KR20210091963A - 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사물인터넷 상에서 수집된 센싱 데이터의 원본 데이터와 비공개 처리된 해시 데이터를 각각 데이터베이스와 블록체인에 분산하여 비공개로 저장하고, 이들을 서로 비교함으로써 데이터의 무결성을 검증하는 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 시스템 및 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 사물인터넷 상에서 수집된 센싱 데이터의 원본 데이터와 비공개 처리된 해시 데이터를 각각 데이터베이스와 블록체인에 분산하여 비공개로 저장하고, 이들을 서로 비교함으로써 데이터의 무결성을 검증하는 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 블록체인은 특정한 제3자의 개입 없이 공개된 네트워크에서 네트워크에 참가한 사람들에 의해 분산형 합의를 구성하고 모든 이력을 추적할 수 있어서 투명성 있는 거래를 구현하는 기술이다.
이와 같이 블록체인에 저장된 데이터는 변조 및 삭제가 거의 불가능하다. 따라서, 최근에는 그 효용성을 확장하도록 블록체인을 이용하여 IoT 데이터를 저장하는 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
하지만 블록체인 네트워크는 노드에서 수행되는 합의나 트랜젝션이 공통되는 분산형 장부로서 모든 참여자에게 데이터가 공개되므로, 블록체인에 저장된 IoT 데이터를 조회할 경우 사생활 침해, 정보 유출 등의 문제를 일으킨다.
예컨대, 사물인터넷이 적용된 스마트 팜은 환경 정보 및 생육 정보에 대한 정확한 데이터를 기반으로 생육 단계별 정밀한 관리와 예측 등이 가능하고, 효율적인 기기제어를 가능하게 한다.
그러나, 스마트 팜에서 발생된 IoT 데이터에 대한 무결성이 검증되지 않는다면 잘못된 생육/환경 데이터에 근거하여 관리되는 위험이 있고, 기기의 오작동으로 연결되어 작물에 큰 영향을 끼칠 수 있다.
이에, 사물인터넷 센싱 데이터를 제공하는 스마트 팜에 블록체인 기술을 적용하면 무결성 검증은 해결될 수 있지만, 그 공개성에 의해 수집된 데이터가 비공개 상태로 보호받지 못하는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 사물인터넷 상에서 수집된 센싱 데이터의 원본 데이터와 비공개 처리된 해시 데이터를 각각 데이터베이스와 블록체인에 분산하여 비공개로 저장하고, 이들을 서로 비교함으로써 데이터의 무결성을 검증하는 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 시스템은 센싱 데이터를 수집하여 전송 처리하는 사물인터넷 디바이스와; 데이터를 저장하고 질의에 따라 상기 저장된 데이터를 제공하는 데이터베이스; 및 상기 센싱 데이터를 전송받아 원본 데이터는 상기 데이터베이스에 저장하고, 비공개를 위해 해싱처리된 해시 데이터는 블록체인에 저장하는 무결성 블록체인 서버;를 포함하되, 상기 무결성 블록체인 서버는 상기 원본 데이터와 해시 데이터를 불러와 동일성을 비교함으로써 무결성을 검증하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 사물인터넷 디바이스는 상기 센싱 데이터를 상기 무결성 블록체인 서버에 네트워크 전송이 가능하도록 신호처리하는 게이트웨이 모듈; 및 원격에서 다수의 센싱 데이터를 수신하여 상기 게이트웨이 모듈에 제공하는 데이터 처리모듈;을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 데이터베이스는 상기 원본 데이터의 공개를 방지하기 위한 중앙집중식 데이터베이스인 것이 바람직하다.
또한, 상기 무결성 블록체인 서버는 수신된 다수의 센싱 데이터들 중 비공개가 필요한 센싱 데이터를 분류하고, 상기 분류된 센싱 데이터를 저장하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 무결성 블록체인 서버는 상기 센싱 데이터의 원본 데이터를 상기 데이터베이스에 저장하는 DB 모듈부와; 상기 센싱 데이터에 해시 함수를 적용하고, 생성된 해시 데이터를 블록체인에 저장하는 블록체인 모듈부; 및 상기 데이터베이스에 저장된 원본 데이터와 블록체인에 저장된 해시 데이터가 서로 동일한지 비교하여 무결성을 검증하는 검증 모듈부;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 DB 모듈부는 상기 해시 데이터를 블록체인에 기록시 할당된 트랜젝션 ID를 상기 원본 데이터와 함께 데이터베이스에 저장하고, 상기 블록체인 모듈부는 다수의 센싱 데이터를 해시 함수로 처리하여 해시 데이터를 생성하며, 상기 검증 모듈부는 상기 원본 데이터에 대해 상기 해시 데이터 생성시 사용된 것과 동일한 해싱을 수행한 제1 비교값과 블록체인에서 상기 트랜젝션 ID에 매핑되어 있는 값을 불러온 제2 비교값을 비교하여 무결성을 검증하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 센싱 데이터는 스마트 팜에 설치된 센서들로부터 생성된 데이터로 재배 식물이 생장하는 환경을 센싱하는 생육 센서 데이터와; 상기 스마트 팜 내에 장치된 기기의 제어상태를 센싱하는 기기 센서 데이터; 및 상기 스마트 팜에 출입하는 사람의 출입 상태를 센싱하는 출입 센서 데이터;를 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 방법은 사물인터넷 디바이스에서 센싱 데이터를 수집하여 전송 처리하는 데이터 수집단계와; 무결성 블록체인 서버에서 상기 센싱 데이터를 수신하여, 상기 센싱 데이터에 대한 원본 데이터를 데이터베이스에 기록하는 원본 데이터 저장단계와; 상기 무결성 블록체인 서버에서 상기 센싱 데이터의 비공개를 위해 해싱처리한 해시 데이터를 블록체인에 저장하는 해시 데이터 저장단계; 및 상기 무결성 블록체인 서버에서 상기 원본 데이터와 해시 데이터를 불러와 동일성을 비교함으로써 무결성을 검증하는 무결성 검증단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 원본 데이터 저장단계에서는 상기 원본 데이터의 공개를 방지하기 위해 상기 원본 데이터를 중앙집중식 데이터베이스에 저장하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 데이터 수집단계에서 수집된 센싱 데이터들 중 비공개가 필요한 센싱 데이터를 분류하는 데이터 검사단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 원본 데이터 저장단계는 상기 해시 데이터를 블록체인에 기록시 할당된 트랜젝션 ID를 상기 원본 데이터와 함께 데이터베이스에 저장하는 단계인 것이 바람직하다.
또한, 상기 해시 데이터 저장단계는 다수의 센싱 데이터를 해시 함수로 처리하여 해시 데이터를 생성하는 해싱 단계와; 상기 해시 데이터를 블록체인에 기록하기 위한 트랜젝션을 실행하여 트랜젝션 ID를 생성하는 트랜젝션 단계; 및 상기 트랜젝션에 의해 상기 블록체인에 해시 데이터를 저장하는 해시 기록단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 무결성 검증단계는 상기 데이터베이스에 기록되어 있는 원본 데이터를 불러오는 원본 데이터 질의단계와; 상기 불러온 원본 데이터에 대해 상기 해시 데이터 생성시 사용된 것과 동일한 해싱을 수행하여 제1 비교값을 생성하는 해시값 변환단계와; 블록체인에서 상기 트랜젝션 ID에 매핑되어 있는 값을 불러와 제2 비교값을 제시하는 비교값 호출단계; 및 상기 제1 비교값과 제2 비교값이 서로 동일한지 비교하여 무결성을 검증하는 무결성 판단단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 센싱 데이터는 스마트 팜에 설치된 센서들로부터 생성된 데이터로 재배 식물이 생장하는 환경을 센싱하는 생육 센서 데이터와; 스마트 팜 내에 장치된 기기의 제어상태를 센싱하는 기기 센서 데이터; 및 상기 스마트 팜에 출입하는 사람의 출입 상태를 센싱하는 출입 센서 데이터;를 포함하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명은 사물인터넷 상에서 수집된 센싱 데이터의 원본 데이터와 비공개 처리된 해시 데이터를 각각 데이터베이스와 블록체인에 분산하여 비공개로 저장한다. 따라서 센싱 데이터가 블록체인을 통해 공개되는 것을 방지한다.
또한, 데이터베이스에 저장된 원본 데이터를 해시 데이터와 비교 가능한 제1 비교값으로 변환하여 블록체인에 저장된 해시 데이터를 제2 비교값으로서 서로 비교한다. 따라서, 사물인터넷 센싱 데이터 무결성 역시 검증할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명에 따른 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 시스템을 나타낸 계통도이다.
도 2는 본 발명에 따른 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 절차를 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 데이터베이스에 기록되는 데이터를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 상기 도 5의 데이터 저장 단계를 나타낸 흐름도이다.
도 7은 상기 도 6의 무결성 검증 단계를 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 절차를 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 데이터베이스에 기록되는 데이터를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 상기 도 5의 데이터 저장 단계를 나타낸 흐름도이다.
도 7은 상기 도 6의 무결성 검증 단계를 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 시스템 및 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 시스템을 나타낸 계통도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 시스템 계통은 원격에 위치한 데이터 생성원(10)과, 사물인터넷 디바이스(110)와, 데이터베이스(120)와, 무결성 블록체인 서버(130) 및 블록체인(140)을 포함한다.
여기서, 데이터 생성원(10)은 사물에 센서를 부착해 네트워크(예: 인터넷) 상에서 실시간으로 데이터를 주고받는 IoT(Internet of Thing)의 객체를 의미하는 것으로, 객체는 각 지역이나 구역(local)에서 센싱 데이터를 생성시킨다.
또한, 데이터 생성원(10)은 그 응용에 따라 스마트 팜(smart farm), 의료기관 및 지능형 공장과 같이 각종 산업용이나 의료용은 물론 댁내 가정용을 포함한 다양한 사물인터넷 네트워크를 구성할 수 있다.
도 2와 같이, 사물인터넷 디바이스(110)는 데이터 생성원(10)이 위치한 로컬이나 그 외 원격에서 유무선 통신네트워크를 통해 데이터 생성원(10)에 연결되며, 이를 통해 수집된 센싱 데이터를 전송 처리한다.
데이터베이스(120)는 파일 기록 및 서버의 질의에 따른 파일 전송 기능을 제공하는 것으로, 유무선 통신네트워크를 통해 무결성 블록체인 서버(130)에 연결되어 데이터를 입력받는다.
이때, 무결성 블록체인 서버(130)는 센싱 데이터에 대한 원본 데이터는 데이터베이스(120)에 기록하고, 동일한 원본 데이터에 대해 비공개 처리(해시 처리)한 해시 데이터는 블록체인(140)에 기록한다.
또한, 무결성 블록체인 서버(130)는 무결성 검증(integrity check)을 위해 상술한 바와 같은 원본 데이터와 해시 데이터를 서로 비교하는데, 비교를 위해 원본 데이터를 비교 가능한 해시값으로 변환한다.
따라서, 원본 데이터와 해시 데이터를 각각 데이터베이스(120)와 블록체인(140)에 분산하여 비공개로 저장함으로써 센싱 데이터가 블록체인(140)을 통해 공개되어 사생활이 침해되거나 정보가 유출되는 것을 방지한다.
또한, 원본 데이터에 해시 데이터와 동일한 해시 함수를 적용하여 제1 비교값(해시값)으로 변환하고, 블록체인(140)에 저장된 제2 비교값(해시 데이터)을 불러와서 이들을 서로 비교한다. 따라서, IoT 상의 센싱 데이터에 대한 무결성을 검증할 수 있게 한다.
이를 위해, 도 3과 같이 상기한 사물인터넷 디바이스(110)는 센싱 데이터를 수집하여 전송 처리한다. 센싱 데이터는 다양한 객체(물건이나 장소)에 설치된 센서로부터 전송된 데이터이다.
스마프 팜의 경우를 예로들면 특정 지역에 설치된 스마트 팜에는 'DHT11', 'RIP', 'Moisture'와 같은 온/습도 센서, 인체감지 모션센서 및 토양습도 센서를 비롯한 여러 센서가 있으며 이들로부터 각각 센싱 데이터가 제공된다.
또한, 사물인터넷 디바이스(110)는 게이트웨이 모듈(111) 및 데이터 처리모듈(112)을 포함하는데, 그 중 게이트웨이 모듈(111)은 센싱 데이터가 무결성 블록체인 서버(130)에 네트워크 전송되도록 신호처리를 한다.
데이터 처리모듈(112)은 다수의 센싱 데이터를 수신하여 상기한 게이트웨이 모듈(111)로 전송하며, 게이트웨이 모듈(111) 및 데이터 처리모듈(112)은 오퍼레이팅 시스템(OS)의 제어하여 프로세스를 처리한다.
이러한 사물인터넷 디바이스(110)를 라즈베리 파이(Raspberry PI 3B+)를 이용하여 설계하는 경우, 게이트웨이 모듈(111)은 '&Cube'로 구현되어 HTTP 프로토콜에 따라 무결성 블록체인 서버(130)에 센싱 데이터를 전송한다.
데이터 처리모듈(112)은 라즈베리 파이에서 'TAS(Thing Adaptation S/W)'로 구현되며, 센서 통신라인을 통해 수신된 센싱 데이터를 소켓(socket) 통신으로 게이트웨이 모듈(111)에 제공한다.
데이터베이스(120)는 데이터를 저장하고 질의(query)에 따라 저장된 데이터를 제공하는 것으로, 사물인터넷 디바이스(110)로부터 수집 및 전송 처리된 센싱 데이터를 저장한다. 특히, 통신 네트워크를 통해 무결성 블록체인 서버(130)에 연결되어 서버에서 제공된 원본 데이터를 저장한다.
원본 데이터는 후술하는 해시 데이터와 구별되는 개념이다. 이러한 원본 데이터(data)는 서버에서 해시 함수 처리가 이루어지는 해시 데이터(H(data))와는 구분된다. 또한, 해시 데이터와 같이 블록체인(140)에 저장되기 위한 블록 생성과정도 거치지 않은 원본 데이터를 저장한다.
원본 데이터는 데이터베이스(120)에 바로 저장되어 기록되어 언제든지 다시 불러와 사용할 수 있으며, 원본 데이터의 무결성을 검증할 필요가 있는 경우에는 블록체인(140)에 기록된 해시 데이터와 동일성 비교를 한다.
다만, 동일성 비교시 블록체인(140)에서 해시 데이터를 불러올 수 있도록 해시 데이터를 매핑하는 트랜젝션 ID를 함께 저장한다.
트랜젝션 ID는 트랜젝션의 성공에 따라 블록 생성시 할당되는 ID 번호에 해당하는 것으로 흔히 'Txhash'나 'TXID'라고도 하며, 트랜젝션 ID를 이용하면 위치 추적이 가능하여 후에 무결성 검증시 해시 데이터를 불러오는데 이용된다.
또한, 실시예에 따라 해시 함수에 시간 'time'을 포함하는 경우에는 원본 데이터로부터 해시값을 생성시 사용되는 시간 'time' 역시 저장할 수 있다.
따라서, 데이터베이스(120)에는 원본 데이터, 트랜젝션 ID 및 시간이 저장된다. 도 4는 테스트를 위해 데이터베이스(120)에 기록한 데이터를 나타낸 것으로 도시된 바와 같이 'Txhash' 및 'time'을 더 포함할 수 있음을 알 수 있다.
다만, 데이터베이스(120)는 바람직한 실시예로 중앙집중식 데이터베이스(120)를 사용함으로써 원본 데이터 자체도 공개되는 것을 방지한다. 또한, 관계형 데이터베이스 관리시스템(R-DBMS)을 탑재하고 있는 것이 적용되는데, 이러한 데이터베이스(120)에는 MySQL이 있다.
무결성 블록체인 서버(130)는 사물인터넷 디바이스(110)로부터 센싱 데이터를 전송받아 원본 데이터는 데이터베이스(120)에 저장하고, 비공개를 위해 해싱처리된 해시 데이터는 블록체인(140)에 저장한다. 또한, 원본 데이터와 해시 데이터를 서로 비교하고 이들간 동일성이 있는지의 여부에 따라 무결성을 검증한다.
이를 위해, 무결성 블록체인 서버(130)는 원본 데이터를 데이터베이스(120)에 저장하는 DB 모듈부(131)와, 해시 데이터를 블록체인(140)에 저장하는 블록체인 모듈부(132) 및 원본 데이터와 해시 데이터가 서로 동일한지 비교하여 무결성을 검증하는 검증 모듈부(133)를 포함한다.
DB 모듈부(131), 블록체인 모듈부(132) 및 검증 모듈부(133)는 각각 별개로 구별될 수 있지만 실시예에 따라 하나의 프로세서로 구현될 수 있다. 또한, 하나의 칩셋(chip-set)에 일체로 구현되거나, 검증 모듈부(133)를 DB 모듈부(131)나 블록체인 모듈부(132)에 함께 탑재하는 등 다양한 변형이 가능하다.
이때, DB 모듈부(131)는 기본적으로 센싱 데이터에 대한 원본 데이터를 기록한다. 그 외 트랜젝션 ID도 데이터베이스(120)에 기록하며, 해시 함수에 따라 시간도 저장된다.
상술한 바와 같이 트랜젝션 ID는 원본 데이터에 대응하는 해시 데이터가 트랜젝션(블록 생성이나 저장)시 할당되는 것이고, 시간은 사용된 해시 함수에 따라 사용한다. 사용되는 시간은 어느 것이든 블록체인의 해시 데이터와 원본데이터의 해시값에 동일한 것을 사용한다.
블록체인 모듈부(132)는 센싱 데이터에 해시 함수를 적용하여 해시 데이터를 생성하고 그 생성된 해시 데이터를 블록체인(140)에 저장한다. 예컨대, 다수의 센싱 데이터를 스트링(string)으로 합산하여 해시 데이터를 생성하고 블록체인(140)에 저장한다.
바람직한 실시예로, 블록체인(140)은 클레이튼(klaytn)이 사용되며, 해시 데이터는 암화화 되지 않은 헥스(hex)코드로 작성된다. 작성된 해시 데이터는 원격절차호출(RPC: Remote procedure Call)을 통해 블록체인(140)에 저장하는데, RPC는 P2P 노드에 직접 요청을 보낸다.
검증 모듈부(133)는 데이터베이스(120)의 원본 데이터를 변환한 제1 비교값과 블록체인(140)에서 불러온 제2 비교값을 비교하여 동일성을 판단한다. 예컨대, 제1 비교값을 임시 변수로 저장하고 제2 변수값을 입력값으로 하여, 임시 변수로 저장된 제1 비교값과 입력값인 제2 비교값을 비교한다.
제1 비교값과 제2 비교값을 서로 판단한 결과 그 비교값이 동일하면 위조나 변조 등이 되지 않은 것으로 무결성이 입증되고, 다르면 무결성이 입증되지 않게 된다. 특히, 블록체인에 기록되어 있던 제2 변수값 보다는 원본 데이터에 해당하는 제1 비교값의 무결성을 검증하게 된다.
이때, 제1 비교값은 데이터베이스(120)로부터 제공받은 원본 데이터에 대해 블록체인(140)에 저장된 해시 데이터 생성시 수행한 해시 절차(해시 함수)를 동일하게 적용함으로써 해시값을 갖게 한 데이터이다.
제2 비교값은 블록체인(140)에서 트랜젝션 ID로 매핑된 값을 불러온 것으로 상술한 해시 데이터가 제2 비교값에 해당한다. 따라서, 무결성이 있는 것이라면 이들 해시 데이터(해시값)은 반드시 서로 동일해야 하며 이를 통해 무결성을 검증할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 무결성 이외에 비공개를 유지하는데, 해시 데이터가 블록체인(140) 네트워크에서 비공개 처리되는 이유는 본 발명의 해시 처리는 내부의 무결성 블록체인 서버(130) 자체에서 이루어지기 때문이다. 더욱이 본 발명은 공개되지 않고 특별한 해시 코드를 사용하기 때문이다.
즉, 일반적인 경우의 해시 처리는 블록체인 네트워크 상에서 합의, 인증 및 트랜젝션되는 과정에서 이루어지게 되고, 아울러 각각의 노드들마다 서로 공통된 분산 원장 규칙을 따르므로 범용의 해시 함수가 사용된다. 따라서, 변조 및 삭제는 거의 불가능하지만 공개를 막을 수는 없다.
반면, 본 발명은 위와 같이 블록체인 네트워크의 노드에서 해시 처리를 하는 것이 아니라 무결성 블록체인 서버(130) 차원에서 해시 함수를 적용하기 때문에 다른 노드들에서는 그 처리된 해시를 제거하고 그 파일을 열람할 수 없어서 비공개가 유지된다. 따라서, 본 발명은 무결성과 함께 기밀성을 제공한다.
이상에서 본 발명에 따른 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 시스템에 대해 설명하였으며, 본 발명은 원본 데이터에 대한 무결성 검증이 효과적으로 이루어질 수 있음은 물론, 기밀성 역시 제공하여 그 과제를 해결함을 알 수 있다.
그러나, 더욱 바람직한 본 발명의 실시예로써 상기한 무결성 블록체인 서버(130)는 수신된 다수의 센싱 데이터들 중 비공개가 필요한 센싱 데이터를 분류 후, 그 분류된 센싱 데이터를 저장한다.
비공개 처리 여부는 그 중요도에 따라 클라이언트의 요구나 서버에 의해 설정 가능하다. 이를 통해 비공개가 필요한 센싱 데이터에 대해서만 블록체인(140)에 저장함으로써 노드 및 파일 증가에 따른 데이터 처리량을 저감시킬 수 있다.
또한, 위에서 설명한 센싱 데이터는 대표적인 실시예로서 스마트 팜에 설치된 센서(도 3의 '10' 참조)들로부터 생성된 것이 바람직하다. 스마트 팜에 설치된 센서로는 생육 센서, 기기 센서 및 출입 센서를 비롯한 여러 센서를 포함한다.
센싱 데이터는 재배 식물이 생장하는 환경을 센싱하는 생육 센서 데이터와, 스마트 팜 내에 장치된 기기의 제어상태를 센싱하는 기기 센서 데이터 및 스마트 팜에 출입하는 사람의 출입 상태를 센싱하는 출입 센서 데이터를 포함하게 된다.
이를 통해 정확한 생육 데이터 및 기기 데이터에 근거하여 생육 단계별 정밀한 관리와 예측 등이 가능하고, 효율적인 기기제어를 가능하게 한다. 또한, 무결성을 입증 후 피해나 손해에 대한 증거로 이용하고, 출입 데이터로는 무단 침입을 입증할 수 있는 증거로 이용할 수도 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 방법에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 6은 데이터 저장 단계를 나타낸 흐름도이며, 도 7은 무결성 검증 단계를 나타낸 흐름도이다.
도 5와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 방법은 데이터 수집단계(S110), 원본 데이터 저장단계(S120), 해시 데이터 저장단계(S130) 및 무결성 검증단계(S140)를 포함한다.
여기서, 상기 데이터 수집단계(S110)에서는 사물인터넷 디바이스(110)가 데이터 생성원(10)이 위치한 로컬이나 그 외 원격에서 유무선 통신네트워크에 접속하여 센싱 데이터를 수집하고 전송 처리한다.
원본 데이터 저장단계(S120)에서는 센싱 데이터에 대한 원본 데이터를 저장하는데, 무결성 블록체인 서버(130)는 파일 기록 및 서버의 질의에 따른 파일 전송 기능을 제공하는 데이터베이스(120)에 원본 데이터를 저장한다.
해시 데이터 저장단계(S130)에서는 사물인터넷 플랫폼 및 블록체인 플랫폼을 모두 제공하는 무결성 블록체인 서버(130)에서 센싱 데이터에 대해 해시 함수를 처리하여 해시 데이터를 생성하고 이를 블록체인(140)에 저장한다.
무결성 검증단계(S140) 역시 무결성 블록체인 서버(130)에서 이루어지며, 무결성 검증을 위해 상술한 원본 데이터와 해시 데이터를 서로 비교하며, 비교를 위해 원본 데이터를 비교 가능한 해시값으로 변환한다.
이와 같이 본 발명은 원본 데이터와 해시 데이터를 각각 데이터베이스(120)와 블록체인(140)에 분산하여 비공개로 저장함으로써 센싱 데이터가 블록체인(140)을 통해 공개되어 사생활이 침해되거나 정보가 유출되는 것을 방지한다.
또한, 원본 데이터에 해시 데이터와 동일한 해시 함수를 적용하여 제1 비교값(해시값)으로 변환하고, 블록체인(140)에 저장된 제2 비교값(해시 데이터)을 불러와서 이들을 서로 비교한다. 따라서, IoT 상의 센싱 데이터에 대한 무결성을 검증할 수 있게 한다.
도 6을 참조하여 좀더 상세히 설명하면, 상기 데이터 수집단계(S110)에서는 사물인터넷 디바이스(110)에서 센싱 데이터를 수집하여 전송 처리한다. 센싱 데이터의 수집 및 전송 처리는 일 예로 사물인터넷 디바이스(110)에서 수행된다.
사물인터넷 디바이스(110)는 일 예로 스마트 팜과 같은 사물인터넷 상에서 측정(S110a)된 센싱 데이터를 수집하여 전송 처리(S110)하는 것으로, 센싱 데이터는 다양한 객체(물건이나 장소)에 설치된 센서로부터 전송된 데이터를 포함한다.
이러한 사물인터넷 디바이스(110)는 게이트웨이 모듈(111) 및 데이터 처리모듈(112)을 포함하여, 게이트웨이 모듈(111)에서는 센싱 데이터가 무결성 블록체인 서버(130)에 네트워크 전송되도록 신호처리를 한다.
데이터 처리모듈(112)은 다수의 센싱 데이터를 수신하여 상기한 게이트웨이 모듈(111)로 전송하며, 게이트웨이 모듈(111) 및 데이터 처리모듈(112)은 오퍼레이팅 시스템(OS)의 제어하여 프로세스를 처리한다.
위와 같이 데이터 수집단계(S110)에서 센싱 데이터가 수집되면, 일 실시예로써 그 수집된 센싱 데이터들 중 비공개가 필요한 센싱 데이터를 분류하는 데이터 검사단계(S111)를 수행한다.
비공개 처리 여부는 그 중요도에 따라 클라이언트의 요구나 서버에 의해 설정 가능하다. 이를 통해 비공개가 필요한 센싱 데이터에 대해서만 블록체인(140)에 저장함으로써 노드 및 파일 증가에 따른 데이터 처리량을 저감시킬 수 있다.
이러한 데이터 검사는 무결성 블록체인 서버(130)에서 이루어지는 것으로, 사물인터넷 센서에 대한 인증 및 센서 종류 분류 등 다양한 기능을 수행한다. 검사를 통과한 이후에는 아래의 원본 데이터 저장단계(S120)가 수행된다.
다음, 원본 데이터 저장단계(S120)에서는 무결성 블록체인 서버(130)에서 센싱 데이터를 수신하여, 센싱 데이터에 대한 원본 데이터를 통신 네트워크를 통해 연결된 데이터베이스(120)에 기록한다.
원본 데이터는 블록체인(140)에 기록되는 해시 데이터와 구별되는 개념이다. 즉, 원본 데이터(data)는 서버에서 해시 함수 처리가 이루어지는 해시 데이터(H(data))와 구분된다.
따라서, 원본 데이터는 데이터베이스(120)에 바로 저장되어 기록되어 언제든지 다시 불러와 사용할 수 있으며, 원본 데이터의 무결성을 검증할 필요가 있는 경우에는 블록체인(140)에 기록된 해시 데이터와 동일성 비교를 한다.
다만, 원본 데이터 저장단계(S120)에서는 동일성 비교시 블록체인(140)에서 해시 데이터를 불러올 수 있도록 해시 데이터를 매핑하는 트랜젝션 ID를 함께 저장하는 것이 바람직하다.
트랜젝션 ID는 트랜젝션의 성공에 따라 블록 생성시 할당되는 ID 번호에 해당하는 것으로 흔히 'Txhash'나 'TXID'라고도 하며, 트랜젝션 ID를 이용하면 위치 추적이 가능하여 후에 무결성 검증시 해시 데이터를 불러오는데 이용된다.
또한, 실시예에 따라 해시 함수에 시간 'time'을 포함하는 경우에는 원본 데이터로부터 해시값을 생성시 사용되는 시간 'time' 역시 저장할 수 있다. 따라서, 데이터베이스(120)에는 원본 데이터, 트랜젝션 ID 및 시간이 저장된다.
다만, 본 발명은 중앙집중식 데이터베이스(120)를 사용함으로써 원본 데이터 자체도 공개되는 것을 방지한다. 또한, MySQL과 같이 관계형 데이터베이스(120) 관리시스템(R-DBMS)을 탑재하고 있는 것이 적용된다.
다음, 해시 데이터 저장단계(S130)에서는 무결성 블록체인 서버(130)에서 이루어지는 것으로, 무결성 블록체인 서버(130)는 센싱 데이터의 비공개를 위해 해싱처리한 해시 데이터를 블록체인(140)에 저장한다.
해시 데이터는 센싱 데이터에 해시 함수를 적용하여 생성하는데, 일 예로 다수의 센싱 데이터를 스트링(string)으로 합산하여 해시 데이터를 생성하고 블록체인(140)에 저장한다.
구체적으로, 해시 데이터 저장단계(S130)는 다수의 센싱 데이터를 해시 함수로 처리하여 해시 데이터를 생성하는 해싱 단계(S130a) 및 해시 데이터를 블록체인(140)에 기록하기 위한 트랜젝션을 실행하여 트랜젝션 ID를 생성하는 트랜젝션 단계(S130b)를 포함한다.
그 후 트랜젝션에 따라 블록이 생성되면 블록체인(140)에 해시 데이터를 저장하는 해시 기록단계(S130c)가 이루어진다. 이때, 트랜젝션이 실패하면 다시 해싱 단계로 돌아가고 트랜젝션이 성공하면 해시 데이터에 대한 블록이 생성되어 블록체인(140)에 기록(S130c)된다.
바람직한 실시예로 블록체인(140)은 클레이튼이 사용되며, 해시 데이터는 암화화 되지 않은 헥스(hex)코드로 작성된다. 작성된 해시 데이터는 원격절차호출인 RPC를 통해 블록체인(140)에 저장하는데 RPC는 P2P 노드에 직접 요청을 보낸다.
다음, 무결성 검증단계(S140)에서는 무결성 블록체인 서버(130)에서 데이터베이스(120)에 기록된 원본 데이터와 블록체인(140)에 기록된 해시 데이터를 각각 불러와 서로 간에 동일성을 비교함으로써 무결성을 검증한다.
도 7을 통해 좀더 상세히 알 수 있는 바와 같이, 무결성 검증단계(S140)는 원본 데이터 질의단계(S141), 해시값 변환단계(S142), 비교값 호출단계(S143) 및 무결성 판단단계(S144)를 포함한다.
이때, 원본 데이터 질의단계(S141)에서는 데이터베이스(120)에 기록되어 있는 원본 데이터를 불러온다. 또한, 블록체인(140)에서 해시 데이터를 불러오기 위한 트랜젝션 ID나 해시값 변환을 위한 시간 값도 이 단계에서 불러올 수 있다.
해시값 변환단계(S142)에서는 불러온 원본 데이터에 대해 블록체인(140)에 기록된 해시 데이터 생성시 사용된 것과 동일한 해싱을 수행하여 제1 비교값을 생성한다. 따라서, 제1 비교값은 해시 데이터와 비교 가능한 해시 형식이다.
본 발명에서 원본 데이터에 대한 해시값을 갖기 위한 해시 처리는 일 예로 데이터베이스(120)로부터 2개의 컬럼(time, data)를 가져와 하나의 스트링(string)으로 변환하는 것이며, 이러한 해시는 해시 데이터를 생성시와 같다.
비교값 호출단계(S143)는 블록체인(140)에서 트랜젝션 ID에 매핑되어 있는 값을 불러와 제2 비교값을 제시하는 단계로, 원본 데이터에 대한 해시값을 생성한 이후에 수행될 수 있지만 필요에 따라 그 이전 혹은 동시에 이루어질 수도 있다.
제2 비교값은 블록체인(140)에서 기록된 해시 데이터를 트랜젝션 ID로 매핑하여 다시 불러온 것이므로 최초 블록체인(140)에 기록된 해시 데이터와 같다. 따라서 무결성이 있다면 이들 해시 데이터(해시값)은 반드시 서로 동일하게 된다.
무결성 판단단계(S144)는 제1 비교값과 제2 비교값이 서로 동일한지 비교하여 무결성을 검증하는 단계이다. 일 예로 제1 비교값을 임시 변수로 저장하고 제2 변수값을 입력값으로 하여 제1 비교값과 입력값인 제2 비교값을 비교한다.
제1 비교값과 제2 비교값을 서로 판단한 결과 그 비교값이 동일하면 위조나 변조 등이 되지 않은 것으로 무결성이 입증(S145a)되고, 다르면 무결성이 입증되지 않게 된다(S145b).
또한, 본 발명은 무결성 이외에 비공개 상태 역시 유지하는데, 해시 데이터가 블록체인(140) 네트워크에서 비공개 처리되는 이유는 본 발명의 해시 처리는 내부의 무결성 블록체인 서버(130) 자체에서 이루어지기 때문이다. 더욱이 본 발명은 공개되지 않고 특별한 해시 코드를 사용하기 때문이다. 따라서, 본 발명은 무결성과 함께 기밀성을 제공한다.
이상에서 본 발명에 따른 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 방법 대해 설명하였으며, 본 발명은 원본 데이터에 대한 무결성 검증이 효과적으로 이루어질 수 있음은 물론, 기밀성 역시 제공하여 그 과제를 해결함을 알 수 있다.
그러나, 더욱 바람직한 실시예로써 센싱 데이터는 스마트 팜에 설치된 센서(도 3의 '10' 참조)들로부터 생성된 것이 바람직하다. 스마트 팜에 설치된 센서로는 생육 센서, 기기 센서 및 출입 센서를 비롯한 여러 센서를 포함한다.
센싱 데이터는 재배 식물이 생장하는 환경을 센싱하는 생육 센서 데이터와, 스마트 팜 내에 장치된 기기의 제어상태를 센싱하는 기기 센서 데이터 및 스마트 팜에 출입하는 사람의 출입 상태를 센싱하는 출입 센서 데이터를 포함하게 된다.
이를 통해 정확한 생육 데이터 및 기기 데이터에 근거하여 생육 단계별 정밀한 관리와 예측 등이 가능하고, 효율적인 기기제어를 가능하게 한다. 또한, 무결성을 입증 후 피해나 손해에 대한 증거로 이용하고, 출입 데이터로는 무단 침입을 입증할 수 있는 증거로 이용할 수도 있게 된다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
10: 데이터 생성원(센서)
110: 사물인터넷 디바이스
111: 게이트웨이 모듈
112: 데이터 처리모듈
120: 데이터베이스(MySQL)
130: 무결성 블록체인 서버
131: DB 모듈부
132: 블록체인 모듈부
133: 검증 모듈부
140: 블록체인(Klayten)
110: 사물인터넷 디바이스
111: 게이트웨이 모듈
112: 데이터 처리모듈
120: 데이터베이스(MySQL)
130: 무결성 블록체인 서버
131: DB 모듈부
132: 블록체인 모듈부
133: 검증 모듈부
140: 블록체인(Klayten)
Claims (14)
- 센싱 데이터를 수집하여 전송 처리하는 사물인터넷 디바이스(110)와;
데이터를 저장하고 질의에 따라 저장된 데이터를 제공하는 데이터베이스(120); 및
상기 센싱 데이터를 전송받아 원본 데이터는 상기 데이터베이스(120)에 저장하고, 비공개를 위해 해싱(hashing)처리된 해시 데이터는 블록체인(140)에 저장하는 무결성 블록체인 서버(130);를 포함하되,
상기 무결성 블록체인 서버(130)는 상기 원본 데이터와 해시 데이터를 불러와 동일성을 비교함으로써 무결성(integrity)을 검증하는 것을 특징으로 하는 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 사물인터넷 디바이스(110)는,
상기 센싱 데이터를 상기 무결성 블록체인 서버(130)에 네트워크 전송이 가능하도록 신호처리하는 게이트웨이 모듈(111); 및
원격에서 다수의 센싱 데이터를 수신하여 상기 게이트웨이 모듈(111)에 제공하는 데이터 처리모듈(112);을 포함하는 것을 특징으로 하는 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 데이터베이스(120)는,
상기 원본 데이터의 공개를 방지하기 위한 중앙집중식 데이터베이스(120)인 것을 특징으로 하는 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 무결성 블록체인 서버(130)는,
수신된 다수의 센싱 데이터들 중 비공개가 필요한 센싱 데이터를 분류하고, 상기 분류된 센싱 데이터를 저장하는 것을 특징으로 하는 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 무결성 블록체인 서버(130)는,
상기 센싱 데이터의 원본 데이터를 상기 데이터베이스(120)에 저장하는 DB 모듈부(131)와;
상기 센싱 데이터에 해시 함수를 적용하고 생성된 해시 데이터를 블록체인(140)에 저장하는 블록체인(140) 모듈부(132); 및
상기 데이터베이스(120)에 저장된 원본 데이터와 블록체인(140)에 저장된 해시 데이터가 서로 동일한지 비교하여 무결성을 검증하는 검증 모듈부(133);를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 DB 모듈부(131)는 상기 해시 데이터를 블록체인(140)에 기록시 할당된 트랜젝션 ID를 상기 원본 데이터와 함께 데이터베이스(120)에 저장하고,
상기 블록체인(140) 모듈부(132)는 다수의 센싱 데이터를 해시 함수로 처리하여 해시 데이터를 생성하며,
상기 검증 모듈부(133)는 상기 원본 데이터에 대해 상기 해시 데이터 생성시 사용된 것과 동일한 해싱을 수행한 제1 비교값과 블록체인(140)에서 상기 트랜젝션 ID에 매핑되어 있는 값을 불러온 제2 비교값을 비교하여 무결성을 검증하는 것을 특징으로 하는 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 시스템. - 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 센싱 데이터는 스마트 팜에 설치된 센서들로부터 생성된 데이터로,
재배 식물이 생장하는 환경을 센싱하는 생육 센서 데이터와;
상기 스마트 팜 내에 장치된 기기의 제어상태를 센싱하는 기기 센서 데이터; 및
상기 스마트 팜에 출입하는 사람의 출입 상태를 센싱하는 출입 센서 데이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 시스템. - 사물인터넷 디바이스(110)에서 센싱 데이터를 수집하여 전송 처리하는 데이터 수집단계(S110)와;
무결성 블록체인 서버(130)에서 상기 센싱 데이터를 수신하여, 상기 센싱 데이터에 대한 원본 데이터를 데이터베이스(120)에 기록하는 원본 데이터 저장단계(S120)와;
상기 무결성 블록체인 서버(130)에서 상기 센싱 데이터의 비공개를 위해 해싱처리한 해시 데이터를 블록체인(140)에 저장하는 해시 데이터 저장단계(S130); 및
상기 무결성 블록체인 서버(130)에서 상기 원본 데이터와 해시 데이터를 불러와 동일성을 비교함으로써 무결성을 검증하는 무결성 검증단계(S140);를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 방법. - 제8항에 있어서,
상기 원본 데이터 저장단계(S120)에서는,
상기 원본 데이터의 공개를 방지하기 위해 상기 원본 데이터를 중앙집중식 데이터베이스(120)에 저장하는 것을 특징으로 하는 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 방법. - 제8항에 있어서,
상기 데이터 수집단계(S110)에서 수집된 센싱 데이터들 중 비공개가 필요한 센싱 데이터를 분류하는 데이터 검사단계(S111)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 방법. - 제8항에 있어서,
상기 원본 데이터 저장단계(S120)는,
상기 해시 데이터를 블록체인(140)에 기록시 할당된 트랜젝션 ID를 상기 원본 데이터와 함께 데이터베이스(120)에 저장하는 단계인 것을 특징으로 하는 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 방법. - 제11항에 있어서,
상기 해시 데이터 저장단계(S130)는,
다수의 센싱 데이터를 해시 함수로 처리하여 해시 데이터를 생성하는 해싱 단계(S130a)와;
상기 해시 데이터를 블록체인(140)에 기록하기 위한 트랜젝션을 실행하여 트랜젝션 ID를 생성하는 트랜젝션 단계(S130b); 및
상기 트랜젝션에 의해 상기 블록체인(140)에 해시 데이터를 저장하는 해시 기록단계(S130c);를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 방법. - 제11항에 있어서,
상기 무결성 검증단계(S140)는,
상기 데이터베이스(120)에 기록되어 있는 원본 데이터를 불러오는 원본 데이터 질의단계(S141)와;
상기 불러온 원본 데이터에 대해 상기 해시 데이터 생성시 사용된 것과 동일한 해싱을 수행하여 제1 비교값을 생성하는 해시값 변환단계(S142)와;
블록체인(140)에서 상기 트랜젝션 ID에 매핑되어 있는 값을 불러와 제2 비교값을 제시하는 비교값 호출단계(S143); 및
상기 제1 비교값과 제2 비교값이 서로 동일한지 비교하여 무결성을 검증하는 무결성 판단단계(S144);를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 방법. - 제8항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 센싱 데이터는 스마트 팜에 설치된 센서들로부터 생성된 데이터로,
재배 식물이 생장하는 환경을 센싱하는 생육 센서 데이터와;
상기 스마트 팜 내에 장치된 기기의 제어상태를 센싱하는 기기 센서 데이터; 및
상기 스마트 팜에 출입하는 사람의 출입 상태를 센싱하는 출입 센서 데이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록체인을 이용한 사물인터넷 데이터의 무결성 검증 방법.
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| KR20240077337A (ko) | 2022-11-24 | 2024-05-31 | 서강대학교산학협력단 | 비트맵 시리얼을 이용한 동영상 데이터 무결성 검증 시스템 및 그 방법 |
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| KR20240077337A (ko) | 2022-11-24 | 2024-05-31 | 서강대학교산학협력단 | 비트맵 시리얼을 이용한 동영상 데이터 무결성 검증 시스템 및 그 방법 |
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Legal Events
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| E601 | Decision to refuse application |