KR20030042330A - method for the holographic encryption and security authentication and system for performing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 홀로그래피를 이용한 암호화 및 보안 인증 방법 및 이를 수행하기 위한 시스템에 관한 것으로, 특히 광학적 암호화 방식으로서 홀로그래픽 위상 마스크와 암호/해독 코드를 이용하여 정보 보호와 보안 인증이 복합적으로 이루어지도록 함으로서 인터넷 사이트 등 정보 통신망에서의 개인정보 침해, 여권, 신용카드, 각종 카드 등의 위조를 방지하기 위한 홀로그래피를 이용한 암호화 및 보안 인증 방법 및 이를 수행하기 위한 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method for performing encryption and security authentication using holography and a system for performing the same. In particular, as an optical encryption method, information protection and security authentication are performed by using a holographic phase mask and a password / decryption code. The present invention relates to an encryption and security authentication method using holography and a system for performing the same to prevent infringement of personal information, passports, credit cards, and various cards in an information communication network such as a site.
일반적으로, 임의의 정보 보호 기술 및 패턴 인증 기술에 대한 필요성은 현재 수많은 통계 자료로부터 알 수 있다. 즉, 미국에서 문서위조 및 도용으로 인한손실이 연간 400억불에 이르고 있으며, 사용되고 있는 여권의 약 30%정도가 위조된 것으로 예측되고 있다. 또한, 전 세계에서 유통, 판매되고 있는 시장제품 중 원래의 상표가 아닌 위조 상품이 연간 250억불 정도 유통되고 있고, 인간에게 가장 중요하게 인식되어야 할 의약품 또한 5%정도가 위조된 상표로 유통되고 있다. 자동차 부품에 있어서도 미국 내에서 연간 위조품에 의한 업체 손실이 약 12억불에 달하고 있고, 이러한 위조품의 사용에 따른 사고율도 점차 증가되고 있다.In general, the need for any information protection technique and pattern authentication technique can be seen from a number of statistical data at present. In other words, the loss of document fraud and theft in the United States amounts to $ 40 billion annually, and about 30% of the passports used are forged. In addition, counterfeit goods that are distributed and sold around the world are distributed in the amount of $ 25 billion per year, not the original brand, and drugs that should be recognized as the most important to human beings are also distributed under counterfeit trademarks. . In the US, the company lost about $ 1.2 billion annually to counterfeit goods, and the rate of accidents caused by the use of counterfeit goods is gradually increasing.
이와 더불어, 인터넷 사이트 등 정보 통신망에서도 개인정보 침해가 증가하고 있다. 대한민국 정보통신부 자료에 따르면 정보통신부 산하 개인정보 침해신고센터에 접수된 개인정보 침해 건수는 2000년 4월부터 2000년 12월까지 2297건이나 , 2001년 1월부터 4월까지는 3074건으로 급격히 증가한 것으로 나타났다. 이는 2000년 월 평균 255건이던 신고 건수가 2001년 들어서는 768건으로 무려 3배나 늘어난 수치다.In addition, infringement of personal information is increasing in information communication networks such as Internet sites. According to data from the Ministry of Information and Communication of Korea, the number of personal information infringement cases received by the Ministry of Information and Communication reportedly increased from 2297 cases from April 2000 to December 2000, but to 3074 cases from January 2001 to April 2001. . This is a doubling of the number of complaints from 255 in 2000 to 768 in 2001.
인터넷을 이용한 전자상거래 및 주식, 각종 금융거래가 이루어짐에 따라 해킹에 대한 관심이 고조되고 있는 가운데, 제한 구역의 접근 허가를 위해 관계자를 확인하는 보안 시스템의 기억장치를 도난 당하거나 허가 받지 않은 사람이 보안 시스템 통신망의 전송선을 모니터링 하여 중요한 정보를 취득할 수 있으므로, 중요한 데이터를 보호하기 위해 정보 보호는 필수적인 일이 되고 있다.There is a growing interest in hacking as e-commerce, stocks, and financial transactions are made using the Internet, and the security of people who have been stolen or not authorized by the security system of the security system that checks the parties for access to restricted areas is secured. Since important information can be obtained by monitoring the transmission line of the system communication network, information protection is essential to protect important data.
사람이나 제품에 대한 진위 여부를 신빙성 있게 증명할 수 있는 암호화 및 패턴 인증 기술의 수요가 점차 증가되고 있으며, 현재 얼굴, 지문, 홍채, 손 형체 등을 이용한 개인 정보 보호 및 출입 관리 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고있는 실정이다.The demand for encryption and pattern authentication technology that can reliably prove the authenticity of a person or product is increasing. Currently, research on personal information protection and access management system using face, fingerprint, iris, hand shape, etc. is actively conducted. It's happening.
현재 신용카드와 여권 등에 널리 이용되고 있는 홀로그램은 사람의 눈에 의해 식별될 뿐만 아니라, 사진 또는 CCD 카메라와 같은 기존의 광 검출기를 이용해 쉽게 검출되어 새로운 신용카드와 여권 등의 위조와 복제가 가능하게 된다. 또한, 각종 카드 및 정보기록장치의 기록은 DES 또는 RSA 알고리즘과 같은 암호화 알고리즘을 이용해 암호화 기능을 추가하였지만, 이러한 내용은 약 2-3일의 시간을 투자하면 해독될 수 있는 내용이므로 해독이 가능하다는 취약점이 있기 때문에 따라서 위조나 복제를 근본적으로 차단할 수 있는 시스템의 설계가 시급히 요구되고 있다.Holograms, which are currently widely used in credit cards and passports, are not only identified by the human eye but also easily detected using existing photo detectors such as photographs or CCD cameras, enabling forgery and duplication of new credit cards and passports. do. In addition, the recording of various cards and information recording apparatuses added an encryption function using an encryption algorithm such as the DES or RSA algorithm, but the contents can be decrypted because they can be decrypted by investing about 2-3 days. Because of the vulnerability, there is an urgent need to design a system that can fundamentally block forgery and replication.
본 발명은 상기의 필요성을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명의 제 1 목적은 정보 보호, 복제 방지, 보안 인증을 위해 광학적 암호화 방식을 적용하며, 볼 수도 없고, 컴퓨터, 스캐너, 사진 등을 이용해서 복제가 불가능하여 영구히 검색할 수 없는 홀로그래픽 위상 마스크와 암호/해독 코드를 이용하여 정보 보호와 보안 인증을 복합한 암호화 기술을 제공하여 데이터를 암호화하고, 허가받지 않은 사용자로부터 메모리로의 접근을 보호할 수 있게 해주며, 허가받은 사용자만이 메모리로의 접근을 허용하도록 인증 여부를 판별할 수 있게 하며, 메가 바이트~ 기가 바이트(MByte∼GByte)이상 대용량의 메모리를 가지고 저장 및 판독을 실시간으로 처리할 수 있는 홀로그래피를 이용한 암호화 방법을 제공하는 데 있다.The present invention has been invented to solve the above necessity, the first object of the present invention is to apply an optical encryption method for information protection, copy protection, security authentication, can not see, use a computer, scanner, photograph, etc. Using holographic phase masks and password / decryption codes that cannot be duplicated and permanently retrieved, it provides encryption technology that combines information protection and security authentication to encrypt data and prevent access from unauthorized users to memory. It can be protected, and it is possible to determine whether the authorized user is authorized to access the memory, and it can store and read in real time with a large amount of memory from megabytes to gigabytes (MByte ~ GByte). There is provided an encryption method using holography that can be processed.
본 발명의 제 2 목적은 상기한 암호화 방법을 이용하는 암호화된 홀로그래픽 광메모리 및 보안 인증 시스템을 제공하는 데 있다.It is a second object of the present invention to provide an encrypted holographic optical memory and a security authentication system using the above encryption method.
도 1은 본 발명에 따른 홀로그래피를 이용한 암호화 방법 및 보안 인증 방법을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an encryption method and a security authentication method using holography according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 홀로그래피를 이용한 암호화 및 보안 인증 시스템의 동작을 설명하기 위한 시스템도이다.2 is a system diagram for explaining the operation of the encryption and security authentication system using holography according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 1차 암호화된 정보의 생성 과정을 설명하기 위한 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a process of generating primary encrypted information according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 시스템에서 홀로그래픽 위상 마스크를 나타내는 도면이다.4 shows a holographic phase mask in a system according to the invention.
도 5는 본 발명에 따른 암호화 방법에 의하여 암호화된 데이터의 판독결과를 나타내는 도면이다.5 is a view showing a reading result of data encrypted by the encryption method according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 암호화 방법에 의하여 암호화된 데이터를 해독키를 이용하여 인증여부를 확인한 판독결과를 나타내는 도면이다.6 is a view showing a read result of confirming whether or not the data encrypted by the encryption method according to the present invention is authenticated using a decryption key.
도 7은 본 발명에 따른 홀로그래피를 이용한 암호화 및 보안 인증 시스템이 적용되는 스마트 카드의 구조를 설명하기 위한 시스템도이다.7 is a system diagram for explaining a structure of a smart card to which an encryption and security authentication system using holography according to the present invention is applied.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 암호화 및 기록블럭 200 : 정보 복원100: encryption and recording block 200: information restoration
300 : 보안 인증 블록 401 : fp이져 빔300: security authentication block 401: fpizer beam
403 : 공간필터 405 : 평행광 렌즈403: spatial filter 405: parallel light lens
407 : 빔 분리기 409, 411 : 셔터407: beam splitter 409, 411: shutter
410 : 미러 412 : 입력 데이터410: mirror 412: input data
413, 415 : 제1 및 제 2 홀로그래픽 위상 마스크(HPM1, HPM2)413 and 415: first and second holographic phase masks HPM1 and HPM2
417 : 광학 기록매질 418, 419 :퓨리에 변환렌즈417: optical recording medium 418, 419: Fourier transform lens
420, 421 : CCD420, 421: CCD
이와 같은 제 1 목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving such a first object,
얼굴, 지문, 서명, 문자등 입력 정보를 암호화 알고리즘을 통해 발생된 암호/해독 코드인 1차암호화키, 제 1 홀로그래픽 위상 마스크(HPM1)인 2차 암호화키 및 제 2 홀로그래픽 위상 마스크(HPM2)인 3차 암호화 키를 이용해 암호화하여 기록 매질에 저장하는 암호화과정;Input information such as face, fingerprint, signature, and text is encrypted / decrypted by the encryption algorithm, the primary encryption key, the first holographic phase mask (HPM1), the second encryption key, and the second holographic phase mask (HPM2). Encrypting using a third encryption key, and storing it in a recording medium;
암호화 과정을 통하여 암호화된 정보를 상기 1차 암호화 키와 동일한 1차 해독키 및 상기 2차 암호화 키와 동일한 2차 해독키를 이용해 암호화된 정보를 복원해 주는 해독과정; 및A decryption process of restoring the encrypted information using the first decryption key identical to the first encryption key and the second decryption key identical to the second encryption key; And
암호화 과정을 통하여 암호화된 정보를 상기 1차 암호화 키와 동일한 1차 해독키 및 상기 3차 암호화 키와 동일한 3차 해독키를 이용해 암호화된 정보를 인증하는 보안 인증 과정을 포함한다.And a security authentication process for authenticating the encrypted information using the first decryption key identical to the first encryption key and the third decryption key identical to the third encryption key.
또한, 상기한 제 2 목적을 수행하기 위한 본 발명은,In addition, the present invention for performing the above second object,
광원으로 사용되는 단일 파장의 레이저 빔(401)을 평행광으로 변환시키기 위한 공간필터(403) 및 평행광 렌즈(405);A spatial filter 403 and a parallel light lens 405 for converting the laser beam 401 of a single wavelength used as a light source into parallel light;
평행광을 홀로그램 기록을 위한 물체파와 참조파로 분리시키기 위한 빔분리기(407);A beam separator 407 for separating parallel light into an object wave and a reference wave for hologram recording;
빔분리기(407)를 통과한 물체파와 참조파를 개,폐시키기 위한 제 1 셔터(409) 및 제 2 셔터(411);A first shutter 409 and a second shutter 411 for opening and closing the object wave and the reference wave passing through the beam splitter 407;
제 1 셔터(409)의 후단에 물체파의 통과위치에 위치하는 입력 데이터(412)및 제 2 홀로그래픽 위상 마스크(HPM2)(413);An input data 412 and a second holographic phase mask (HPM2) 413 positioned at a passing position of the object wave at the rear end of the first shutter 409;
제 2셔터(411)의 후단에 미러(410)를 통하여 참조파의 통과위치에 위치한 제 1 홀로그래픽 위상 마스크(HPM1)(415);A first holographic phase mask (HPM1) 415 positioned at a passing position of a reference wave through a mirror 410 at a rear end of the second shutter 411;
제 2 홀로그래픽 위상 마스크(HPM2) 및 제 1 홀로그래픽 위상 마스크(HPM1)(415)를 통과한 물체파 및 참조파가 조사되는 위치에 위치하여 암호화된 정보를 기록하기 위한 광학 기록매질(417);An optical recording medium 417 for recording encrypted information by being positioned at a position where an object wave and a reference wave passing through the second holographic phase mask HPM2 and the first holographic phase mask HPM1 415 are irradiated. ;
기록매질(417)의 후단에 위치하여 제 1 셔터(409)가 차단되고, 기록매질(417)에 기록시에 이용된 참조파를 조사받아 암호화된 광학기록매질(417)의 데이터를 해독하며, 퓨리에 변환렌즈(418) 및 제 1 CCD(420); 그리고,The first shutter 409 is blocked at the rear end of the recording medium 417, and the reference wave used at the time of recording on the recording medium 417 is irradiated to decrypt data of the encrypted optical recording medium 417, A Fourier transform lens 418 and a first CCD 420; And,
기록매질(417)의 후단에 위치하여 제 2 셔터(411)가 차단되고, 기록매질(417)에 기록시에 이용된 물체파를 조사받아 암호화된 정보 인증 결과를 판별하기 위해서 퓨리에 변환렌즈(419) 및 제 2 CCD(421)를 포함한다.Located at the rear of the recording medium 417, the second shutter 411 is blocked, and the Fourier transform lens 419 is used to determine the encrypted information authentication result by irradiating the object wave used at the time of recording on the recording medium 417. ) And a second CCD 421.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부된 도 1은 본 발명에 따른 홀로그래피를 이용한 암호화 방법 및 보안 인증 방법을 설명하기 위한 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 홀로그래피를 이용한 암호화 및 보안 인증 시스템의 동작을 설명하기 위한 시스템도이며, 도 3은 본 발명에 따른 1차 암호화된 정보의 생성과정을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an encryption method and a security authentication method using holography according to the present invention, and FIG. 2 is a system diagram illustrating an operation of an encryption and security authentication system using holography according to the present invention. 3 is a block diagram illustrating a process of generating primary encrypted information according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 시스템에서 홀로그래픽 위상 마스크를 나타내는 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 암호화 방법에 의하여 암호화된 데이터의 판독결과를나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 암호화 방법에 의하여 암호화된 데이터를 해독키를 이용하여 인증여부를 확인한 판별결과를 나타내는 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a holographic phase mask in a system according to the present invention, FIG. 5 is a diagram showing a reading result of data encrypted by an encryption method according to the present invention, and FIG. 6 is an encryption method according to the present invention. Is a view showing a result of determining whether or not the encrypted data is authenticated using a decryption key.
도 7은 본 발명에 따른 홀로그래피를 이용한 암호화 및 보안 인증 시스템이 적용되는 스마트 카드의 구조를 설명하기 위한 시스템도이다.7 is a system diagram for explaining a structure of a smart card to which an encryption and security authentication system using holography according to the present invention is applied.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 홀로그래피를 이용한 암호화 및 보안 인증 시스템은 광학적 암호화 방식을 이용하여 1차, 2차 및 3차 암호화키를 이용해 기록 매체에 기록하는 암호화 및 기록 블럭(100), 암호화 및 기록 블럭(100)을 통하여 기록 매체에 기록된 암호화된 정보를 1차 및 2차 해독키를 이용하여 해독하여 복원하는 정보 복원 블록(200) 및 암호화 및 기록 블럭(100)을 통하여 기록 매체에 기록된 암호화된 정보와 입력된 정보를 1차 및 3차 해독키를 이용해 판별하는 보안 인증 블록(300)으로 구성된다. 암호화 및 기록 블럭(100)과 정보 복원 블록(200)은 암호화된 홀로그래픽 광 메모리 시스템을 구성하며, 암호화 및 기록 블럭(100)과 보안 인증 블록(300)은 보안 인증 시스템을 구성한다.Referring to FIG. 1, the encryption and security authentication system using holography according to the present invention includes an encryption and recording block 100 for recording on a recording medium using primary, secondary and tertiary encryption keys using an optical encryption scheme. The information recovery block 200 and the recording medium through the encryption and recording block 100, which decode and restore the encrypted information recorded on the recording medium through the encryption and recording block 100 by using the primary and secondary decryption keys. It consists of a security authentication block 300 for determining the encrypted information and the input information recorded in the first and third decryption keys. The encryption and write block 100 and the information recovery block 200 constitute an encrypted holographic optical memory system, and the encryption and write block 100 and the security authentication block 300 constitute a security authentication system.
여기서, 1차 암호화 키는 암호화 알고리즘을 통해 발생된 암호/해독 코드로서, 1차 해독키로도 동작한다. 2차 암호화 키는 제 1 홀로그래픽 위상 마스크(HPM1)로서, 2차 해독키로도 동작한다. 3차 암호화 키는 제 2 홀로그래픽 위상 마스크(HPM2)로서, 3차 해독키로도 동작된다.Here, the primary encryption key is an encryption / decryption code generated through an encryption algorithm, and also acts as a primary decryption key. The secondary encryption key is the first holographic phase mask HPM1, which also acts as the secondary decryption key. The third encryption key is the second holographic phase mask (HPM2), which also operates as the third decryption key.
그러므로, 본 발명은 암호화된 정보의 해독을 위해서 해독 키가 되는 홀로그래픽 위상 정보 키를 동일한 파장의 레이저 광원으로 동일한 위치, 동일한 각도로 조사하고, 암호화 알고리즘을 통하여 발생된 해독 키가 되는 유일한 해독 코드로연산하여야만, 기록된 정보가 해독이 되어 저장된 정보의 복원이 가능한 암호화된 홀로그래픽 광 메모리 시스템 및 입력된 정보가 인증된 정보인지를 판별할 수 있게 해주는 보안 인증 시스템을 결합시킨 것이다.Therefore, in the present invention, the holographic phase information key, which is the decryption key for decryption of the encrypted information, is irradiated at the same position and at the same angle with a laser light source of the same wavelength, and the only decryption code that becomes the decryption key generated through the encryption algorithm. It is necessary to combine the encrypted holographic optical memory system capable of recovering the stored information by decrypting the recorded information, and a security authentication system that can determine whether the input information is authenticated information.
이와 같은 홀로그래피를 이용한 암호화 방법을 구현하기 위한 시스템은 도 2에서 보는 바와 같이, 홀로그래픽 광 메모리의 기록 고밀도성을 고려하여 퓨리에 변환 홀로그램 방식을 이용하여 정보를 기록한다. 즉, 축상의 평면파에 의해 조사되고 볼록렌즈에 의해 퓨리에 변환된 물체파와, 비축의 평면파인 참조파의 중첩에 의한 간섭무늬가 퓨리에 초점면에서 기록 매질에 기록되는 방식이다.As shown in FIG. 2, a system for implementing an encryption method using holography records information using a Fourier transform hologram method in consideration of the recording density of the holographic optical memory. In other words, an interference fringe caused by superposition of an object wave irradiated by an axial plane wave and Fourier transformed by a convex lens and a reference wave that is a non-axis plane wave is recorded on the recording medium at the Fourier focal plane.
도 3에서 보는 바와 같이, 먼저, 얼굴, 지문, 서명, 문자, 숫자, 주민등록번호, 혈액형과 같은 아날로그 데이터의 입력 정보(510)는 암호 코드를 이용해 1차 암호화된 디지털 데이터(560)로 변환 처리된다.As shown in FIG. 3, first, input information 510 of analog data such as a face, a fingerprint, a signature, a letter, a number, a social security number, and a blood type is converted into primary encrypted digital data 560 using an encryption code. .
입력 정보를 2진 레벨의 디지털 데이터(520)로 변환하고, 임의의 크기의 M×N 행렬로 재배열(530)한 후, 암호화 알고리즘을 통해 발생된 동일한 크기의 M×N 행렬의 암호 코드(540)와 EX-OR 연산(550)함으로써, 2진 레벨의 1차 암호화된 디지털 데이터(560)(ED1)을 생성하게 된다. 이와 같이 생성된 2진 레벨의 1차 암호화된 디지털 데이터(560)가 도 2의 시스템에서 입력 데이터에 위치하게 된다.After converting the input information into binary level digital data 520, rearranging 530 into an arbitrary size M × N matrix, and encrypting the M × N matrix of the same size generated by the encryption algorithm ( 540 and the EX-OR operation 550 generate the binary-level primary encrypted digital data 560 (ED1). The binary level primary encrypted digital data 560 thus generated is placed in the input data in the system of FIG.
본 발명의 암호화 알고리즘은 스트림 암호 기법을 적용하였다. 키 수열 생성기를 통해 발생된 키 수열을 M×N 행렬로 배열하여 1차 암호화키 및 1차 해독키로 사용하였다.The encryption algorithm of the present invention applies a stream encryption method. The key sequence generated through the key sequence generator is arranged in an M × N matrix and used as a primary encryption key and a primary decryption key.
다시 도 2를 참조하면, 단일 파장의 레이저 빔(401)을 광원으로 이용하고,공간필터(403) 및 평행광 렌즈(405)를 통과한 평행광을 홀로그램 기록을 위해 빔분리기(407)에 의해 물체파와 참조파로 분리시킨다. 2차 암호화키임과 동시에 해독 키인 제 1 홀로그래픽 위상 마스크(HPM1)(415)를 참조파에 삽입하고, 3차 암호화키임과 동시에 해독 키인 제 2 홀로그래픽 위상 마스크(HPM2)(413)를 입력데이터(412)와 밀착시켜서 물체파에 삽입한 다음, 도 3의 과정을 통하여 형성되는 2진 레벨의 1차 암호화된 디지털 데이터(560)를 입력데이터에 놓고, 홀로그래피 기록 방식에 의해 광학 기록 매질(417)에 기록함으로써 2차 및 3차 암호화된 데이터(ED2)가 생성되어 암호화 기록과정이 수행된다.Referring again to FIG. 2, the laser beam 401 having a single wavelength is used as a light source, and the parallel light passing through the spatial filter 403 and the parallel light lens 405 is used by the beam splitter 407 for hologram recording. Separate it into an object wave and a reference wave. The first holographic phase mask (HPM1) 415, which is a secondary encryption key and a decryption key, is inserted into the reference wave, and the second holographic phase mask (HPM2) 413, which is a third encryption key and a decryption key, is input data. 412 is inserted into the object wave in close contact with the object 412, and then the binary data of the first-level encrypted digital data 560 formed through the process of FIG. 3 is placed in the input data, and the optical recording medium 417 is formed by a holographic recording method. ), The secondary and tertiary encrypted data ED2 is generated and the encrypted recording process is performed.
홀로그래픽 위상 마스크는 기술이 지원되는 범위에서 각 픽셀(pixel) 데이터의 레벨 다중화가 가능하며, 각 픽셀의 크기, 전체 마스크의 크기 또는 픽셀의 갯수를 다양하게 구성함으로써, 암호화/해독 키로서의 성능을 더욱 향상시켜 제작될 수 있다.The holographic phase mask is capable of level multiplexing of each pixel data within the range of the technology supported, and by varying the size of each pixel, the size of the entire mask or the number of pixels, the performance as an encryption / decryption key is improved. It can be produced further.
암호화 기록과정을 거친후, 암호화된 메모리를 해독하기 위해서는 제 1 셔텨(419)를 닫은 다음, 2차 및 3차 암호화된 데이터를 기록 매질이 놓였던 위치에 삽입하고, 2차 해독 키인 제 1 홀로그래픽 위상 마스크(HPM1)을 기록 시에 놓였던 동일한 참조파의 위치에 삽입한 후 레이저 광원을 조사하고, 퓨리에 변환렌즈(418)를 통과시키면, 제1 CCD(420)을 통해 1차 암호화된 데이터를 실시간으로 판독할 수 있는 해독과정이 수행된다.After the encryption recording process, in order to decrypt the encrypted memory, the first shutter 419 is closed, and the secondary and tertiary encrypted data are inserted in the position where the recording medium is placed, and the first holographic as the secondary decryption key. After inserting the phase mask HPM1 at the same reference wave position that was placed at the time of recording, irradiating the laser light source and passing the Fourier transform lens 418, the first encrypted data is real-time through the first CCD 420. Decryption process that can be read by is performed.
암호화된 데이터는 CCD, 복사기, 프린터, 카메라 등을 이용해서는 복제될 수 없으며, 동일한 파장을 갖는 레이저 광원을 이용한다하더라도 해독키인 제 1 홀로그래픽 위상 마스크(HPM1)가 없으면 2차 및 3차 암호화된 데이터로부터 입력데이터를 해독해낼 수 없다.Encrypted data cannot be replicated using CCDs, copiers, printers, cameras, etc., and even if a laser light source having the same wavelength is used, the second and third encrypted data without the first holographic phase mask HPM1, which is a decryption key. The input data cannot be decoded from the data.
즉, 해독키인 제 1 홀로그래픽 위상 마스크(HPM1)가 있어야만 2차 및 3차암호화된 디지털 데이터를 해독함으로써 즉, 판독된 입력데이터과 해독 코드를 EX-OR 연산함으로써 입력 정보인 아날로그 데이터를 복원할 수 있게 된다.That is, the first holographic phase mask HPM1, which is the decryption key, must be used to decode the second and third encrypted digital data, that is, the EX-OR operation of the read input data and the decryption code to restore analog data as input information. It becomes possible.
또한, 정보인증결과를 판별하기 위해서는 제 2 셔터(411)을 닫은 다음, 2차 및 3차 암호화된 디지털 데이터를 기록 매질이 놓였던 위치에 삽입하고, 해독 키인 제 2 홀로그래픽 위상 마스크(HPM2)와 동일한 해독 코드를 이용해 재배열된 디지털 데이터를 입력 데이터의 위치에 삽입한 후 레이저 광원을 조사하여 퓨리에 변환렌즈(419)를 통과시키면, 현재 입력된 데이터의 인증 여부를 제 2 CCD(421)를 통해 수 초에 걸쳐 실시간으로 얻을 수 있는 보안인증과정이 수행된다. 그러므로, 본 발명에 따른 시스템에서는 보안 인증이 확인된 신분 또는 물체에 대해서만 보안된 정보를 열람할 수 있는 권한을 부여하는 시스템으로 발전시킬 수가 있다.In addition, to determine the information authentication result, the second shutter 411 is closed, and then the second and third encrypted digital data are inserted at the position where the recording medium is placed, and the second holographic phase mask HPM2, which is a decryption key, is used. When the rearranged digital data is inserted at the position of the input data using the same decryption code and the laser light source is irradiated and passed through the Fourier transform lens 419, the second CCD 421 verifies whether the currently input data is authenticated. In a few seconds, a real-time security authentication process is performed. Therefore, the system according to the present invention can be developed into a system that grants the right to view the secured information only for the identity or the object for which the security authentication is confirmed.
이때, 비교하고자 하는 얼굴, 지문, 서명, 문자, 숫자, 주민등록번호, 혈액형과 같은 정보는 2진 레벨의 디지털 데이터로 변환되고 설계된 M×N 행렬로 재배열된 후, 동일한 해독 코드(1차 해독키)와 EX-OR 연산이 되는 과정이 수행되었을 때에만 실시간으로 보안 인증 결과를 판별할 수 있게 되는 것이다. 만일, 입력 정보가 다르거나 배열된 행렬이 다르거나, 해독 코드가 다르거나, 해독 키 HPM2가 없다면, 인증되지 않은 정보임을 판별할 수 있게 되는 것이다.At this time, information such as face, fingerprint, signature, letter, number, social security number and blood type to be compared are converted into binary data and rearranged to designed M × N matrix, and then the same decryption code (primary decryption key). ) And the EX-OR operation can be used to determine the security authentication result in real time. If the input information is different, the arranged matrix is different, the decryption code is different, or there is no decryption key HPM2, it is possible to determine that the information is not authenticated.
CCD 장비 1 대를 통해 암호화된 정보의 해독 결과와 보안 인증 결과를 함께얻을 수도 있다. 보안 인증 결과를 얻을 수 있는 위치는 원점으로부터 f sin θ(f:초점거리, θ:물체파와 참조파 사이의 각도)만큼 천이된 위치이므로, 물체파와 참조파 사이의 각도를 최소화시키거나, 초점거리를 최소화시킴으로써 제1 CCD과 제2 CCD를 2대로 분리시켜 결과를 검출할 필요없이 동일한 CCD 장비를 통해서 두 결과를 함께 획득할 수가 있다. 또한, 해독 과정에서 시스템의 정밀한 정렬이 요구되지만, 이러한 정렬은 시스템 셋업 시간에 단지 한번 필요하다.One CCD device can be used to obtain the result of decryption of encrypted information and the result of security authentication. The position where the result of the security certification can be obtained is a position shifted from the origin by f sin θ (f: focal length, θ: angle between the object wave and the reference wave), thereby minimizing the angle between the object wave and the reference wave, By minimizing, the first and second CCDs can be separated into two and the two results can be obtained together through the same CCD device without detecting the result. In addition, precise alignment of the system is required during the decryption process, but this alignment is only needed once at system setup time.
도 4는 본 발명에 따른 시스템에서 이용된 홀로그래픽 위상 마스크로서, 0 또는 π로 분포된 키 수열 디지털 데이터이다. 두 개의 홀로그래픽 위상 마스크는 서로 독립적인 값으로 2진 위상형으로 설계되었고, 2차원 배열로서 화소수는 64×64이며, 각 화소의 크기를 200㎛m간격으로 하여 전체 크기는 12.8mm ×12.8mm으로 제작되었다. 제작된 HPM1을 참조파에 삽입하고, 암호 코드와 연산된 입력 데이터와 제작된 HPM2를 물체파에 삽입하여 기록 매질인 DuPont HRF-150-100 포토폴리머에 암호화된 입력 정보를 기록하였다. 이때의 저장 용량은 한 페이지 당 MBit 단위의 저장 및 판독이 가능하며, 각도 다중화, 이동 다중화, 파장 다중화, 위상 코드 다중화 등의 다중화 방법을 적용하여 여러 페이지를 기록하면, GByte 이상의 저장 및 판독을 실시간으로 처리 가능하다.Figure 4 is a holographic phase mask used in the system according to the invention, which is key sequence digital data distributed in 0 or π. The two holographic phase masks are designed as binary phases with independent values, and are two-dimensional arrays with 64 × 64 pixels and a total size of 12.8mm × 12.8 with 200μm spacing of each pixel. mm. The manufactured HPM1 was inserted into the reference wave, and the encrypted input information was recorded on the recording medium DuPont HRF-150-100 photopolymer by inserting the encryption code, the calculated input data, and the produced HPM2 into the object wave. At this time, the storage capacity can be saved and read in MBit unit per page.If multiple pages are recorded by applying multiplexing method such as angular multiplexing, moving multiplexing, wavelength multiplexing, phase code multiplexing, etc. Can be processed with
도 5는 126㎛m 간격의 디지털 데이터로서, 제1 CCD를 통하여 판독된 판독 데이터이다. 좌측의 그림은 해독 키(HPM1)를 삽입했을 때의 결과로서, 디지털 데이터(ED1)가 복원되었으며, 중간 및 우측의 그림은 해독 키(HPM1)가 없거나, 틀린 해독 키를 이용했을 때의 결과로서, 두 결과 모두 정보가 해독되지 않고 단지잡음만이 얻어짐을 볼 수 있다. 그런 다음, 판독된 디지털 데이터(ED1)과 해독 코드를 EX-OR 연산함으로써 입력 정보인 아날로그 데이터를 복원할 수 있었다.Fig. 5 is digital data with an interval of 126 µm, which is read data read through the first CCD. The picture on the left is the result of the insertion of the decryption key HPM1, the digital data ED1 has been restored, and the picture on the middle and the right is the result of the absence of the decryption key HPM1 or the use of the wrong decryption key. As a result, both results show that the information is not deciphered and only noise is obtained. Then, by performing EX-OR operation on the read digital data ED1 and the decryption code, analog data as input information could be restored.
도 6은 암호화된 정보의 인증 여부를 판별하기 위해, 암호화된 데이터를 포토폴리머가 놓였던 위치에 삽입하고, 물체파에 해독 키(HPM2)와 해독 코드를 이용해 재배열된 디지털 데이터를 입력 데이터에 삽입한 후 조사하면, 좌측의 그림처럼 동일한 정보를 입력하였을 때는 현재 입력된 정보가 인증된 정보임을 나타내고, 중간과 우측의 그림은 해독 키(HPM2)가 없거나, 틀린 해독 코드를 이용했을 때의 결과로서, 현재 입력된 정보가 인증되지 않은 정보임을 알 수 있다.FIG. 6 illustrates inserting encrypted data into the position where the photopolymer was placed and determining rearranged digital data into the input data using the decryption key (HPM2) and the decryption code in the object wave to determine whether the encrypted information is authenticated. If the same information is entered as shown in the figure on the left, the information currently input indicates that the information is authenticated, and the figures on the middle and the right show the result of the absence of the decryption key (HPM2) or the use of the wrong decryption code. In addition, it can be seen that currently input information is unauthorized information.
본 발명에 따른 광학적 암호화 방법 및 보안 인증 시스템은 도 7에서 보는 바와 같이, 스마트 IC 카드에도 적용할 수 있다. 이때 스마트 IC 카드에 적용하기 위한 기록 매질로는 필름 형태의 홀로그램 기록 매질이 적합한데, 그 중에서도 포토폴리머가 가장 적합하다. 그 이유는 기록 매질 중에서도 포토폴리머는 두께가 100 ㎛이하에 불과하고, 화학 처리가 불필요하며, 수백 mJ/cm2의 낮은 에너지로도 기록이 가능하여 기록 시간이 수 초 이내에 불과해 실시간 처리가 가능하며, 고밀도 대용량으로 투과형과 반사형 저장이 모두 가능하기 때문이다. 본 발명에서 제안된 시스템은 해독키를 모른다면 해독이 불가능하다는 최대의 장점을 가지므로, 위조나 복제를 근본적으로 차단할 수 있다.The optical encryption method and security authentication system according to the present invention can be applied to a smart IC card as shown in FIG. At this time, a hologram recording medium in the form of a film is suitable as a recording medium to be applied to a smart IC card, among which photopolymer is most suitable. The reason for this is that the photopolymer has a thickness of less than 100 μm, no chemical treatment is required, and recording is possible even with low energy of several hundred mJ / cm 2 , and the recording time is only a few seconds. This is because both transmissive and reflective storage are possible with high density and high capacity. The system proposed in the present invention has the greatest advantage that it is impossible to decrypt without knowing the decryption key, so that it can fundamentally block forgery or duplication.
또한 기존에 제안된 암호화된 메모리 시스템이나 보안 인증 시스템은 각각 정해진 기능만을 수행할 수 있다. 즉, 기존의 암호화된 메모리 시스템은 정보를 암호화하여 기록한 후, 해독키를 이용해 정보를 복호화함으로써 암호화된 정보를 해독할 수 있는 기능만이 있다. 또한, 기존의 보안 인증 시스템은 정보를 암호화하여 기록한 후, 현재 입력된 정보를 기록된 정보와 비교하여 동일한 정보이면 인증된 정보이고, 틀린 정보이면 비인증된 정보임을 상관기를 통해 판별하는 기능만을 목적으로 설계가 된다. 그러나, 본 발명에서 제안된 시스템은 하나의 시스템을 설계하여 암호화된 메모리 시스템과 보안 인증 시스템으로서의 두가지 역할을 모두 수행할 수 있다.In addition, the conventionally proposed encrypted memory system or security authentication system can each perform only a predetermined function. That is, the existing encrypted memory system has only a function of decrypting and encrypting information, and then decrypting the encrypted information by decrypting the information using a decryption key. In addition, the existing security authentication system encrypts and records information, and compares the currently input information with the recorded information, and if the information is the same information, the information is authenticated. It becomes a design. However, the system proposed in the present invention can design one system and perform both roles as an encrypted memory system and a security authentication system.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광학적 암호화 및 인증 방법 및 시스템은 실시간 처리, 대용량 저장, 빠른 전송률, 병렬 처리로서 기록 및 판독될 수 있고, 정보를 키에 의해 암호화하고 복호화함으로써 정보보호 기능이 부여되며, 입력된 정보가 저장된 정보와 동일한지 아닌지를 실시간으로 판별 가능하다.As described above, the optical encryption and authentication method and system according to the present invention can be recorded and read as real time processing, mass storage, fast transfer rate, parallel processing, and the information protection function is granted by encrypting and decrypting the information by the key. It is possible to determine in real time whether the input information is the same as the stored information.
또한, 기존에 제안된 발명 방식에 비해 암호화 키의 개수를 증가시킴에 따라 정보보호 기능을 위한 암호화 성능이 월등히 향상되고, 기록 매질로서 성능이 우수하여 최근 각광받고 있는 포토폴리머를 이용함으로써 실시간 암호화 시스템이 구현 가능하고, 스마트 IC 카드에도 적용 가능하며, 1차 암호화/해독 키로서 암호화 알고리즘에 의해 발생된 암호 코드, 그리고 2차/3차 암호화/해독 키로서 홀로그래픽 위상 마스크를 이용함으로써 동일한 배열, 동일한 해독 코드, 동일한 레이저 광원, 기록 각도, 동일한 홀로그래픽 위상 마스크가 없는 한 동일한 정보가 복원되지도 않고, 판별할 수도 없는 100%에 가까운 성능의 복제불가/정보보호 시스템, 보안 인증 시스템이 구현된다.In addition, as the number of encryption keys is increased compared to the conventionally proposed method, the encryption performance for the information protection function is greatly improved and the performance as a recording medium is excellent. This implementation is also applicable to smart IC cards, the same arrangement by using a cryptographic code generated by an encryption algorithm as the primary encryption / decryption key, and a holographic phase mask as the secondary / 3rd encryption / decryption key, Without the same decryption code, the same laser light source, the recording angle, and the same holographic phase mask, the same information cannot be recovered and cannot be discriminated. .
그리고, 홀로그래픽 위상 마스크 개수의 증가와 홀로그래픽 위상 마스크 각각의 크기의 변화 및 홀로그래픽 위상 마스크의 위상 레벨 조절에 따른 개선된 성능의 비율은 거의 무한하기 때문에, 완벽한 복제 방지 및 정보보호 시스템을 구성할 수 있고, 하드웨어와 소프트웨어의 큰 변화없이 정보 보호 기능과 보안 인증 기능이 멀티로 이뤄지는 단일 시스템을 설계함으로써 2가지 기능을 겸용해서 사용하는 복합 패키징 시스템을 구현할 수 있는 효과가 있다.Since the ratio of the increase in the number of holographic phase masks, the size of each of the holographic phase masks, and the improved performance according to the phase level adjustment of the holographic phase masks is almost infinite, a perfect copy protection and information protection system is constructed. By designing a single system with multiple information protection and security authentication functions without major hardware and software changes, a complex packaging system can be used that combines both functions.
본 발명은 MByte∼GByte 이상의 저장 및 판독을 실시간으로 처리할 수 있어 여러 장의 카드를 소지할 필요없이 한 장의 스마트 카드에 모든 정보를 저장할 수 있으므로 단지 한 장의 카드만을 소지하면 되는 편리함을 제공하게 된다. 즉, 저장 용량이 작다는 문제점을 해결하는 동시에 카드의 개수를 현저히 줄일 수 있다.The present invention can process the storage and reading of more than MByte ~ GByte in real time, so that all information can be stored in one smart card without having to carry multiple cards, thus providing the convenience of having only one card. That is, the number of cards can be significantly reduced while solving the problem of small storage capacity.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당업자에 의해 그 개량이나 변형이 가능하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited thereto and may be improved or modified by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention.
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