현대 차량 내부 네트워크는 ECU라고 불리는 소형 전자제어 장치로 구성되어 있다. 과거에는 주행 중인 차량의 내부 네트워크에는 접근할 수 있는 방법이 없었고, 따라서 차량 내부 네트워크 폐쇄적인 환경으로 인식되었으며 이로 인하여 내부 네트워크를 구성하고 통신하는 기기간의 인증기법이 존재 할 필요가 없었다. 하지만 현재 통신기술이 발전함에 따라 차량 내부 네트워크에 접근할 수 있는 다양한 방법이 등장하였고, 이로 인하여 발생할 수 있는 차량내부 네트워크를 구성하는 ECU간의 기기인증 문제에 대하여 관심이 집중되고 있다. HB-Family 기법은 RFID 환경에서 대표적인 경량인증기법이며, RFID 환경은 차량 내부 네트워크와 비슷한 제약사항을 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 ECU의 약한 연산처리 능력과 CAN 프로토콜의 제한적인 메시지 전송량을 고려하여 효율적인 기기 인증을 수행하기 위해 HB-Family 경량인증기법을 차량 내부 CAN에 적용하는 방법을 제안한다. 제안하는 방법을 적용한 인증기법의 가용성과 효율성을 평가하기 위해 DSP-F28335 Device기반의 성능평가를 수행한 결과 실험 환경에 따라 수행속도를 최소 10%에서 최대 36%의 속도를 향상 시킬 수 있었으며, 이를 차량 내부 네트워크의 다양한 측면에서 분석한다.
최근 차량 내부의 전자 제어장치에 대한 운전자의 편의성 및 안전성의 요구 수준이 높아지고 있으며 이러한 수요자의 요구를 만족시키기 위하여 자동차 업계에서도 첨단식 편의기능을 갖춘 자동차의 개발에 많은 초점을 모으고 있는 추세이다. 이에 대응해 차량 내부의 전자시스템 사이에 상호 통신을 위한 차량용 네트워크 기술도 빠르게 발전하고 있다. 특히 대용량 데이터를 고속으로 전송할 수 있도록 높은 대역폭을 제공하는 차량용 광 네트워크가 주목 받고 있으며 현재 일부 차량에 도입되어 양산되고 있는 추세이다. 이러한 기술적 변화에 맞춰서 본 연구에서는 차량용 광 통신 네트워크 표준인 "MOST"의 백본망을 구축하여 무선 이동 단말기 보드(MV Board)를 통해 MOST 광 네트워크에 연결되어 있는 여러 장치들에 대한 다양한 정보를 수신할 수 있고 MOST네트워크 동작 및 운영상태를 확인해 볼 수 있는 시스템을 구성하였다.
최근 차량 내부의 전장장치 사이에 운전자의 편의성의 요구 수준이 높아지고 있으며 이에 대응해 상호통신을 위한 차량용 네트워크 기술이 빠르게 발전하고 있다. 이에 따라 이들 인포테인먼트 시스템 중 최적화된 내부 통신기술이 필요하게 되었다. 차량용 네트워크인 MOST(Media Oriented Systems Transport)는 오디오, 비디오 신호를 동기적으로 전송할 수 있는 자동차용 멀티미디어 시스템에 가장 광범위 하게 사용되고 있는 네트워크이며 넓은 대역폭과 오디오, 비디오 데이터의 실시간 전송 및 코딩을 지원한다. Windows CE는 다양한 라이브러리를 지원함으로써 다양한 GUI 및 네트워크 프로젝터 개발이 가능하다. 이러한 기술적 변화에 맞춰서 본 논문에서는 Windows CE 6.0 기반의 보드와 차량용 인포테이먼트 네트워크인 MOST 네트워크를 이용하여 MOST 네트워크 상태를 관리할 수 있고 MOST 네트워크 동작 및 정보, 상태 등 다양한 정보를 한눈에 확인할 수 있는 시스템을 구성하였다.
차량 기술의 발전으로 커넥티드 및 자율주행 차량 환경과 같은 차량 기술의 발전은 운전자에게 편의와 안전을 위한 기능을 제공한다. 하지만 이러한 장점들에도 불구하고 사이버 공격의 다양한 취약점 노출되어 있다. 최근까지 자동차 내부 네트워크로써 가장 널리 사용되는 통신기술인 CAN(Controller Area Networks) 통신은 대부분 차량의 동력을 담당하는 역할을 하다보니, 보안 문제의 중심에 서게 될 수 있다. 다양한 이기종 네트워크에서 구성된 가상화 기반의 사이버 훈련 프레임워크에 대해 설명하고자 한다. 이러한 사례 연구는 차량에 대해 물리적인 실험 환경에서의 모의침투와 같은 테스트가 어렵고, 보안과 안전이 함께 고려되어야 하는 특수성을 가진 차량 내부 네트워크의 사이버 훈련 프레임워크 설계에 도움을 줄 것이다. 본 논문에서는 가상화 개발환경 구축 사례 조사, 가상화 개발환경 구현과 차량의 공격 시나리오 및 탐지 프레임워크의 동향을 설명한다.
본 연구의 목적은 네트워크에 과포화가 발생했을 경우 차량들이 경험하는 총지체를 최소화시키기 위하여 내부미터링을 이용한 신호제어 알고리즘을 개발하는 것이다. 본 연구에서는 네트워크의 총지체를 계산하기 위하여 네트워크 상에 차량의 진입 및 진출을 검지할 수 있는 검지 시스템을 설치하였고 차량군 분산 모형을 이용하여 링크상에서 차량의 흐름을 추적하였다. 이어서 차량추적을 통하여 네트워크에서 모든 링크의 대기행렬 길이를 계산하였고 이를 이용하여 전체 네트워크의 정지지체를 구하고, 시공도를 이용하여 정지지체를 접근지체로 변환하였다. 계산된 지체를 기반으로 계산된 지체를 최소화 할 수 있는 내부미터링수준을 도출하는 알고리즘에 대하여 제안하였다. 본 연구에서 제시한 알고리즘의 효과성을 입증하기 위하여 미시적 모의실험 도구인 VISSIM을 이용한 모의실험을 실시하였다. 그 결과 본 연구에서 제시한 알고리즘을 가상 네트워크에 적용할 경우 차량들이 경험하는 평균지체는 82.3초/대로써 COSMOS 방식의 89.9초/대나 TOD 방식의 99.1초/대보다 낮은 값이 도출되었다. 이것은 본 연구에서 제시한 알고리즘이 과포화 네트워크의 신호제어에 효과적이라는 것을 나타내준다.
차량 내부 네트워크는 LIN, CAN, FlexRay와 같은 제어 네트워크와 MOST와 같은 멀티미디어 네트워크가 있으며 이 내부 네트워크와 연결해 서비스를 사용하는 RF 통신으로는 대표적으로 블루투스, GSM, NFC가 있다. 그러나 능동 안전 시스템과 같은 지능형 기술의 지속적인 도입과 기계, 유압식 기기의 전자화에 따른 네트워크상의 통신량이 급격히 증가하면서 네트워크의 규모 및 통신 복잡도 등이 증가하고 있다. 따라서 차량 내/외부 네트워크의 최적화, 최소화 문제가 반드시 해결되어야하는 문제로 떠오르고 있다. 또한 이러한 통신환경이 갖추어진 이후에도 무선통신 기술의 성능향상 및 통신기술과 응용 서비스 분야와의 연계, 그리고 통신서비스를 위한 사업 모델 개발이 요구되는 등 앞으로 해결 해야하는 문제는 여전히 많이 남아 있다고 할 수 있다. 본 논문에서는 지능형 자동차의 RF 통신서비스에서 발생할 수 있는 지능형자동차의 보안위협 요소를 분석하고자 한다.
An educational network system based on CAN protocol internal to a passenger ground vehicle has been developed. The developed network system has been applied to a commercial plug-in electrical vehicle and verified the educational applicability. To apply this in-vehicle network technology based on CAN, a suitable electric vehicle has been chosen and a CAN network structure has been designed, developed and manufactured. Since the commercial electric vehicle chosen as a test bed has its own proprietary electric network, we explain how the original electric network has been utilized and how the new network system has been designed. The developed network system on a real vehicle has been tested to show the applicability and the performance. Finally, the system has been applied at few classrooms to demonstrate how the in-vehicle network system works and to teach how to analyse the CAN signals. The developed system proven to be effective for educational purpose.
최근 차량에 대한 관심이 높아지면서 차량 내부에 추가되는 장치나 시스템들이 많아지고 있다. 엔터테인먼트 장치와 더불어 네비게이션, GPS, 블랙박스 등의 다양한 기기의 장착이 요구되어지고 있다. 이러한 차량 시스템들은 높은 대역폭을 지원하는 차량용 네트워크 기술을 요구한다. MOST는 최근 차량 멀티미디어 네트워크로 높은 인지도를 얻고 있다. 차량용 장치들의 증가는 사용자의 편의를 제공하지만 장치간의 연결 문제 발생과 노후화의 문제가 발생 시 심각한 오류를 발생 할 수 있다. 이러한 문제점들을 사전에 예방하기 위해서는 네트워크에 연결되어 있는 장치들의 상태를 실시간으로 점검하고 진단하여야 한다. 본 논문에서는 MOST를 기반으로 한 기존의 유선 방식의 진단시스템을 무선 방식으로 사용하여 사용자가 MOST 네트워크를 진단하고 제어하는데 있어 움직임의 제한이나 불편함에서 벗어나 편리성에 크게 기여할 것으로 판단된다.
차량 기술이 발전함에 따라 차량 내부에는 많은 수의 ECU(Electronic Control Unit)가 탑재되고 있다. 차량 내부에 탑재된 ECU간의 통신은 CAN(Controller Area Network)을 통해 이루어진다. CAN은 높은 신뢰성을 갖기 때문에 안전한 차량통신을 지원한다. 하지만 별도의 보안메커니즘이 적용되어 있지 않기 때문에, 많은 취약점을 내포하고 있다. 최근 연구에서는 CAN의 취약점을 이용한 공격이 제시되고 있다. 본 논문에서는 이동 통신망을 이용한 차량 내부 네트워크에 대한 원격공격 모델을 제시한다. 또한 차량 내부 메시지의 기밀성과, 무결성을 보장하면서 동시에 리플레이 공격을 방지할 수 있는 안전한 차량 내부 네트워크 메시지 인증 메커니즘을 제시한다.
CAN(Controller Area Network)은 차량내부의 제어하기 위하여 디바이스, 센서, 액츄에이터 등을 연결하는 비동기 직렬버스 네트워크이다. 이 CAN은 ECU들 사이에 통신을 위해 효율적으로 사용되고 있다. 또한 CAN은 엔진 진단, ABS, 에어백 등과 같은 메시지를 전송하며 창문 조작, 전조등 등의 제어 명령들을 전송한다. 본 논문에서는 차량 네트워크 환경으로부터 차량상태를 WiFi 통신을 이용하여 운전자에게 스마트폰으로 제공하는 시스템을 구현하였다. 또한 차량의 연비관리, 차량 관리하는 차계부, 블랙박스 기능이 포함된 안드로이드 애플리케이션을 구현하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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