 거래를 생성할 수 있다.

이 경우, 일정시간 내에 프리이미지인 랜덤값이 등록되지 않은 경우에는 다시 대가(fee)를 회수할 수 있도록 시간제한(time lock)을 걸 수도 있다.

이 경우, 사용자에게 랜덤값을 송신한 복수의 기준 노드들은 자신의 대가(fee)를 받기 위하여 인증값이 등록된 블록시간에 사용하였던 Ri[t] 값을 블록체인에 공개하고 자신의 대가(fee) 를 받아가게 된다.

이렇듯이, 모든 (또는 충분히 많은) 기준 노드들이 Ri[t] 값을 공개한 이후에는 안전하게 사용자의 위치인증값을 충분히 검증할 수 있다.

또한, 블록체인을 이용하여 안전하게 사용자가 위치했던 공간과 시간을 한꺼번에 인증할 수 있다.

또한, 상술했던 k개의 블록시간과 관련해서, 사용자가 등록한 위치 인증값이 충분히 블록체인에 의해서 안전성을 확보하도록 k 개의 블록시간을 기다리게 한다. 이는 일반적인 블록체인 거래의 확인(confirmation)과 유사한 개념으로, 블록체인에 의한 사용자의 위치/시간 인증의 안정성을 높이는 효과를 제공한다.

다음은 상술한 탈중앙집중된 위치 인증 방법에 대해서 시계열적인 순서에 의해 구체적으로 기재한 것이다.

상기 탈중앙집중된 위치 인증 방법은 도 5에 도시된 것과 같으며, 일부 단계들(S100-S300)은 중앙집중된 위치 인증 방법과 동일하므로 그 설명을 생략하기로 한다. 이후 단계에서는 상기 사용자는 상기 랜덤값을 공개하는 기준 노드들에게 대가(fee)를 지불하는 거래를 생성하여 블록체인에 등록하는 단계(S500), 이후, 상기 복수의 기준 노드들은 상기 거래에 응하여, 자신이 사용자에게 전송하였던 랜덤값을 블록체인에 공개하는 단계(S600)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 결과적으로 기준 노드들은 랜덤값을 제공하고 이후 이를 블록체인에 공개하는 대신, 사용자로부터 대가를 받게 되며, 이는 신뢰할만한 기준 노드들이 이러한 대가(인센티브)를 바탕으로 본 발명과 같은 위치 인증 방법 시스템에 참여하도록 하는 동기를 제공한다.

참고적으로, Ri[t] 값은 무선 신호를 통해서 직접적으로 수신되기 때문에 중간에 가로챌 수 없는 특징을 가지며, 이를 해킹하거나 위조/변조하기 위해서는 많은 컴퓨팅 파워와 노력이 필요하게 된다.

또한, 기준 노드가 공개하는 Ri[t]값 자체에는 블록타임 t의 정보가 포함되어 있으며, 기준 노드 자신의 주소를 통해서 공개하기 때문에, 기준 노드의 비밀키를 알고 있지 않은 경우에는 거짓으로 등록할 수 없다는 특징이 있다.

또한, 탈중앙집중된 위치 인증 방식에서, 악의적인 기준 노드가 일종의 서비스 공격으로 자신의 대가를 포기하며 프리이미지를 공개하지 않는 경우에는 시간제한(time lock)에 의해서 대가를 다시 회수할 수 있다.

또한, N 개의 기준 노드들에서 Ri[t]을 수신하여 인증값을 만든 경우에, 숫자가 충분하다고 판단한다면 N 보다 적은 M 개의 Ri[t] 값만 공개되어도 인증값을 확인할 수 있도록 사용자가 추가 정보를 제공하도록 구현할 수도 있다.

결과적으로, 이러한 기준 노드들의 참여를 통해서 사용자의 위치와 시간을 동시에 인증받도록 하고 싶은 여러 서비스 프로바이더(예를 들어 핀테크 솔루션 프로바이더나 차량 위치를 기반으로 렌탈 등의 O2O 서비스를 제공하는 서비스 프로바이더)들은 쉽게 위치 인증 스킴(scheme)을 서비스에 포함시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명에서 사용된 대가는 수수료(fee)의 형태일 수도 있지만, 현금, 특정 서비스의 리워드 포인트 또는 암호화폐의 형태일 수도 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 블록체인을 이용한 위치 인증 방법을 이루는 개별 혹은 선택적으로 조합된 구성요소(사용자 단말기, 노드, 서버 등)의 기능들은 컴퓨터와의 결합을 통해 실행시키기 위한 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 블록체인을 이용한 위치 인증 방법을 이루는 개별 혹은 선택적으로 조합된 구성요소들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리, SSD(Solid State Drive) 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.

또한 본 발명에서 사용되는 컴퓨터 또는 컴퓨터 프로그램과 같은 구성은 이동통신 단말기의 형태가 스마트폰과 같이 변형되며, 컴퓨팅 파워가 획기적으로 커짐에 따라, 스마트폰 또는 스마트폰에서 실행되는 어플리케이션과 같은 의미로도 사용될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

A1, A2…Ai: 첫번째 기준 노드, 두번째 기준 노드… i번째 기준 노드
Ri[t]: i번째 기준 노드의 시간 t에서 생성된 랜덤값
h(Ri[t]): 랜덤값을 변환하는 단방향성 변환 함수
S100: 시간 랜덤값을 송신하는 단계
S200: 인증값을 생성하는 단계
S300: 인증값을 블록체인에 기록하는 단계
S400: 랜덤값을 블록체인에 공개하는 단계
S500: 거래를 생성하여 블록체인에 등록하는 단계
S600: 거래에 응하여 랜덤값을 블록체인에 공개하는 단계

Claims (4)

1. 복수의 기준 노드들과 블록체인을 이용한 사용자 위치 인증 방법에 있어서,
   상기 위치 인증 방법은
   상기 복수의 기준 노드들은 시간에 따라 변경되는 랜덤값을 송신하는 단계(S100);
   상기 사용자는 상기 복수의 기준 노드들로부터 받은 상기 랜덤값을 변환하여, 인증값을 생성하는 단계(S200);
   상기 사용자는 상기 인증값을 블록체인에 기록하는 단계(S300);
   상기 복수의 기준 노드들은 일정시간 뒤에 자신이 사용자에게 전송하였던 랜덤값을 블록체인에 공개하는 단계(S400); 및
   공개된 상기 랜덤값을 이용하여 상기 인증값의 정합성을 확인하는 단계(S500)을 포함하는 사용자 위치 인증 방법.
   
2. 복수의 기준 노드들과 블록체인을 이용한 사용자 위치 인증 방법에 있어서,
   상기 위치 인증 방법은
   상기 복수의 기준 노드들은 시간에 따라 변경되는 랜덤값을 송신하는 단계(S100);
   상기 사용자는 상기 복수의 기준 노드들로부터 받은 상기 랜덤값을 변환하여, 인증값을 생성하는 단계(S200);
   상기 사용자는 상기 인증값을 블록체인에 기록하는 단계(S300);
   상기 사용자는 상기 랜덤값을 공개하는 기준 노드들에게 대가(fee)를 지불하는 거래를 생성하여 블록체인에 등록하는 단계(S400);
   상기 복수의 기준 노드들은 상기 거래에 응하여, 자신이 사용자에게 전송하였던 랜덤값을 블록체인에 공개하는 단계(S500); 및
   공개된 상기 랜덤값을 이용하여 상기 인증값의 정합성을 확인하는 단계(S600)을 포함하는 사용자 위치 인증 방법.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 랜덤값의 변환에는 단방향성 변환함수가 사용되는 것을 특징으로 하는 사용자 위치 인증 방법.
   
4. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항의 사용자 위치 인증 방법을 수행하며, 컴퓨터가 판독 가능한 기록 매체에 저장하는 컴퓨터 프로그램.
   
   
   

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