[논문]리버스 터널링을 이용한 차량용 CCTV 영상 통합 관리 시스템

양선진; 박재표; 양승민

doi:10.7236/jiibc.2019.19.5.19

리버스 터널링을 이용한 차량용 CCTV 영상 통합 관리 시스템
Integrated Management System for Vehicle CCTV Video Using Reverse Tunneling 원문보기

The journal of the institute of internet, broadcasting and communication : JIIBC, v.19 no.5, 2019년, pp.19 - 24

양선진 (숭실대학교 컴퓨터학과) , 박재표 (숭실대학교 정보과학대학원) , 양승민 (숭실대학교 컴퓨터학부)

초록
AI-Helper

ICT 기술의 발달은 기존의 폐쇄형 CCTV 보안 장비 시장에도 크나큰 영향을 일으켰다. 특히 자율주행 자동차와 무인 자동차, 스마트 시티 같은 분야에서 영상 데이터의 중요성이 부각되면서, 영상을 활용한 다양한 기술이 나오고 있다. 본 논문에서는 차량용 CCTV 영상을 단순 녹화 용도로 사용하지 않고, 스마트 시티의 한 부분으로 통합하기 위해 영상과 메타 데이터를 전송하고, 그 메타 데이터를 활용하여 도시 생활 속에서 유발되는 교통, 환경, 보안 문제를 해결할 수 있는 방법을 제안하고, 차량용 CCTV 영상을 원격지에서 접속하기 위한 방법으로 리버스 터널링 기법을 설계하고 구현하였다. 폐쇄적인 환경에서 제한적인 용도로만 사용되던 차량용 CCTV 영상과 메타 데이터를 실시간으로 통합 관리함으로써, 차량 상태 검사 뿐 아니라 도로와 각종 시설물 관리처럼 스마트시티에서 요구하는 효율적인 통합센터 운영을 가능하게 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

The development of ICT technology has a huge impact on the existing closed CCTV security equipment market. With the importance of video data particularly highlighted in areas such as self-driving cars, unmanned vehicles and smart cities, various technologies using video are emerging. In this paper, we proposed a method to transmit videos and metadata as a part of smart city integration, and to solve the traffic, environment and security problems caused in urban life by utilizing the metadata instead of using CCTV videos for simple recording purposes, and reverse tunneling technique was designed and implemented as a method for accessing CCTV videos for vehicles from remote locations. Integrated management of CCTV videos and metadata for vehicles that have been used only for limited purposes in closed environments will enable efficient operation of integrated centers in real time required by smart cities, such as vehicle status check, road conditions and facility management.

주제어

표/그림 (7)

그림 그림 1. SSH 터널링의 두 가지 동작 방식 Fig. 1. Two Methods of SSH Tunneling
그림 그림 2. 통합 관리 시스템 구조 Fig. 2. Integrated Management System Architecture
그림 그림 3. 시스템 동작 흐름도 Fig. 3. System Work Flow Chart
그림 그림 5. 차랑용 CCTV 영상 통합 모니터링 동작 화면 Fig. 5. Integrated Monitoring of Vehicle CCTV Videos
그림 그림 4. (a) 차량용 DVR의 게이트웨이 서버 설정 (b) CMS 호스 트 관리의 DVR 포트 설정 Fig. 4. (a) Gateway Server Setting in Vehicle DVR (b) DVR Port Setting in CMS Host Manager Setting
그림 그림 6. 대기 상태의 네트워크 사용량 Fig. 6. Network Usage in Ready State
그림 그림 7. 스트리밍 상태의 네트워크 사용량 Fig. 7. Network Usage in Streaming State

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 논문에서는 리버스 터널링 기법을 이용하여 운행 중인 차량의 CCTV 영상 녹화기로부터 실시간 영상 및메타 데이터를 전송 받을 수 있는 기법을 설계하고 구현 하였다. 또한 실험을 통해 외부 해킹이나 공격으로부터 보안성을 유지하면서 네트워크 사용량을 줄이고, 클라우드 저장 공간에 대한 비용을 절감하면서 차량으로부터 발생하는 영상 및 메타데이터를 실시간으로 활용할 수 있음을 확인했다.
본 논문에서는 차량용 CCTV 영상을 단순 녹화 용도로만 사용하지 않고, 스마트 시티의 한 부분으로 영상과 메타 데이터를 활용하여 도시 생활 속에서 유발되는 교통, 환경, 보안 문제들을 해결할 수 있는 방법을 제시한다. 이를 위해 폐쇄형 장치의 대표적인 사례인 차량용 CCTV 영상을 관제 센터에서 실시간 통합 모니터링 및 제어하기 위해 리버스 터널링(Reverse Tunneling)을 이용한 시스템을 설계하고 구현한다.

제안 방법

게이트웨이 SSH 서버는 리눅스 기반 네트워크 서버에 OpenSSH 소프트웨어를 이용해 구축했다. 다만, SSH 클라이언트가 대기 포트를 직접 지정할 수 있게 하고 10초 간격으로 클라이언트와의 연결이 끊겼는지 검사하도록 설정했다.
차량용 CCTV 영상 녹화기는 리눅스 기반 DVR 장비에 리버스 터널링 모듈을 추가해서 구현했다. 리눅스 서버 시스템에서 널리 사용되는 OpenSSH 소프트웨어를 이용해 게이트웨이 서버와의 리버스 터널링을 만드는 SSH 클라이언트를 실행한다. DVR의 네트워크 서비스의 포트 번호를 게이트웨이 SSH 서버의 대기 포트에 맵핑 하려면 포트를 설정해야 하므로 이를 위한 사용자 인터 페이스를 제공한다.
본 논문에서 제안하는 기법은 원격 관리 시스템이 접속하지 않는 대기 상태에서도 차량용 CCTV 영상 녹화기와 게이트웨이 SSH 서버 간의 리버스 터널링 연결을 계속 유지하기 위한 네트워크 비용이 발생한다. 이를 확인하기 위해 녹화기 개수에 따른 대기 상태에서의 네트워크 사용량을 측정했다.
본 논문에서 제안하는 차량용 CCTV 영상 통합 관리 시스템은 원격에서 이동하는 차량의 CCTV 영상 녹화기에 저장되어 있는 영상과 메타 데이터에 직접 접근하는 것은 물론 실시간 영상 모니터링과 메타 데이터, 이벤트 정보 수신이 가능하도록 SSH 리버스 터널링 기법을 기반으로 설계되었다.
이를 확인하기 위해 영상(Full HD, 4Mbps CBR) 스트림 개수에 따른 영상 녹화기에서 게이트웨이 서버를 거쳐 영상 재생 클라이언트까지 발생하는 네트워크 사용량을 측정했다. 비교를 위해 터널링 없이 녹화기가 영상 스트림을 직접 서버에 업로드하고 이를 다시 영상 클라이언트에게 전달할 때 발생하는 네트워크 사용량도 측정했다. 그림 7에서 보이는 것처럼, SSH 리버스 터널링을 사용하면 영상 스트림 별로 평균 100 Kbps 정도의 네트워크 대역폭, 즉 2.
원격 관리 시스템은 CMS 소프트웨어의 호스트 관리 모듈에서 DVR 서비스 접속 포트 대신 게이트웨이 SSH 서버의 리버스 터널링 대기 포트를 사용할 수 있도록 사용자 설정 항목을 추가했다. (그림 4-b 참조)
본 논문에서는 차량용 CCTV 영상을 단순 녹화 용도로만 사용하지 않고, 스마트 시티의 한 부분으로 영상과 메타 데이터를 활용하여 도시 생활 속에서 유발되는 교통, 환경, 보안 문제들을 해결할 수 있는 방법을 제시한다. 이를 위해 폐쇄형 장치의 대표적인 사례인 차량용 CCTV 영상을 관제 센터에서 실시간 통합 모니터링 및 제어하기 위해 리버스 터널링(Reverse Tunneling)을 이용한 시스템을 설계하고 구현한다.
본 논문에서 제안하는 기법은 원격 관리 시스템이 접속하지 않는 대기 상태에서도 차량용 CCTV 영상 녹화기와 게이트웨이 SSH 서버 간의 리버스 터널링 연결을 계속 유지하기 위한 네트워크 비용이 발생한다. 이를 확인하기 위해 녹화기 개수에 따른 대기 상태에서의 네트워크 사용량을 측정했다. 실험 결과, 대기 상태의 네트워크 사용량은 10초 간격으로 주고받는 연결 유지 (keep-alive) 패킷(1.
SSH 터널링이 기본적으로 사용하는 패킷 암호화는 추가적인 네트워크 부하가 발생한다. 이를 확인하기 위해 영상(Full HD, 4Mbps CBR) 스트림 개수에 따른 영상 녹화기에서 게이트웨이 서버를 거쳐 영상 재생 클라이언트까지 발생하는 네트워크 사용량을 측정했다. 비교를 위해 터널링 없이 녹화기가 영상 스트림을 직접 서버에 업로드하고 이를 다시 영상 클라이언트에게 전달할 때 발생하는 네트워크 사용량도 측정했다.
제안하는 통합 관리 시스템은 차량용 CCTV 영상 녹화기와 게이트웨이 SSH 서버, 원격 관리 시스템으로 구성된다. (그림 2 참조)
차량용 CCTV 영상 녹화기는 리눅스 기반 DVR 장비에 리버스 터널링 모듈을 추가해서 구현했다. 리눅스 서버 시스템에서 널리 사용되는 OpenSSH 소프트웨어를 이용해 게이트웨이 서버와의 리버스 터널링을 만드는 SSH 클라이언트를 실행한다.

대상 데이터

본 논문에서 제시하는 기법을 활용하면, 최근 정부 및자체에서 활발히 구축하고 있는 스마트 시티 관제 센터에서 관내에 운행 중인 차량으로부터 영상 및 메타 데터를 실시간으로 전달 받을 수 있다. 이 데이터를 활용면 도시 내에서 발생할 수 있는 교통, 환경, 보안 문제을 분석하고 처리하는데 도움을 줄 수 있다.

성능/효과

4차 산업의 중추적인 기반을 하는 ICT(Information and Communication Technology) 기술의 발달은 기존의 폐쇄형 CCTV 보안장비 시장에서도 IP의 성장이라는 큰 변화를 주도 하였다. 개인의 재산과 자산을 보호하기 위한 CCTV 보안 장비의 특성상 폐쇄된 시스템이 주류를 이루었으나, TCP/IP 네트워크로의 연결은 사용자가 원격지에서 좀 더 쉽고 편리하게 시스템을 관리할 수있는 계기가 되었다. 특히 차량용 블랙박스의 경우 본인 차량 사고의 과실 유무를 입증하기 위한 단순한 목적으로 설치되어 사용되어 왔다.
본 논문에서는 리버스 터널링 기법을 이용하여 운행 중인 차량의 CCTV 영상 녹화기로부터 실시간 영상 및메타 데이터를 전송 받을 수 있는 기법을 설계하고 구현 하였다. 또한 실험을 통해 외부 해킹이나 공격으로부터 보안성을 유지하면서 네트워크 사용량을 줄이고, 클라우드 저장 공간에 대한 비용을 절감하면서 차량으로부터 발생하는 영상 및 메타데이터를 실시간으로 활용할 수 있음을 확인했다.
이를 확인하기 위해 녹화기 개수에 따른 대기 상태에서의 네트워크 사용량을 측정했다. 실험 결과, 대기 상태의 네트워크 사용량은 10초 간격으로 주고받는 연결 유지 (keep-alive) 패킷(1.68 Kbps)만 측정되었다. (그림 6 참조)

후속연구

특히 지능 영상 분석을 통합 관리 시스템에 적용할 경우, 인적 소스에만 의존적이었던 사건 사고의 판별 및 분류 작등을 자동으로 더 빠른 시간 안에 처리할 수 있을 것이다. 따라서 향후 이를 위한 연구가 필요 할 것으로 사료된다.
본 논문에서 제시하는 기법을 활용하면, 최근 정부 및자체에서 활발히 구축하고 있는 스마트 시티 관제 센터에서 관내에 운행 중인 차량으로부터 영상 및 메타 데터를 실시간으로 전달 받을 수 있다. 이 데이터를 활용면 도시 내에서 발생할 수 있는 교통, 환경, 보안 문제을 분석하고 처리하는데 도움을 줄 수 있다. 특히 지능 영상 분석을 통합 관리 시스템에 적용할 경우, 인적 소스에만 의존적이었던 사건 사고의 판별 및 분류 작등을 자동으로 더 빠른 시간 안에 처리할 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	4차 산업의 중추적인 기반을 하는 기술은?	4차 산업의 중추적인 기반을 하는 ICT(Information and Communication Technology) 기술의 발달은 기존의 폐쇄형 CCTV 보안장비 시장에서도 IP의 성장이라는 큰 변화를 주도 하였다. 개인의 재산과 자산을 보호하기 위한 CCTV 보안 장비의 특성상 폐쇄된 시스템이 주류를 이루었으나, TCP/IP 네트워크로의 연결은 사용자가 원격지에서 좀 더 쉽고 편리하게 시스템을 관리할 수있는 계기가 되었다.
	차량용 블랙박스는 어떤 목적으로 사용되어 왔는가?	개인의 재산과 자산을 보호하기 위한 CCTV 보안 장비의 특성상 폐쇄된 시스템이 주류를 이루었으나, TCP/IP 네트워크로의 연결은 사용자가 원격지에서 좀 더 쉽고 편리하게 시스템을 관리할 수있는 계기가 되었다. 특히 차량용 블랙박스의 경우 본인 차량 사고의 과실 유무를 입증하기 위한 단순한 목적으로 설치되어 사용되어 왔다. 따라서 이러한 블랙박스 영상과 블랙박스가 가지고 있는 다양한 빅 데이터 정보를 활용할 수 있는 방법은 제한적이었다.
	차량용 CCTV의 빅데이터가 가진 무한한 가치는?	스마트 시티의 구축 그리고 특히 자율주행 자동차, 무인 자동차 시스템에 있어서 블랙박스와 같은 차량용 CCTV 영상 녹화기가 생성하는 빅 데이터는 무한한 가치를 가진다.[2] 단일 센서 데이터만을 전송하는 IoT 디바이스와는 다르게 차량용 블랙박스는 속도, 방향, 브레이크 작동유무 이외에 고해상도 디지털 영상을 포함하고 있는 장치라는 이점이 부각되고 있으며, 도로상황 모니터링, 범죄용의 차량 인식등과 같이 디지털 영상을 응용하는 여러 가지 기술들이 개발되고 있다.[3][4][9]

참고문헌 (9)

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H. S. Park, B. K. Kim, J. H. Lee, and G. H. Hwang, "Development of Real-Time Video Transmission Technique in Wireless Multi-Channels Multi-Hops Networks", The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences, vol. 14, no. 2, pp. 21-29, 2019. DOI: https://doi.org/10.7840/kics.2017.42.12.2340

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J. Kim, K. Lee, and Y. Byun, "Effects of Situation Awareness and Decision Making on Safety, Workload and Trust in Autonomous Vehicle Take-over Situations ", Journal of the HCI Society of Korea, vol. 14, no. 2, pp. 21-29, 2019. DOI: https://doi.org/10.17210/jhsk.2019.05.14.2.21

원문보기 상세보기
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J. Kim, J. Cho, and N. Park, "Block Chain Based CCTV Image Forgery.Modulation Verification Mechanism", Journal of KIIT, vol. 17, no. 8, pp. 107-114, 2019. DOI: http://dx.doi.org/10.14801/jkiit.2019.17.8.107

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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