KR20240087183A - 차량의 통행료 결제 장치 및 그 동작방법 - Google Patents

차량의 통행료 결제 장치 및 그 동작방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 통행료 결제 장치 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 차량에 설치되는 요금 결제 장치(ETCS)의 매립형 카드에 요금 결제용으로 신규 발급되는 카드정보를 등록하는 경우, 헤드유닛을 통해 OTA서버와 데이터를 송수신하되, 생성된 암호키를 이용하여 데이터를 암호화하여 전송함으로써, 차량과 OTA서버 간의 구간 암호화를 통해, 발급된 카드정보를 안전하게 수신하여 해킹으로부터 카드정보를 보호하고, 카드정보를 갱신하는 시점마다 기존의 암호키를 폐기하고 새로 생성된 암호키를 기반으로 카드정보를 수신하여 등록함으로써 차량의 보안을 강화할 수 있다.

Description

차량의 통행료 결제 장치 및 그 동작방법{APPARATUS FOR PAYING TOLL FOR VEHICLE AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명은 차량의 통행료 결제 장치 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 통행료 결제를 위해 발급되는 카드정보를 암호화하여 송수신함으로써 안전하게 매립형 카드에 카드정보를 등록하는 차량의 통행료 결제 장치 및 그 동작방법에 관한 것이다.
일반적으로, 고속도로, 도심고속화도로, 유료터널 등의 각종 유료도로는 거리에 따른 통행 요금을 부과한다.
이러한 유료도로에서, 통행 요금을 지불하는 방식에는 통행권을 이용하여 현금 또는 카드로 결제하는 방식과, 차량에 설치되는 요금 결제 장치를 이용하여 게이트와 요금 결제 장치 간의 통신을 통해 결제하는 방식이 있다.
차량에 설치되는 요금 결제 장치는 플라스틱 카드를 삽입하여 통행요금을 결제한다.
관련 선행기술로는 대한민국 공개특허 제10-2003-0036406호(2003.05.09.) "무선통신 기반의 고속도로 통행료 자동 결제시스템 및 그 방법"이 있다.
그러나 차량단말기에 결제용 카드를 삽입하는 방식의 경우, 카드가 차량단말기에 삽입되지 않거나 카드에 이상이 있는 경우 에러가 발생할 뿐 아니라 정상적으로 요금이 징수되지 않는 문제가 있다.
이러한 문제를 해소하기 위해, 요금 결제 장치 내부에 카드를 매립하는 방식이 사용되고 있다.
요금 결제 장치는 반도체 IC타입의 카드가 내부에 매립되어, 플라스틱 카드를 삽입하지 않더라도, 매립된 카드에 등록된 카드정보를 이용하여 통행요금을 결제할 수 있다.
이러한, 카드 매립형 요금 결제 장치는, 카드 미삽입 또는 접촉 불량에 따른 에러문제를 해소하고, 요금 미납 문제를 방지할 수 있다.
그러나 카드 매립형 요금 결제 장치는 사용 전에 통행요금 결제용 카드를 발급받아, 발급된 카드정보를 수신하여 매립된 카드에 등록할 필요가 있다. 이때, 카드 매립형 요금 결제 장치는 차량의 OTA 통신방식을 이용하여 카드정보를 수신한 후 매립형 카드에 등록한다.
OTA 통신방식은 무선통신방식으로 카드정보를 수신하므로, 해킹의 위험이 있다. 카드 매립형 요금 결제 장치가 OTA 통신을 이용하여 카드정보를 수신하고 등록하는 과정에서, 외부에서 신호를 탈취하는 경우 카드정보가 유출될 수 있어 보안이 취약한 문제가 있다.
본 발명은 통행요금 결제용으로 발급되는 카드정보를 암호화하여 차량과 OTA서버 간에 암호화된 카드정보를 송수신함으로써 차량과 OTA서버 간의 구간 암호화를 구현하고, 요금 결제 장치(ETCS)의 매립형 카드에 카드정보를 안전하게 등록하는, 차량의 통행료 결제 장치 및 그 동작방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 차량의 통행료 결제 장치는, 게이트와의 통신으로 통행 요금을 결제하는 요금 결제 장치(ETCS); 및 상기 요금 결제 장치의 데이터를 OTA서버와 통신하기 위한 헤드유닛; 을 포함하고, 상기 요금 결제 장치는, 상기 통행 요금의 결제를 위한 카드정보가 저장되는 매립형 카드; 및 상기 헤드유닛을 통해 상기 OTA서버에 접속하여 상기 카드정보에 대한 발급정보를 확인하고, 상기 카드정보를 암호화하기 위한 암호키를 생성하여 상기 헤드유닛을 통해 상기 OTA서버로 전송하고, 상기 헤드유닛을 통해 상기 OTA서버로부터 상기 암호키에 의해 암호화된 상기 카드정보를 수신하여 복호화한 후 상기 매립형 카드에 등록하는 프로세서; 를 포함한다.
상기 프로세서는 상기 카드정보에 대한 상기 발급정보가 확인되면, 상기 헤드유닛을 통해 상기 OTA서버로 공개키를 요청하고, 상기 암호키를 생성하여 상기 헤드유닛을 통해 상기 OTA서버로 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는 상기 암호키에 포함되는 대칭키와 랜덤키를 랜덤 생성하고, 상기 공개키를 이용하여 상기 대칭키를 암호화하고, 상기 대칭키를 이용하여 상기 랜덤키를 암호화하며, 암호화된 데이터와 상기 랜덤키를 상기 OTA서버로 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는 상기 OTA서버로부터 수신되는 상기 카드정보를 상기 공개키 및 상기 대칭키를 이용하여 복호화하고, 상기 랜덤키를 이용하여 유효성을 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는 상기 대칭키를 이용하여 암호화된 랜덤키를 복호화하고, 복호화된 랜덤키와 상기 랜덤키를 비교하여 일치하는 경우 유효한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는 상기 카드정보가 갱신되는 경우, 새로운 카드를 발급하는 경우 및 기 등록된 카드를 해지하는 경우 중 어느 하나의 경우, 상기 암호키를 신규 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는 상기 매립형 카드에 상기 카드정보를 등록하면 상기 공개키를 폐기하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는 차량의 시동이 켜지면, 상기 헤드유닛으로 신규 정보의 확인을 요청하고,
탑승자의 프로필 정보를 수신하여, 상기 복수의 카드정보 중 상기 프로필에 매칭되는 카드정보를 이용하여 상기 통행 요금을 결제하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는 상기 매립형 카드에 복수의 카드정보가 저장되는 경우, 상기 복수의 카드정보에 각각 대응하는 암호키를 저장하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량의 통행료 결제 장치의 동작방법은 게이트와의 통신으로 통행 요금을 결제하는 요금 결제 장치(ETCS)의 프로세서가, 헤드유닛을 통해 OTA서버와 통신하여 카드정보의 발급을 확인하는 단계; 상기 프로세서가 상기 카드정보를 암호화하기 위한 암호키를 생성하고, 데이터를 암호화하는 단계; 상기 헤드유닛을 통해 암호화된 데이터를 상기 OTA서버로 전송하는 단계; 상기 프로세서가 상기 헤드유닛을 통해, 상기 OTA서버로부터 상기 암호키에 의해 암호화된 카드정보를 수신하는 단계; 상기 암호키를 이용하여 암호화된 상기 카드정보를 복호화하는 단계; 및 상기 프로세서가 상기 카드정보를 매립형 카드에 등록하는 단계; 를 포함한다.
상기 데이터를 암호화하는 단계는, 상기 프로세서가 상기 헤드유닛을 통해 상기 OTA서버로 공개키를 요청하여 상기 공개키를 수신하는 단계; 및 랜덤으로 대칭키 및 랜덤키를 생성하는 단계; 를 포함하고, 상기 암호키는 상기 대칭키와 상기 랜덤키를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 데이터를 암호화하는 단계는, 상기 공개키를 이용하여 상기 대칭키를 암호화하는 단계; 상기 대칭키를 이용하여 상기 랜덤키를 암호화하는 단계; 및 상기 암호화된 데이터와 상기 랜덤키를 상기 OTA서버로 전송하는 단계; 를 더 포함한다.
상기 OTA서버로 전송하는 단계 후, 상기 OTA서버가, 상기 공개키를 기반으로 상기 대칭키를 복호화하고, 상기 대칭키를 이용하여 랜덤키를 복호화 한 후, 상기 랜덤키와 복호화된 랜덤키를 비교하여 유효성을 검증하는 것을 특징으로 한다.
상기 카드정보를 상기 매립형 카드에 등록하는 단계 후, 상기 프로세서가 상기 공개키를 폐기하는 단계; 를 더 포함한다.
상기 카드정보를 삭제하거나 신규카드를 발급하는 경우, 상기 암호키를 신규 생성하는 단계; 를 더 포함한다.
상기 매립형 카드에 복수의 카드정보가 저장된 경우, 대표 카드를 설정하는 단계; 를 더 포함한다.
상기 매립형 카드에 복수의 카드정보가 저장된 경우, 차량 시동 시, 상기 헤드유닛으로 탑승자 프로필을 요청하는 단계; 및 상기 탑승자 프로필에 대응하는 카드정보를 대표카드로 설정하는 단계; 를 더 포함한다.
일 측면에 따르면, 본 발명의 차량의 통행료 결제 장치 및 그 동작방법은 차량의 요금 결제 장치가 헤드유닛을 통해 OTA서버와 통신하여, 통행요금 결제용으로 발급된 카드정보를 암호화하여 송수신함으로써, 카드정보를 안전하게 수신하여 등록할 수 있고, 구간 암호화를 통해 해킹에 의한 카드정보 유출을 방지하고 데이터를 보호할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 카드정보를 갱신하는 시점마다 기존의 암호키를 폐기하고 새로 생성된 암호키를 기반으로 카드정보를 갱신하여 차량의 보안을 강화할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량, 하이패스 게이트 및 차량의 통행료 결제 장치의 구성이 간략하게 도시된 도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 요금 결제 장치 및 헤드유닛의 구성이 도시된 블록도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통행료 결제 장치가 연결되는 결제시스템의 구성이 도시된 블록도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통행료 결제 장치의 카드정보 전송에 따른 신호 흐름이 도시된 흐름도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통행료 결제 장치의 데이터 암호화 방법에 따른 신호 흐름이 도시된 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 설명하도록 한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량, 게이트 및 차량의 통행료 결제 장치의 구성이 간략하게 도시된 도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 자동차(10)는 요금 징수 시스템의 게이트(20)를 통해 고속도로 등의 유료도로로 진입 및 진출하고, 그에 대한 통행요금을 결제한다.
자동차(10)는 게이트(20)를 통과하는 동안, 요금 결제 장치(ETCS, Electronic Toll Collection System)(10)를 통해 게이트(20)와 통신하여 유료도로의 이용 요금을 자동으로 결제한다.
요금 결제 장치(ETCS, Electronic Toll Collection System)(30)는 유료도로를 이용하는 경우 진입 위치 및 진출 위치에서 각각 게이트(20)와 통신하고, 이동거리에 대응하는 요금 징수 시스템과 통신하고, 내부의 매립형 카드를 이용하여 요금을 자동으로 결제한다.
이때, 자동차(10)의 요금 결제 장치(ETCS)(30)는 플라스틱 카드를 삽입하지 않더라도, 헤드유닛(40)을 통해 OTA서버(50)와 통신하여, 통행요금 결제용 카드정보를 매립형 카드에 등록함으로써, 통행요금을 결제할 수 있다.
헤드유닛(40)은 OTA서버(50)와 통신하여 신규 발급된 통행요금 결제용 카드의 발급정보를 확인하고, 요금 결제 장치(ETCS)(30)로부터 수신되는 데이터를 OTA서버(50)로 전송하여 발급정보에 대응하는 카드정보를 암호화하여 수신한다. 이때, 신규 카드에 대한 신청은 사용자의 단말 또는 웹서버접속을 통해 별도로 진행된다.
요금 결제 장치(ETCS)(30)는 암호화된 매립형 카드의 발급데이터(카드정보)를 헤드유닛(40)으로부터 수신하여 매립형 카드에 등록한다. 그에 따라, 요금 결제 장치(ETCS)(30)는 매립형 카드에 등록된 카드정보를 이용하여 통행요금을 결제할 수 있다.
한편, 요금 결제 장치(ETCS)(30)는 새로운 카드를 발급하거나 기존의 카드정보를 갱신하는 경우, 새로운 암호키를 생성하고 새로운 암호키로 암호화된 데이터를 수신하여 매립형 카드에 등록한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 요금 결제 장치 및 헤드유닛의 구성이 도시된 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 차량의 통행료 결제 장치는 요금 결제 장치(ETCS)(30) 및 헤드유닛(40)을 포함한다.
요금 결제 장치(ETCS)(30)는 차량(10)의 천장에 매립되어 설치될 수 있다.
헤드유닛(40)은 차량 내부의 전면에, 전면 유리의 하부에 설치되어, 자동차 제어를 위한 네비게이션 시스템, 오디오 시스템, 및 디스플레이 시스템을 포함한다.
요금 결제 장치(ETCS)(30)는 프로세서(110), 매립형 카드(120), 통신부(130), 연결부(150), 및 전원부(160)를 포함한다.
연결부(150)는 요금 결제 장치(ETCS)(30)와 다른 장치를 연결하는 복수의 단자를 포함한다. 연결부(150)는 스피커 커넥터(151), 메인 커넥터(152), 캔 커넥터(153)를 포함한다.
스피커 커넥터(151)는 2핀으로 구성되어 ETCS 스피커(141)와 연결되어 프로세서(110)의 신호를 ETCS 스피커(141)로 인가한다.
메인 커넥터(152)는 6핀으로 구성되고 버튼 및 LED(142)와 연결되고, 이그니션(IGN-1) 및 그라운드(GND)와 연결된다.
메인 커넥터(152)는 프로세서(110)의 제어신호를 따라 버튼 및 LED(142)로 인가한다. 메인 커넥터(152)는 시동키 입력에 따른 이그니션(IGN-1) 신호를 프로세서(110) 및 전원부(160)로 입력한다. 또한, 메인 커넥터(152)는 전원부(160)와 연결되어 이그니션 신호에 따라 배터리 전원을 공급한다.
캔 커넥터(153)는 캔통신(CAN)용 단자로, 요금 결제 장치(ETCS)(130)의 통신부(CAN)(130)와 헤드유닛(40)의 통신부(CAN)(170)를 연결한다. 캔 커넥터(153)는 배터리(B+) 및 그라운드(GND)와 연결된다.
통신부(130)는 차량(10)의 내부에서 캔통신(CAN, Communication Area Network)을 위한 통신모듈로 구성되어, 연결부(150)의 캔 커넥터(153)에 연결되어 차량 내의 다른 장치와 통신한다.
통신부(130)는 시스템의 게이트(20)와의 통신을 위한 통신모듈을 더 포함할 수 있고 경우에 따라 별도의 하이패스 통신부가 구비되는 것 또한 가능하다. 예를 들어 하이패스 통신부(미도시)는 통행료 결제를 위해 요금 징수 시스템의 게이트(20)와 단거리전용통신(Dedicated Short Range Communication; DSRC)을 기반으로 통신할 수 있다.
매립형 카드(120)는 요금 결제용으로 발급되는 하이패스 전용카드로 요금 결제 장치(ETCS)(30)에 매립형으로 구비되어, 게이트(20) 통과 시 통행료 결제에 사용된다. 매립형 카드(120)는 요금 결제용으로 발급되는 카드정보가 저장된다.
전원부(160)는 메인 커넥터(152)를 통해 연결되어 요금 결제 장치(ETCS)(30)에 동작전원을 공급한다.
프로세서(110)는 요금 결제 장치(ETCS)(30)의 동작을 제어하고, 매립형 카드(120)에 저장되는 카드정보를 기반으로 게이트(20) 통과 시점을 기준으로 산출된 요금을 결제하도록 제어한다.
프로세서(110)는 메인 커넥터(152)를 통해 이그니션 신호가 입력되면, 요금 결제 장치(ETCS)(30)가 동작하도록 하고, 매립형 카드(120)에 카드정보가 저장되어 있는지 여부를 확인한다.
프로세서(110)는 매립형 카드(120)에 카드정보가 저장되어 있지 않은 경우, 그에 대한 에러를 생성하여 스피커 커넥터(151)를 통해 전송하고, ETCS 스피커(141)를 통해 출력되도록 한다.
프로세서(110)는 통신부(CAN)(130)를 통해 헤드유닛(40)으로 카드발급을 요청하고, 헤드유닛(40)을 통해 데이터를 수신하여 매립형 카드(120)에 카드정보를 저장한다.
프로세서(110)는 카드 발급 및 카드 정보 수신 시 데이터를 암호화하여 처리한다. 프로세서(110)는 카드 발급 및 카드 정보 수신 시, 암호키를 생성하여 전송하고 암호키로 암호화된 데이터를 수신하여 복호화한다. 프로세서(110)는 암호키로 대칭키 및 랜덤키를 생성하고, 수신되는 공개키 및 대칭키를 통해 암호화된 데이터를 송수신한다.
프로세서(110)는 매립형 카드(120)에 카드정보를 저장한 이후에는 공개키를 폐기하고, 대칭키 및 랜덤키를 이용하여 데이터를 암호화하여 처리한다.
프로세서(110)는 발급되는 카드 단위로 대칭키와 랜덤키를 각각 생성하여 데이터를 암호화한다.
프로세서(110)는 카드를 신규로 발급하는 경우 새로운 대칭키와 랜덤키를 생성하여 신규 발급되는 카드의 카드정보를 암호화하여 처리한다.
따라서 매립형 카드(120)에 복수의 카드정보가 등록된 경우, 프로세서(110)는 복수의 카드정보 중 어느 하나를 대표카드로 설정하거나, 헤드유닛(40)을 통해 수신되는 탑승자 프로필에 따라 어느 하나의 카드정보를 이용하여 요금을 결제한다.
프로세서(110)는 복수의 카드정보 각각에 대응하는 복수의 대칭키와 복수의 랜덤키를 저장하여 카드별로 상이한 대칭키와 랜덤키를 사용하여 결제데이터를 암호화하여 처리할 수 있다.
프로세서(110)는 매립형 카드(120)에 카드정보가 등록된 상태에서, 통행료 결제 요청이 수신되면 매립형 카드(120)에 등록된 카드정보를 기반으로 통행료 결제를 진행한다.
프로세서(110)는 요금 결제 장치(ETCS)(30)의 단말정보를 헤드유닛(40)으로 전송한 후 단말정보의 매칭정보를 수신하여 매칭 여부를 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(110)는 차량에 매칭되어 등록된 요금 결제 장차(ETCS)(30)의 단말정보를 기반으로 매칭 여부를 판단하여 부정사용을 방지할 수 있다.
따라서 프로세서(110)는 차량의 시동 시 단말정보의 매칭정보를 수신하여 매칭되는 경우에는 정상결제를 진행하지만, 매칭되지 않은 경우에는 매립형 카드(120)에 등록된 카드정보를 삭제할 수 있다. 여기서, 단말정보는, 차대번호, 매립형 카드 제조번호 및 매립형 카드 ID 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
프로세서(110)는 적어도 하나의 마이크로-프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 데이터 암호화 알고리즘, 카드등록 알고리즘, 요금결제 알고리즘, 및 유효성 검증 알고리즘에 따라 데이터를 처리할 수 있다.
헤드유닛(40)은 요금 결제 장치(ETCS)(30)가 외부와 통신하는 중계장치로 동작한다. 헤드유닛(40)은 통신부(170) 및 결제모듈(Payment)(180)을 포함한다.
통신부(170)는 차량(10)의 내부에서 캔통신(CAN, Communication Area Network)을 통해 데이터를 송수신한다.
또한, 통신부(170)는 유선 또는 무선의 통신방식으로 데이터를 송수신한다. 예를 들어 통신부(170)는 이더넷(Ethernet), 와이파이(WIFI), 블루투스(Bluetooth) 등의 근거리 통신, 이동 통신, 및 시리얼 통신 중 적어도 하나를 포함한다.
결제모듈(180)은 OTA 통신모듈을 통해 OTA서버(카페이 서버)(50)와 통신하여 카드정보를 송수신한다.
카드를 신규 발급하는 경우, 헤드유닛(40)은 OTA 통신모듈을 통해 사용자가 발급한 하이패스 카드정보를 OTA서버(50)로부터 수신받아 결제모듈(Payment)(180)에 저장하고, 차량 내부 통신망(CAN)을 통해 카페이 모듈(210)에 저장된 카드정보를 요금 결제 장치(ETCS)(30)로 전송한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통행료 결제 장치가 연결되는 결제시스템의 구성이 도시된 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 자동차(10)에는 요금 결제 장치(ETCS)(30)와 헤드유닛(40)이 구비되어, 게이트(20) 통과 시 책정되는 요금을, 구비되는 매립형 카드를 이용하여 결제한다.
매립형 카드(120)에 카드정보가 등록되어 있지 않은 경우, 탑승자는 단말(80)을 이용하여 어플리케이션을 통해 카드 발급 서버(90)에 카드 발급을 신청한다.
단말(80)은 어플리케이션(카페이 앱)을 통해 입력되는 카드 발급에 필요한 정보를 카드 발급 서버(90)로 전송한다. 경우에 따라 단말(80)은 요금 결제 장치(ETCS)(30)에 대한 단말정보를 카드 발급 요청 시 전송할 수 있다.
또한, 단말(80)은 OTA서버(50)를 통해 카드 발급 서버(90)에 접속할 수 있다.
카드 발급 서버(90)는 OTA서버(50) 및 도로공사 결제서버(70)와 연동하여 유료도로의 통행료 결제를 위한 카드, 즉 하이패스 카드의 발급을 진행한다.
카드 발급 서버(90)는 발급된 카드 정보를 OTA서버(50)로 전송한다.
또한, 카드 발급 서버(90)는 카드 발급이 완료되면 발급상황에 대한 안내를 단말(80)로 전송한다. 카드 발급 서버(90)는 발급결과를 통지함으로써 하이패스 카드정보의 등록절차를 수행하도록 할 수 있다.
OTA서버(카페이 서버)(50)는 카드사의 카드 발급 서버(90)와 도로공사 결제서버(70) 간에 연동하여, 하이패스 카드의 발급이 요청될 경우 매립형 카드의 카드 ID 등 관련 정보를 카드 발급 서버(90)로 전송하고 카드사로부터 하이패스 카드가 발급되면 하이패스 카드정보를 수신 받아 저장한다.
OTA서버(50)는 헤드유닛(40)이 접속하면 발급된 카드에 대한 안내를 전송하고, 헤드유닛(40)은 발급된 카드 정보를 OTA서버(50)로부터 수신하여 요금 결제 장치(ETCS)(30)로 전송한다.
이때, 요금 결제 장치(ETCS)(30)는 카드 발급 상태를 헤드유닛(40)을 통해 수신하면, 헤드유닛(40)을 통해 OTA서버(50)로 공개키를 요청하고, 대칭키와 랜덤키를 생성한다.
요금 결제 장치(ETCS)(30)는 헤드유닛(40)을 통해 수신되는 공개키를 이용하여 대칭키를 암호화하고, 대칭키를 이용하여 랜덤키를 암호화한다.
요금 결제 장치(ETCS)(30)는 암호화된 데이터, 즉 암호화된 대칭키, 암호화된 랜덤키 및 랜덤키를 헤드유닛(40)을 통해 OTA서버(50)로 전송한다.
OTA서버(50)는 수신되는 암호화된 데이터(암호화된 대칭키 및 암호화된 랜덤키)와 랜덤키에 대하여, 공개키를 이용하여 암호화된 대칭키를 1차 복호화하고, 복호화된 데이터에 포함된 대칭키를 저장한 후, 대칭키를 이용하여 암호화된 랜덤키를 2차 복호화한 후, 수신된 랜덤키와 비교하여 일치 여부를 확인한다.
OTA서버(50)는 랜덤키가 일치하면 대칭키와 랜덤키를 저장하고, 이를 이용하여 카드정보를 암호화한 후 헤드유닛(40)으로 전송한다.
헤드유닛(40)은 요금 결제 장치(ETCS)(30)의 요청에 따라 암호화된 카드정보를 수신하고, 요금 결제 장치(ETCS)(30)로 전송한다.
요금 결제 장치(ETCS)(30)는 헤드유닛(40)을 통해 수신되는 암호화된 카드정보를, 기 저장된 공개키, 대칭키 및 랜덤키를 이용하여 복호화한다.
요금 결제 장치(ETCS)(30)는 복호화된 카드정보를 매립형 카드(120)에 등록한다.
요금 결제 장치(ETCS)(30)는 카드 등록이 완료되면 공개키를 폐기한다.
요금 결제 장치(ETCS)(30)는 요금 결제가 요청되면, 대칭키와 랜덤키를 기반으로 데이터를 처리한다.
한편, 요금 결제 장치(ETCS)(30)는 하나의 카드정보에 하나의 대칭키와 랜덤키가 대응되도록 한다. 요금 결제 장치(ETCS)(30)는 복수의 카드정보가 매립형 카드(120)에 저장된 경우, 카드정보 별로 대칭키와 랜덤키를 각각 생성하여 저장한다.
요금 결제 장치(ETCS)(30)는 복수의 카드정보에 대하여 어느 하나를 대표카드로 설정하거나, 탑승자 프로필에 따라 카드정보를 지정할 수 있다. 요금 결제 장치(ETCS)(30)는 시동이 켜지면, 헤드유닛(40)을 통해 탑승자 프로필을 확인하고 탑승자 프로필에 대응하는 카드정보를 이용하여 요금을 결제한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통행료 결제 장치의 카드정보 전송에 따른 신호 흐름이 도시된 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 단말(80)은 어플리케이션을 실행하고, 입력되는 데이터(S310)를 기반으로 신청서를 생성하여 카드발급 서버(60)로 카드발급을 신청한다(S320).
카드 발급 서버(90)는 발급신청을 접수하고(S340), 심사를 진행한다(S350). 카드 발급 서버(90)는 도로공사 결제서버(70) 및 OTA서버(50)와 연동하여 하이패스용 카드를 발급한다(S360).
카드 발급 서버(90)는 신규카드 발급에 따른 안내를 단말(80)로 전송한다(S370). 단말(80)은 발급완료에 따른 정보를 출력한다(S380). 또한. 카드 발급 서버(90)는 발급된 카드정보를 OTA서버(50)로 전송한다.
헤드유닛(40)은 OTA서버(50)에 접속하고(S390), 신규정보를 요청한다(S400).
헤드유닛(40)은 OTA 통신모듈을 통해 OTA서버(50)와 통신할 수 있다.
OTA서버(50)는 카드발급 정보를 확인하고(S410), 업데이트 정보 및 카드발급에 대한 안내를 포함하는 응답신호를 헤드유닛(40)으로 전송한다(S420).
헤드유닛(40)은 수신되는 응답신호에 대응하여 카드발급 정보를 화면에 표시한다(S430).
헤드유닛(40)은 카드발급 정보를 요금 결제 장치(ETCS)(30)로 전송한다(S440).
요금 결제 장치(ETCS)(30)는 카드정보 수신을 헤드유닛(40)으로 요청하고, 그에 따라 헤드유닛(40)은 OTA서버(50)로 카드정보를 요청한다(S445).
OTA서버(50)는 카드정보를 전송하기 전, 공개키를 발급하고(S450), 헤드유닛(40)을 통해 공개키를 전송한다(S460).
요금 결제 장치(ETCS)(30)는 헤드유닛(40)을 통해 공개키를 수신하여 저장한다. 또한, 요금 결제 장치(ETCS)(30)는, 대칭키를 생성하고(S470), 랜덤키를 생성한다(S480).
요금 결제 장치(ETCS)(30)는 수신된 공개키를 이용하여 대칭키를 암호화하고, 대칭키를 이용하여 랜덤키를 암호화 한다(S490).
요금 결제 장치(ETCS)(30)는 암호화된 대칭키, 암호화된 랜덤키 및 랜덤키를 헤드유닛(40)을 통해 OTA서버(50)로 전송한다(S500).
OTA서버(50)는 수신되는 데이터를 저장하고, 기 발급된 공개키를 이용하여 암호화된 대칭키를 복호화하고, 복호화된 대칭키를 이용하여 암호화된 랜덤키를 복호화한 후 수신된 랜덤키와 비교하여 일치 여부에 따라 암호화 데이터의 유효성을 확인한다.
OTA서버(50)는 신규발급된 카드정보를 공개키, 대칭키 및 랜덤키를 이용하여 암호화한다(S510).
OTA서버(50)는 암호화된 카드정보를 헤드유닛(40)을 통해 요금 결제 장치(ETCS)(30)로 전송한다(S520).
요금 결제 장치(ETCS)(30)는 암호화된 카드정보를 공개키와 대칭키를 이용하여 복호화하고 매립형 카드(120)에 카드정보를 등록한다(S530).
요금 결제 장치(ETCS)(30)는 공개키를 폐기한다.
OTA서버(50)는 요금 결제 장치(ETCS)(30) 또는 통행료 요금의 부정 결제를 방지하기 위하여, 차대번호, 매립형 카드 제조 번호(ID) 및 카드 ID를 조합하여 생성되는 데이터를 차량 및 요금 결제 장치(ETCS)(30)에 매칭해서 저장한다.
카드정보의 카드 제조 번호 (ID)는 매립형으로 요금 결제 장치(ETCS)(30)와 일치하므로 확인절차를 생략한다.
요금 결제 장치(ETCS)(30) 차량 시동 시 헤드유닛(40)에 매립형 카드 제조번호 (ID) 및 카드 ID를 전달하고, 헤드유닛(40)은 이를 OTA서버(50)로 전달한다.
OTA서버(50)는 수신되는 ID를 확인하여 기 저장된 '차대번호 - 매립형 카드 제조 번호 (ID) - 카드 ID' 로 구성되는 정보와 매칭되는지 여부를 확인한다.
OTA서버(50)는 기 저장되어 매칭되는 경우 정상진행하고, 매칭되는 데이터가 존재하지 않는 경우 헤드유닛(40)으로 사용중지 및 삭제 명령을 전송할 수 있다. 그에 따라 매립형 카드(120)에 저장된 카드정보가 삭제된다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 통행료 결제 장치의 데이터 암호화 방법에 따른 신호 흐름이 도시된 흐름도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 요금 결제 장치(ETCS)(30)는 데이터를 암호화하여 카드정보를 수신하고 결제정보를 전송한다.
요금 결제 장치(ETCS)(30)는 카드정보 및 결제정보를 암호화하여 헤드유닛(40)으로 차량내 통신인 캔통신으로 전송하고, 헤드유닛(40)을 통해 암호화된 데이터를 OTA서버(50)로 전송되도록 구간 암호화를 수행한다.
요금 결제 장치(ETCS)(30)는 이을 위해 헤드유닛(40)을 통해 공개키를 OTA서버(50)에 요청한다(S550).
헤드유닛(40)은 OTA서버(50)와의 무선통신을 위한 세션을 설정하고, 세션을 통해 공개키를 요청하는 신호를 전송한다.
요금 결제 장치(ETCS)(30)는 대칭키(RNDNUM1)와 랜덤키(RNDNUM2)가 포함된 암호키(102)를 생성한다(S560).
대칭키(RNDNUM1)와 랜덤키(RNDNUM2)는 랜덤으로 생성된다. 제 1 랜덤키(RNDNUM1)는 대칭키로 사용된다.
대칭키(RNDNUM1)는 32바이트(BYTES)로 생성되고, 랜덤키(RNDNUM2)는 6 바이트(BYTES)로 생성된다.
요금 결제 장치(ETCS)(30)는 헤드유닛(40)의 무선통신을 통해 카드 정보를 송수신하는 경우 해킹의 위험성이 있으므로 암호화를 통해 데이터를 구간 단위로 전송하여 보안을 강화한다.
헤드유닛(40)은 OTA서버(50)로부터 공개키(PUBLIC KEY)(101)를 수신하여 요금 결제 장치(ETCS)(30)로 전송한다(S570).
요금 결제 장치(ETCS)(30)는 공개키를 저장하고, 데이터를 암호화한다(S580).
요금 결제 장치(ETCS)(30)는 공개키를 이용하여 대칭키(RNDNUM1)를 암호화하고, 대칭키(RNDNUM1)를 이용하여 랜덤키(RNDNUM2)를 암호화 한다.
요금 결제 장치(ETCS)(30)는 암호화된 데이터를 헤드유닛(40)으로 전송한다(S590).
요금 결제 장치(ETCS)(30)는 공개키로 암호화된 대칭키((RSA([ISK, IVS], PUBLICK KEY)ZZ ZZ ZZ ZZ), 랜덤키(RNDNUM2 XX XX XX XX), 대칭키로 암호화된 랜덤키((AES128(RNDNUM2, ISK, IV)AA AA AA AA)를 헤드유닛(40)으로 전송한다.
랜덤키는 암호화된 데이터를 확인하기 위한 값으로, 요금 결제 장치(ETCS)(30)는 대칭키에 의해 암호화된 데이터와, 별도의 암호화없이 텍스트 상태의 랜덤키(RNDNUM2)를 각각 전송한다.
OTA서버(50)는 헤드유닛(40)을 통해 수신되는 암호화된 데이터를 수신하여 복호화하고, 공개키, 대칭키 및 랜덤키를 기반으로 카드정보(104)를 암호화하여 헤드유닛(40)으로 전송한다.
카드정보(104)는 요금 결제 장치(ETCS)(30)의 결제정보 등록을 위한 데이터로, 공개키로 암호화된 데이터와, 대칭키로 암호화된 데이터 및 랜덤키를 포함한다.
헤드유닛(40)은 발급된 카드정보를 수신하고(S600), 암호화된 데이터를 요금 결제 장치(ETCS)(30)로 전송한다(S610).
요금 결제 장치(ETCS)(30)는 수신되는 데이터를 공개키 및 대칭키를 이용하여 복호화하고 랜덤키와 비교하여 유효성을 판단한 후, 매립형 카드(120)에 카드정보를 등록한다(S620).
요금 결제 장치(ETCS)(30)는 카드 등록 완료에 따른 응답을 생성하여 전송한다(S630).
요금 결제 장치(ETCS)(30)는 카드정보 등록이 완료되면 공개키를 폐기한다.
탑승자 1인을 기준으로 1개의 카드를 발급할 수 있고, 복수의 탑승자가 존재하는 경우 하나의 차량에 탑승자 별로 카드를 발급하여 등록할 수 있다.
복수의 카드가 등록된 경우 탑승자 프로필에 따라 인증을 통해 카드를 선택할 수 있다.
또한, 등록된 카드는 취소 가능하다. 카드 취소 시, 단말(80)의 어플리케이션을 통해 발급 취소, 또는 취소된 카드의 해지가 가능하다.
카드가 해지되면, 해지정보가 OTA서버(50)를 통해 헤드유닛(40)으로 전송되고, 그에 대응하여 요금 결제 장치(ETCS)(30)는 매립형 카드(120)에 등록된 카드 정보를 삭제한다.
요금 결제 장치(ETCS)(30)는 카드 등록 및 해지 시 각각 암호키(대칭키 및 랜덤키)를 새로 생성하여 카드정보를 암호화하여 처리한다.
따라서, 본 발명은 발급된 카드정보를 암호화하여 차량에 매립된 매립형 카드에 등록하여 게이트 출입 시 산출되는 요금을 자동으로 결제할 수 있고, 카드 삽입 또는 그에 따른 에러를 방지할 수 있어 편의성이 크게 향상된다.
또한, 본 발명은 차량에 설치된 요금 결제 장치(ETCS)가 데이터를 헤드유닛(40)을 통해 송수신하면서, 발급된 카드정보를 수신하는 시점부터 암호화된 데이터를 전송하여 구간 암호화를 구현하고, 카드정보마다 새로운 대칭키와 랜덤키를 사용함으로써 보안을 강화할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
10: 자동차 20: 게이트
30: 요금 결제 장치(ETCS) 40: 헤드유닛
50: OTA서버 80: 단말
110: 프로세서 120: 매립형 카드
130: 통신부 150: 연결부
151: 스피커 커넥터 152: 메인 커넥터
153: CAN 커넥터 160: 전원부

Claims (17)

  1. 게이트와의 통신으로 통행 요금을 결제하는 요금 결제 장치(ETCS); 및
    상기 요금 결제 장치의 데이터를 OTA서버와 통신하기 위한 헤드유닛; 을 포함하고,
    상기 요금 결제 장치는,
    상기 통행 요금의 결제를 위한 카드정보가 저장되는 매립형 카드; 및
    상기 헤드유닛을 통해 상기 OTA서버에 접속하여 상기 카드정보에 대한 발급정보를 확인하고, 상기 카드정보를 암호화하기 위한 암호키를 생성하여 상기 헤드유닛을 통해 상기 OTA서버로 전송하고, 상기 헤드유닛을 통해 상기 OTA서버로부터 상기 암호키에 의해 암호화된 상기 카드정보를 수신하여 복호화한 후 상기 매립형 카드에 등록하는 프로세서; 를 포함하는 차량의 통행료 결제 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 카드정보에 대한 상기 발급정보가 확인되면, 상기 헤드유닛을 통해 상기 OTA서버로 공개키를 요청하고, 상기 암호키를 생성하여 상기 헤드유닛을 통해 상기 OTA서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 차량의 통행료 결제 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 암호키에 포함되는 대칭키와 랜덤키를 랜덤 생성하고,
    상기 공개키를 이용하여 상기 대칭키를 암호화하고,
    상기 대칭키를 이용하여 상기 랜덤키를 암호화하며,
    암호화된 데이터와 상기 랜덤키를 상기 OTA서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 차량의 통행료 결제 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 OTA서버로부터 수신되는 상기 카드정보를 상기 공개키 및 상기 대칭키를 이용하여 복호화하고, 상기 랜덤키를 이용하여 유효성을 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 통행료 결제 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 대칭키를 이용하여 암호화된 랜덤키를 복호화하고, 복호화된 랜덤키와 상기 랜덤키를 비교하여 일치하는 경우 유효한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 통행료 결제 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 카드정보가 갱신되는 경우, 새로운 카드를 발급하는 경우 및 기 등록된 카드를 해지하는 경우 중 어느 하나의 경우, 상기 암호키를 신규 생성하는 것을 특징으로 하는 차량의 통행료 결제 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 매립형 카드에 상기 카드정보를 등록하면 상기 공개키를 폐기하는 것을 특징으로 하는 차량의 통행료 결제 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 프로세서는 차량의 시동이 켜지면, 상기 헤드유닛으로 신규 정보의 확인을 요청하고,
    탑승자의 프로필 정보를 수신하여, 상기 복수의 카드정보 중 상기 프로필에 매칭되는 카드정보를 이용하여 상기 통행 요금을 결제하는 것을 특징으로 하는 차량의 통행료 결제 장치.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 매립형 카드에 복수의 카드정보가 저장되는 경우, 상기 복수의 카드정보에 각각 대응하는 암호키를 저장하는 것을 특징으로 하는 차량의 통행료 결제 장치.
  10. 게이트와의 통신으로 통행 요금을 결제하는 요금 결제 장치(ETCS)의 프로세서가, 헤드유닛을 통해 OTA서버와 통신하여 카드정보의 발급을 확인하는 단계;
    상기 프로세서가 상기 카드정보를 암호화하기 위한 암호키를 생성하고, 데이터를 암호화하는 단계;
    상기 헤드유닛을 통해 암호화된 데이터를 상기 OTA서버로 전송하는 단계;
    상기 프로세서가 상기 헤드유닛을 통해, 상기 OTA서버로부터 상기 암호키에 의해 암호화된 카드정보를 수신하는 단계;
    상기 암호키를 이용하여 암호화된 상기 카드정보를 복호화하는 단계; 및
    상기 프로세서가 상기 카드정보를 매립형 카드에 등록하는 단계; 를 포함하는 차량의 통행료 결제 장치의 동작방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 데이터를 암호화하는 단계는,
    상기 프로세서가 상기 헤드유닛을 통해 상기 OTA서버로 공개키를 요청하여 상기 공개키를 수신하는 단계; 및
    랜덤으로 대칭키 및 랜덤키를 생성하는 단계; 를 포함하고,
    상기 암호키는 상기 대칭키와 상기 랜덤키를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 통행료 결제 장치의 동작방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 데이터를 암호화하는 단계는,
    상기 공개키를 이용하여 상기 대칭키를 암호화하는 단계;
    상기 대칭키를 이용하여 상기 랜덤키를 암호화하는 단계; 및
    상기 암호화된 데이터와 상기 랜덤키를 상기 OTA서버로 전송하는 단계; 를 더 포함하는 차량의 통행료 결제 장치의 동작방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 OTA서버로 전송하는 단계 후,
    상기 OTA서버가, 상기 공개키를 기반으로 상기 대칭키를 복호화하고, 상기 대칭키를 이용하여 랜덤키를 복호화한 후, 상기 랜덤키와 복호화된 랜덤키를 비교하여 유효성을 검증하는 것을 특징으로 하는 차량의 통행료 결제 장치의 동작방법.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 카드정보를 상기 매립형 카드에 등록하는 단계 후,
    상기 프로세서가 상기 공개키를 폐기하는 단계; 를 더 포함하는 차량의 통행료 결제 장치의 동작방법.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 카드정보를 삭제하거나 신규카드를 발급하는 경우, 상기 암호키를 신규 생성하는 단계; 를 더 포함하는 차량의 통행료 결제 장치의 동작방법.
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 매립형 카드에 복수의 카드정보가 저장된 경우, 대표 카드를 설정하는 단계; 를 더 포함하는 차량의 통행료 결제 장치의 동작방법.
  17. 제11 항에 있어서,
    상기 매립형 카드에 복수의 카드정보가 저장된 경우, 차량 시동 시, 상기 헤드유닛으로 탑승자 프로필을 요청하는 단계; 및
    상기 탑승자 프로필에 대응하는 카드정보를 대표카드로 설정하는 단계; 를 더 포함하는 차량의 통행료 결제 장치의 동작방법.
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