Development of Mobile Monitoring System for Home Security

홈 시큐리티를 위한 모바일 모니터링 시스템 개발*

왕 종 수**ㆍ서 두 옥***

De ve l opme ntofMobi l eMoni t or i ngSys t e m f orHomeSe c ur i t y

Wang, Jong SooㆍSeo, Doo Ok

<Abstract>

Network industry iscomplex combined with variousfieldsofindustry,such as communication,broadcast,construction,and home appliances.Moreover,it's fairly lucrativesincethegrowth industry makeslotsofadded values,interacting with the others.Thenetworkindustry,usuallycalled‘Ubiquitous’,connectssomehomeappliances andmakesanintegratedsystem thatyoucanusethem withwheneverandwherever.A demandfornetworksecurity,however,hasskyrocketedduetotherelativelylow safety.

It'sbeenexpectedthatthemarketofhomesecurityisgoingtobegrownupnearly30 percenteveryyear.Recently,analogsurveilancecamerashavebeenreplacedwithdigital ones,andtheywillbeprovidingstrongersecurityservicestakingadvantageofmutual interactionwithrelatedindusties.Inthispaper,amobilemonitoringsystem forhome securityisproposed,whichmakesitpossibletosuperviseallhomeapplianceswherever you're,usingtheconventionalwired/wirelessnetworkinfra.

Key Words : Ubiquitous Home Networking, Home Security System, Mobile

Ⅰ. 서론

최근 정보화의 급속한 발전에 따라 단독형 정보화,네 트워크 정보화,광대역 정보화를 거쳐 유비쿼터스 정보 화로 진화하고 있다.이에 따라 도시 생활의 패러다임도 크게 변화하여 기존 도시의 구성요소인 산업경제,교통, 환경,문화 관광,교육,보건 위생,행정 서비스 등 각 요 소들을 유비쿼터스 기반 기술을 활용하여 서로 연계하고

* 이 논문은 2007년도 서일대학 학술연구비의 지원에 의해 연구 되었음.

** 서일대학 인터넷정보과 교수

*** 광운대학교 컴퓨터과학과 박사과정 수료

통합함으로써 언제 어디서나 쉽고 편리하게 생활하는 미 래형 첨단 기능도시가 제안되고 있다.이처럼 생활의 정 보들이 디지털로 집적되고 소비자들은 점점 더 편리하 고,안전하고,쾌적하고,건강한 생활을 향유하기를 원함 에 따라 생활 가전들 또한 정보화시대에 걸 맞는 변화가 요구되어지고 있다.생활가전 제품들은 기존의 정해진 기기의 역할만을 담당하는 것과는 달리 임베디드와 네트 워크 기술을 접목하여 각각의 제품들이 사용자의 편의에 따라 언제 어디서나 접근이 가능하여 해당 제품을 제어 할 수 있게 된다[1].

홈 네트워크 산업은 통신,방송,가전,건설,콘텐츠 등

다양한 분야가 융합된 복합 산업이며 산업간 연계 효과 를 통해 시장에서 막대한 부가 가치를 창출할 수 있는 성장 산업이다.DTV,인터넷냉장고 등 정보가전이 유무 선 네트워크로 연결되어 언제 어디서나 이용자가 원하는 서비스를 제공하는 미래 가정환경을 말한다.

국내에서는 3~4년 전부터 대형건설업체들이 홈 네트 워크 분야에 투자를 하면서 시장선점을 위한 경쟁이 치 열해 지고 있다.하지만 이와 관련한 건축 및 설계 기준 이 없어 건설교통부는 2006년에 관련 제도를 정비하고 표준화를 이루어 홈 네트워크 산업의 활성화와 유비쿼터 스 주택 환경변화를 통한 주거복지 실현을 위해 관련 기 기 및 장비,정보문화시설,건축설계 지침 등을 내년 중 정할 계획이다[2].

사회적으로 사무실 및 상가 등 공공장소에 대한 범죄 행위가 빈번하게 발생하고 있으며,또한 빈집에 대한 무 단침입 증가하고 있다.또한 주 5일제의 보편화에 따른 주택 경비의 필요성이 증가되고 있으며 개인 사생활 보 호를 중요시 여김에 따라 보안장비에 관심이 증가하고 있는 추세이다.

이와 같은 사회적 배경에 따라 홈 네트워크 산업에서 보안의 중요성은 더욱 증대되고 있다.치안 및 재산피해 에 대한 불안감 고조로 인해 보안장비 수요는 증가하고 있으며,가정방범 시장은 매년 30% 이상 증가할 전망이 다.기존 아날로그형태의 CCTV에서 디지털 형으로 전환 될 추세이며 정보통신서비스와 보안 서비스가 융합되어 빠른 성장세를 보일 것으로 보인다.

따라서 본 논문에서는 기존의 유무선 네트워크 인프 라를 이용하여 사용자가 외출 시 가정 내 시설물의 상황 을 실시간으로 확인할 수 있도록 지원할 수 있는 홈 시 큐리티를 위한 모바일 모니터링 시스템을 설계 및 구현 하였다.2장에서는 홈 네트워크 관련연구를 살펴보고,3 장에서는 홈 시큐리티를 위한 모바일 모니터링 시스템의 설계 및 구현을 한다.4장에서는 결론 및 향후 연구되어 져야 할 내용들을 논한다.

Ⅱ. 관련연구

2.1 홈 네트워크 보안 기술 동향

홈 네트워크는 인터넷과의 연결로 인하여 인터넷에서 발생되고 있는 다양한 사이버공격에 그대로 노출 되어 있 어 해킹,악성코드,웜 및 바이러스,DoS공격,통신망 도ㆍ 감청 등에 보안취약성을 갖고 있다.따라서 인터넷을 통 한 사이버공격에 대응하기 위해서 대부분의 보안기능을 홈 게이트웨이에 집중,구현하여 안전성을 강화하는 형태 로 기술개발이 이루어지고 있다.현재까지 보안기능이 탑 재된 다양한 상용 홈 게이트웨이 제품이 개발되어 시판되 고 있다.홈 게이트웨이는 댁외의 공중망과 댁내의 홈 네 트워크를 연결하는 입구로서 외부의 불법 침입에 대해 일 차적인 대응 방안을 제공한다는 개념에서 최우선 적으로 보안기능이 탑재되고 있으며,홈 게이트웨이에 탑재된 대 표적인 보안기능에는 firewall,VPN 등이 있다[3].

2.1.1 홈 시큐리티

오늘날 고령화 사회의 도래 및 여성의 사회진출이 늘 어가고 동시에 흉악범죄가 증가하고 있다.이에 따른 사 람들의 위기관리에 대한 관심이 높아지고 있어 안전,안 심에 대한 생각도 꾸준히 바뀌고 있다.첨단 도난방지기 계의 수요가 날로 증대하고 있는 현상은 하루가 다르게 지능화되는 강력범죄와 사회의 불신만연 풍조에 대한 대 응인 것이다.불안감에 짓눌린 현대인들은 각종 안전,보 안제도에 가입하기도 하는데,이에 따른 가정의 안전 및 경비를 담당하는 홈 시큐리티(HomeSecurity)는 점점 그 중요성을 더해가고 있다.

-네트워크 서버(네트워크 카메라):네트워크 영상 전 송을 위한 장비로는 카메라가 내장된 일체형과 카메 라와 분리된 분리형이 있다.카메라와 분리된 네트 워크 서버 장비의 경우 카메라를 연결해 사용할 수 있다.이와 같은 네트워크 카메라의 경우 장비 내에

<그림 1>교차 개발 환경 아날로그로 입력되는 영상신호를 디지털로 바꾸어

주는 A/D 컨버터,디지털화 된 영상을 압축하기 위 한 H/W 혹은 S/W 압축 코덱,압축된 데이터를 네 트워크를 통해 전송하거나 제어장비 및 센서와 통신 하기 위한 통신 모듈 등으로 구성되어 있다.

2.1.2 도어락 시스템

디지털 도어락은 기존의 열쇠방식에 비하여 지문인식, 카드식,비밀번호식 등을 사용하여 열기 때문에 훨씬 보 안이 뛰어나고 사용하기 편리하다.

도어락의 형태는 크게 도어락 자체에 손잡이가 달려 있는 주키 형태와 기존의 손잡이가 있는 문에 별도로 설 치 할 수 있는 보조키 형태가 있다.

-주키형 도어락 :제품 자체에 손잡이가 달린 형태로 사용하려는 문에 손잡이가 없어도 사용이 가능한 제품이다.

-보조키형 도어락 :제품 자체에 손잡이가 달려 있지 않은 형태로 손잡이가 있는 문에 별도로 설치하여 사용하며,손잡이가 없는 문에는 사용이 불가능한 제품이다.

도어락의 보안방식은 크게 버튼식,카드식,지문 인식 의 방식을 볼 수 있다.

-버튼식 :비밀번호를 누르는 방식으로 따로 열쇠를 소지 하지 않아도 사용이 가능한 제품이며,키(터치 키,보조키,스틱 키,시계형 키)겸용과 리모컨,카드 겸용 제품이 있습니다.안전성이 뛰어나며 일반적으 로 많이 사용한다.

-카드식 :교통카드나 교통가드 스마트 칩이 내장된 핸드폰,시계 등을 등록하여 사용하는 제품으로 휴 대가 간편하고 어떤 문에도 설치가 가능하고 무단 복제가 불가능하며 전기 전선 및 전원장치가 필요 없으며 안전성이 뛰어나다.

-지문인식 :등록된 지문만 허용하는 제품으로 비밀

번호 분실,카드키나 열쇠의 분실 복제로 인한 도난 의 염려가 없어 매우 안전하며,사용 장소에 따른 인원을 고려하여 선택한다.

2.2 교차 개발환경

임베디드 시스템을 개발하는 경우 해당 임베디드 시 스템(타겟 시스템)에서 수행될 프로그램을 직접 임베디 드 시스템에서 개발하기는 어려우므로 풍부한 개발 환경 이 갖추어진 호스트(주로 PC)에서 타겟 시스템과 비슷한 환경을 만들어 놓고 빠른 작업을 수행하게 된다.이 때호 스트의 CPU는 타겟 시스템의 CPU와 다르므로 호스트 에서 타겟 시스템의 CPU에 맞는 목적코드를 생성해 주 어야한다.이를 위해서 crosscompiler(툴 체인)등의 교 차개발환경이 필요하게 된다[4,5].

2.3 GUI를 위한 QT

QT는 GUI(GraphicUserInterface)를 위한 Trolltech사 에서 만든 CrossPlatform 툴 킷이다.QT는 다음과 같은 주요 특징을 가지고 있다.첫 번째로 16비트인 유니코드를 완벽히 지원하고,다양한 ISO변환규격과 지역화를 지원하 여 인터페이스에 사용되는 모든 문장은 메시지 변환 테이 블을 통해 해당지역 언어로 변경 가능하다.두 번째로 250 여개의 C++클래스를 지원하며 각 클래스에는 GUI를 위 한 함수와 템플릿 기반의 collesction,serialization,파일, I/O 장치,디렉터리 관리 및 다양한 종류의 API를 지원한 다.세 번째로 C++로 만들어져 있기 때문에 기존의 C개 발 방식에 비해 훨씬 쉽고,기능 확장이 편리하다.네 번째

<그림 2>리눅스 디바이스 드라이버 <그림 4>시스템 시나리오

<그림 3>시스템 전체 구성도 로 QT라이브러리는 모듈화와 구성물을 재활용 가능하도

록 초점을 맞춰서 설계되었다.다섯 번째로 MS윈도우에서 유닉스까지 다양한 플랫폼을 지원한다.마지막으로 이벤트 처리 모델,객체 간 통신이 가능하다[6,7].

2.4 디바이스 드라이버

디바이스 드라이버는 물리적인 하드웨어 장치를 다루 고 관리하는 소프트웨어이다.사용자 어플리케이션이 system callinterface를 통해 드라이버에게 요청을 하면, 드라이버는 하드웨어를 구동시켜서 목적을 달성 하고 majornumber,minornumber를 이용해 각각의 devices ISR(InterruptServiceRoutine)을 통하여 사용자 레벨의 작업(task)에게 결과를 전달하게 된다.결과적으로 디바 이스 드라이버는 디바이스와 시스템 메모리 간에 데이터 의 전달을 담당하는 커널의 내부기능이다[8,9].

Ⅲ. 시스템 설계 및 구현

본 논문의 홈 시큐리티를 위한 모바일 모니터링 시스 템은 타켓 보드(PXA255-Pro3)에서 구현 실험 후 필요한 디바이스만을 갖춰 초소형화 된 후 가정 문 앞에 부착되

게 된다.홈 시큐리티를 위한 모바일 모니터링 시스템은 감시 카메라와 USB인터페이스로 연계되어 있어 영상의 변화를 체크하여 작동하며,사용자는 LCD 터치 스크린 을 이용하여 사용자마다 각기 다른 개인 비밀번호를 통 하여 가정에 들어가게 된다.하지만 이러한 경로만으로 는 사건 발생 시 도어락 시스템이 어떠한 조치도 취할 수 없기 때문에 출입 로그를 기록하고 이 때 카메라로 얻어진 스틸 샷과 로그파일을 홈 게이트웨이에 전송하게

<그림 5>로긴 초기화면

<그림 6>인증 화면

<그림 7>로그 데이터 된다.이렇게 침입자 발생 시 시스템에서는 물론 홈 서버

에서 경보가 울리고 경찰과 주인에게 연락 되고,홈 서버 에 남겨진 기록으로 범인 검거에 힘이 될 수 있는 시스 템이다.<그림 3>과 <그림 4>에서는 전체적인 시스템 구 성도와 시스템 시나리오를 보여주고 있다.

3.1.1 시스템 기능

1)서버 관리 프로그램

-네트워크에 연결된 기기를 제어하고 각 장비 제어 시 처리 결과 등을 받아와 GUI상에 나타내며 원격 제어 프로그램에 전달해 주는 역할을 한다.

2)도어락 프로그램

-HUINS사의 PXA255-Pro3보드로 디지털 도어락 인 터페이스를 구축한다.

-사용자 인증 및 출입 관리 기능 -음성 메모 기능

3.2 시스템 구현

홈 시큐리티를 위한 모바일 모니터링 시스템은 HUINS사의 PXA 255-Pro3보드로 에뮬레이션 하였으며, 도어락 시스템은 다른 가전제품과 함께 윈도우 기반 홈 서버(게이트웨이)와 통신하게 된다.

홈 시큐리티를 위한 모바일 모니터링 시스템에서는 출입 내역을 기록함으로써 불법적인 수단으로 비밀번호 를 얻어서 들오는 시간과 사진을 파악할 수 있다.네트워 크가 두절되어 홈 서버와 통신할 수 없는 경우에도 도어 락 시스템 자체에 비밀번호와 같은 중요자료를 가지고

있어 기본적인 작동이 가능하다.또한 로그 데이터나 사용자 데이터는 도어락 시스템과 서버 모두 가지고 있 기 때문에 한쪽의 데이터가 망가져도 복구 가능하고 기 기변경 시 유리하다.

3.2.1 도어락 시스템

3.1절에서 설계된 환경을 통해 구현된 홈 시큐리티를 위한 모바일 모니터링 시스템을 이용하여 시스템 환경에 접속할 수 있다.<그림 5>는 방문 초기 화면을 보여준다.

<그림 6>은 방문과 출입 모드를 통하여 출입과정을 보여주는 화면을 보여준다.홈 서버로부터 받은 데이터 에 저장된 유저목록을 읽어와 유저를 선택 후 개별 비밀 번호를 터치 스크린으로 입력하면 인증이 이루어진다.

<그림 7>은 인증 후에 출입 로그 데이터와 실내,실외 사용자가 보여준다.외출 사용자가 저장한 메시지를 재 생하는 화면이다.

<그림 9>홈 서버 시작 접속 화면

<그림 10>홈 서버 관리자 접속 화면

<그림 8>외출 시 녹음 기능

<그림 8>은 외출시 로그아웃 과정이다.이 과정에서 외출한 사용자의 목록이 나타나며 사용자를 터치스크린 으로 선택 후 녹음버튼을 누르면 음성 메시지를 남길 수 있다.

3.2.2 홈 서버 관리 프로그램

<그림 9>와 <그림 10>은 홈 서버의 시작 및 로그인 화면으로 화상 수신 상태를 보여주고 있으며,관리자 및 계정 로그인 화면을 보여주고 있다.

Ⅳ. 결론 및 향후 과제

기존의 보안 시스템은 별도의 장소와 장비 그리고 전 문요원을 필요로 하기 때문에 인원 관리 및 비용적인 측 면이 많이 소요된다.하지만 본 논문에서 구현한 홈 시큐 리티를 위한 모바일 모니터링 시스템은 기존 네트워크 인프라를 이용하여 휴대폰과 PDA를 연동한 알람 서비 스와 원격제어 서비스 등의 부가적인 서비스를 창출 할 수 있다.또한 APT등 공동주택의 각종 사고와 범죄 예 방 및 사전 예방효과를 가져올 수 있으며,기존 시큐리티 시스템의 인력과 비용을 절감함으로써 좀 더 효율적인 무인전자경비 시스템을 운용할 수 있다.

향후 연구계획으로는 각종 센서 장비들을 통해 홈 서 버 게이트웨이와 통신하면서 능률적인 홈 시큐리티 시스 템이 이루어질 수 있도록 확장하고자 한다.

참고문헌

[1] 전호인,“디지털홈 기술 및 표준화 동향”,TTA 저 널 제88호,August2003.

[2] 조병선,하영욱,“홈네트워킹 주요 사업자 분석 및 향후 전망” 전자통신동향 분석 제19권 01호, February2004.

[3] 이덕규,김도우,한종욱,“홈네트워크 보안 기술 및 표준화 동향”, 전자통신동향 분석 제23권 4호, August2008.

[4] HunisInc.,“인텔 PXA255를 이용한 임베디드 시스 템 개론”,HUNIX,2005.

[5] 박재호,“IT EXPERT 임베디드 리눅스”,한빛미디 어,2004.

[6] MatthiasKalleDalheimer,“ProgrammingwithQt, 2ndEdition“,한빛미디어,2002.

[7] Korone.net,“http://korone.net/qt.php”.

[8] 이해영,“리눅스 디바이스 드라이버 (개정3판)”,한

왕 종 수 Wang, Jong Soo

1998년 3월 ~ 현재

서일대학 인터넷정보과 교수 2003년 9월 광운대학교 컴퓨터과학과

(박사수료)

1993년 3월 광운대학교 전자계산학과 (이학석사)

1984년 3월 중앙대학교 전자계산학과 (이학사) 1995년 3월 ~ 1998월 2월

세우시스템 기술연구소 연구실장

관심분야 : u_Health, USN, WBAN E-mail : [email protected]

서 두 옥 Seo, Doo Ok

2004년 9월 ~ 현재

광운대학교 컴퓨터과학과 박사과정수료

2004년 2월 광운대학교 컴퓨터과학과 공학석사 2002년 2월 광주대학교 컴퓨터학과 공학사

관심분야 : u_Health, USN, WBAN E-mail : [email protected]

논문접수일 : 2009년 2월 20일 수 정 일 : 2009년 3월 3일 게재확정일 : 2009년 3월 7일

빛미디어,2005.

[9] 유영창,“IT EXPERT 리눅스 디바이스 드라이버”, 한빛미디어,2004.

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