A Study on Self Assessment of Mobile Secure Coding

모바일 시큐어코딩 자가평가(M-SCSA) 방법에 대한 연구

Abstract

The removal of security vulnerabilities during the developmental stage is found to be much more effective and much more efficient than performing the application during the operational phase. The underlying security vulnerabilities in software have become the major cause of cyber security incidents. Thus, secure coding is drawing much attention for one of its abilities includes minimizing security vulnerabilities at the source code level. Removal of security vulnerabilities at the software's developmental stage is not only effective but can also be regarded as a fundamental solution. This thesis is a research about the methods of Mobile-Secure Coding Self Assessment in order to evaluate the security levels in accordance to the application of mobile secure coding of every individual, groups, and organizations.

개발단계에서의 보안취약점 제거는 운영단계에서 실행하는 것보다 훨씬 더 효율적이고 효과적으로 적용될 수 있다. 소프트웨어에 내재된 보안취약점이 사이버 침해사고의 주요 원인이 되고 있어서 소스코드 수준에서의 보안취약점을 최소화하기 위한 일환으로 시큐어코딩이 주목받고 있다. 소프트웨어 개발과정에서 보안취약점을 제거하는 것이 보다 효과적이면서도 근본적인 해결책이 될 수 있다. 본 논문에서는 개인 단체 조직에서 모바일 시큐어코딩 적용에 따른 보안수준을 평가하기 위한 모바일 시큐어코딩 자가평가(Mobile-Secure Coding Self Assessment) 방법을 연구 제안한다.

I. 서론

최근의 사이버 공격은 보안패치가 발표되기 이전의 보안취약점을 악용하는 Zero Day 공격, 웹사이트 대상의 해킹 등이 주를 이루고 있으며, 이러한 공격은 소프트웨어 자체의 보안취약점을 이용하는 경우가 대부분이다. [그림1]과 같이 최근의 가트너社 발표에 의하면, 사이버 공격의 약 75%가 응용 프로그램의 취약점을 악용한 것이라고 한다.[1]

[그림 1] 응용프로그램의 보안 수준(Gartner)

“소프트웨어 개발보안”이란 소프트웨어 개발과정에서 개발자의 실수나 프로그래밍 오류 등으로 인해 소프트웨어에 내재된 보안취약점을 최소화하는 한편, 해킹 등 보안위협에 대응할 수 있는 안전한 소프트웨어를 개발하기 위한 일련의 과정을 의미한다. 넓은 의미에서 소프트웨어 개발보안은 소프트웨어 생명주기(SDLC, Software Development LifeCycle)의 각 단계별로 요구되는 보안활동을 모두 포함하며, 좁은 의미로는 소프트웨어 개발과정에서 소스코드를 작성하는 구현단계에서의 보안취약점을 배제하기 위한 “시큐어코딩(Secure Coding)”을 의미한다. 소프트웨어에 내재된 보안취약점은 사이버 침해사고의 주요 원인이 되고 있다. 한편, 이러한 유형의 공격 차단에 한계가 있으므로, 소프트웨어 개발과정에서 보안취약점을 배제하는 것이 보다 효과적이면서도 근본적인 해결책이 될 수 있다.[1]

스마트폰의 확산으로 인해 다양한 종류의 스마트폰 앱이 개발되고 있다. 이러한 앱들은 기존의 PC에서 수행하던 간단한 작업들을 대신할 수 있으나 앱이 대형화되고 복잡해짐에 따라, 앱 개발과정에서 내재된 소프트웨어 보안취약점의 비율이 높아지고 있다. 이러한 취약점은 컴파일러에 의해서는 탐지되지 않고, 개발자가 놓치기 쉽기 때문에 소프트웨어에 오랫동안 존재한다.[2] 이러한 스마트폰 앱에 내재된 보안취약점은 외부 공격에 이용되어 스마트폰에 저장되어 있는 정보유출이나 사용자가 원하지 않는 통신요금을 유발시키는 등 다양한 공격에 악용될 수 있다.

또한 최근 정부에서는 2012년 10월부터 추진하는 정보화사업에 시큐어코딩을 의무적으로 적용한다. 시큐어코딩을 개발단계부터 적용하도록 “정보시스템 구축 ∙ 운영 지침 개정안을 마련하며, 소프트웨어 개발보안 연구센터를 개설하는 등 투자가 활발하게 진행되고 있다.[3]

II. 모바일 시큐어코딩 자가평가(M-SCSA)

모바일 시큐어코딩 자가평가(Mobile-Secure Coding Self Assessment : 이하 M-SCSA)는 개인 ∙ 단체 ∙ 기관에서 모바일용 응용프로그램의 시큐어코딩 적용에 따른 보안수준을 스스로 평가하기 위한 도구이다. 본 논문에서 제안하는 M-SCSA 방법은 “안드로이드 앱 시큐어코딩 표준”[4]을 목록화하여 스마트폰 보안위협의 정성적 분류에 따라 시큐어코딩 분류체계를 도출한 후, “심각도”, “영향도”, “발생가능성”의 산정기준을 정의하여 새로운 시큐어코딩 기준표를 도출한다. 도출된 기준표와 M-SCSA를 매핑하기 위한 식별번호를 정의한 후 3단계 등급(필수, 선택, 권고)으로 분류하여 M-SCSA의 평가표인 M-SCSA Matrix를 정의한다. 이를 이용해 개인 ⋅ 단체 ⋅ 기관에서 스스로 시큐어코딩 적용 여부에 따른 보안수준을 자가평가할 수 있을 것이다.

2.1 M-SCSA 분류체계

시큐어코딩의 취약점에 따라 분류하여 공통되는 항목 단위로 분류할 것이다. 분류체계는 기존의 시큐어코딩을 목록화한 후 공통되는 분류항목을 도출한다. 제시된 보안취약점 유형은 CWE[5] 분류방법론 중의 하나인 ‘7 Pernicious Kingdom’[6] 분류체계를 준용한 것으로 개발자 및 보안전문가가 소프트웨어 보안 취약점을 소스코드 관점에서 이해하기 쉽도록 유형을 분류하였다.

[표 1] 시큐어코딩 분류표

[그림 2]는 시큐어코딩 분류체계를 용이하게 식별하고, 모든 기준표 및 기준자료와 매핑하기 위한 수단으로 사용하기 위한 식별번호 체계이다.

[그림 2] 식별번호 체계

2.2 M-SCSA 위험평가

위험평가 기준은 심각도, 영향도, 발생가능성 3개의 평가요소로 구성된다. 심각도(Severity)는 시큐어코딩 규칙을 무시했을 때의 결과가 얼마나 심각한지를 평가하기 위한 요소이다. 영향도(Impact)는 시큐어코딩 규칙을 무시했을 때의 결과가 프로그램에 얼마나 큰 영향을 끼치는지 평가하기 위한 요소이다. 발생 가능성(Possibility)은 시큐어코딩 규칙을 무시해 악용당할 가능성을 평가하기 위함이다. 각 평가요소에는 1에서 3 사이의 값이 부여된다.

[표 2] 위험평가 요소

위험평가를 구성하는 세 가지 평가요소에 대한 판단 기준과 평가 점수는 주관적일 수밖에 없다. 동일한 위험에 대해서도 개인이 느끼는 바와 기관이 느끼는 바가 다르고, 기관의 규모에 따라 다르며, 또 정보자산의 규모에 따라 달라질 수 있기 때문이다. 이를 객관화하기 위하여 연간 기대 손실액(ALE : Annualized Loss Expectancy)을 계산하는 방법[10] 등을 사용할 수 있으며, 위험평가 평가요소의 근거를 보완하기 위해서 보안전문가들의 주관적 평가점수를 합산하고 평균을 내어 기준을 평가하는 방식인 델파이법으로 알려진 방식을 적용할 수도 있다.[11]

위험평가의 세 가지 평가요소 중에 심각도에 대한 판단기준은 다음 표와 같다.[11]

[표 3] 심각도에 대한 판단기준

위험평가 평가요소의 세 가지 평가요소 중에 영향도에 대한 판단기준은 다음 표와 같다.[11]

[표 4] 영향도에 대한 판단기준

위험평가 평가요소의 세 가지 평가요소 중에 발생가능성에 대한 판단기준은 다음 표와 같다.[11]

[표 5] 발생가능성에 대한 판단기준

위험평가는 심각도, 영향도, 발생가능성의 세 가지 요소를 이용한다. 평가요소는 FMECA(Failure Mode, Effects, and Criticality Analysis)에 기초한 위험평가 방법을 준용한다.[12] 위험평가에 따른 등급산정 방법은 세 가지 평가요소의 값을 곱하여 결정하며, 시큐어코딩의 등급은 필수항목, 선택항목, 권고항목으로 분류한다. 평가요소 값의 범위는 1~27이며, 평가요소의 값이 1~4의 값이면 권고항목(Level3), 6~9는 선택항목(Level2), 12~27이면 필수항목(Level1)으로 등급화 한다.

[표 6] 위험평가 등급 산정기준

위험을 평가하기 위한 산정기준과 등급을 도식화하면 다음과 같다.

[그림 3] 위험평가 평가도

M-SCSA 위험평가 기준은 시큐어코딩 기준표의 위험을 평가하기 위한 기준 자료로 활용된다. 위험평가를 통해 시큐어코딩 기준표를 등급화하여 필수, 선택, 권고 항목으로 도출한다. M-SCSA 위험평가 예는 [표7]과 같다.

[표 7] 입력데이터 검증 및 표현의 위험평가

III. 모바일 시큐어코딩 자가평가(M-SCSA) 모델

모바일 시큐어코딩 자가평가(M-SCSA) 모델은 정보보호관리체계(Information Security Management System)의 계획(Plan)-시행(Do)-점검(Check)-개선(Action) 모델을 인용하였다. M-SCSA는“계획-실시-검토-적용-갱신”의 생명주기로 적용한다. [그림4]는 M-SCSA의 생명주기 모델이다.

[그림 4] M-SCSA 생명주기

3.1 M-SCSA Life Cycle

M-SCSA 생명주기는 시큐어코딩 자가평가 방법의 지속적 개선을 그 목적으로 하고 있다. 본 논문에서 제시하는 “안드로이드 앱 시큐어코딩 기준표”는 시큐어코딩의 극히 일부분에 지나지 않는다. 시큐어코딩 항목은 개발하고자 하는 응용프로그램의 성격, 용도, 규모 등에 따라 다르며, 개인이나 단체, 조직에 따라 다를 수 있다. M-SCSA 생명주기는 이러한 다양성을 최소화하기 위하여 설계하였다.

(1) 자가평가 계획

∙ 자가평가 계획

- 개인 ∙ 단체․조직에 따라 적합한 시큐어코딩 자가평가 계획 수립

- 시큐어코딩 자가평가 프로세스 및 절차 수립

(2) 자가평가 실시

∙  자가평가 실시

- 계획에 따른 위험평가 실행

- 위험평가 결과를 반영한 시큐어코딩 자가평가 실시

(3) 평가결과 검토

∙ 평가결과 검토

- 시큐어코딩 평가 측정결과의 검토

- 검토결과에 따른 시정조치

(4) 시큐어코딩 적용

∙ 시큐어코딩 적용

- 개인 ∙ 단체․조직에 따라 최적화된 시큐어코딩 적용

- 시큐어코딩 적용에 따른 성과 보고

(5) M-SCSA 갱신

∙ M-SCSA 갱신

- 개인 ∙ 단체․조직에 따라 적합한 시큐어코딩 규칙 축적

- 일회성이 아닌 지속적 관리를 위한 M-SCSA 갱신

위와 같이 (1)시큐어코딩 계획을 통해 개인 ∙ 단체∙조직에 따라 적합한 시큐어코딩 자가평가 계획을 수립하고, 시큐어코딩 자가평가 프로세스 및 절차를 수립한다. 다음으로 (2)자가평가 실시에서 계획에 따른 효과적 ∙ 효율적 위험평가를 실행하여 위험평가 결과를 반영한 시큐어코딩 자가평가를 실시한다. (3)평가결과 검토를 통해 시큐어코딩 평가 측정결과를 검토하여 시정 조치한다. 이후 (4)시큐어코딩 적용으로 개인 ∙ 단체 ∙ 조직에 최적화된 시큐어코딩을 적용하고 성과를 보고한다. 마지막으로 (5)M-SCSA 갱신은 개인 ∙ 단체 ∙ 조직에 따라 적합한 시큐어코딩을 축적함으로써, 일회성이 아닌 지속적 관리를 통해 M-SCSA를 개선한다.

[그림 5] M-SCSA 평가 모델

3.2 M-SCSA 평가 방법

M-SCSA는 시큐어코딩의 적용여부에 대한 안전성을 스스로 평가하기 위해 “심각도”, “영향도”, “발생가능성”에 따라 시큐어코딩의 적용을 적절히 강구하고 있는지를 평가하는 것이다. 이를 통해 개인 ⋅ 단체 ⋅ 조직이 스스로 모바일 응용프로그램 개발 시 정보보안수준을 진단할 수 있는 능력을 배양하고, 보안대책이 미흡한 부분이나 정보보안의 사각지대를 해소함으로써 보다 안전한 모바일 응용프로그램을 개발할 수 있을 것이다. 또한 개발단계에서 발생할 수 있는 소프트웨어 허점 및 보안취약성을 사전에 제거하고, 코드의 모호한 부분을 제거하여 보안성이 강화된 코드를 개발하는 데 도움이 될 것이다.

M-SCSA 평가 방법으로 시큐어코딩 위험평가에 따라 평가요소별 중요도를 산정하여 우선순위를 부여한다. [표 8]은 M-SCSA 평가기준에 따른 항목별 중요도 기준표이다.

[표 8] M-SCSA 평가 중요도 기준표

위에서 제시한 M-SCSA 평가 중요도 기준표에 따라 평가요소별 중요도를(I), 각 평가요소(E_i), 위험평가 최대점수 27을(R_MAX), 위험평가 항목 개수를(n)이라고 하면 총점에 따른 산정식은 다음과 같다.

#

중요도 산정을 위하여 평가요소(E)별 평균값을 계산한다. 산정식에 따라 산정된 결과 중요도(I)가 높을수록 평가요소에 포함된 시큐어코딩 “필수” 항목이 많은 것을 의미한다. 위와 같이 평가요소별로 산정하여 우선순위를 자체적으로 결정하고, 우선순위별 가중치 계수를 참조하여 시큐어코딩 평가에 반영한다.

[표 9] M-SCSA 평가요소별 우선순위

시큐어코딩 중요도에 따른 가중치 계수는 다음 표와 같다. 가중치 계수는 1~9 까지 주관적인 기준에 따라 계수를 정할 수 있으며, 본 연구에서는 다음 표에 따라 가중치를 적용한다.

[표 10] 우선순위별 가중치 계수

시큐어코딩 항목별 중요도에 의해 결정된 우선순위에 따라 시큐어코딩을 적용하고, 적용여부에 의하여 시큐어코딩 평가요소별 총 평가점수를 산정한다. 물론 시큐어코딩의 적용 여부는 코드레벨에서의 검토가 필요하나, 이는 현실적으로 어렵다. 다만, 본 논문에서 제시하는 자가평가와 같이 스스로 적용여부를 체크하여 평가해 볼 수 있다.

시큐어코딩의 적용 여부에 따른 시큐어코딩의 준수성을 평가한다. 시큐어코딩의 준수성은 M-SCSA의 종합평가를 산정하기 위한 기초자료로서 활용된다. 시큐어코딩 적용에 따른 준수성 여부의 평가점수를(T), 각 평가요소별 시큐어코딩 적용여부(Y) 개수를 (E_i),시큐어코딩 전체항목 개수를(E_MAX), 시큐어코딩 제외항목(N/A)의 개수를 (E_n)이라고 하면, 산정식은 다음과 같다.

#

마지막으로 중요도에 따른 우선순위별 가중치 계수와 시큐어코딩 적용에 따른 준수성 평가점수를 이용한 시큐어코딩의 종합평가는 다음과 같다. 준수성 평가점수(T_i), 우선순위별 가중치 계수(λ_i)를 합산하여 종합평가 점수(Z)를 산출한다. (#는 가중치 총합)

#

본 논문에서 제시하는 M-SCSA 종합평가는 시큐어코딩 항목별 위험평가 결과에 따라 중요도를 산정하여 우선순위를 산정한 후, 우선순위에 따라 시큐어코딩을 적용한다. 이후 시큐어코딩의 적용여부인 준수성을 스스로 검토하여 준수성을 산정한다. 다음으로 중요도에 따른 우선순위 가중치 계수(λ_i)와 준수성 평가점수(T)를 합산하여 종합평가(Z)를 산정한다. 종합평가(Z)에 따라 5개의 등급으로 M-SCSA 수준을 평가한다.

90% ≺ (Z )≤ 100 : 최우수

80% ≺ (Z )≤ 90  : 우수

70% ≺ (Z )≤ 80  : 양호

60% ≺ (Z )≤ 70  : 미흡

0% ≺ (Z )≤ 60  : 불량

3.3 M-SCSA 평가 방법 예

M-SCSA의 평가 절차는 [그림6]과 같이 크게 9단계로 나누어진다.

M-SCSA 평가 절차 9단계는, [1단계] 시큐어코딩의 분류 ⇰ [2단계] 시큐어코딩 항목별 위험평가 ⇰[3단계] 위험평가 결과에 따른 중요도 산정 ⇰ [4단계] 중요도에 따른 우선순위 산정 ⇰ [5단계] 우선순위별 시큐어코딩 적용 ⇰ [6단계] 시큐어코딩 적용에 따른 준수성 자가 점검 ⇰ [7단계] 준수성 산정 ⇰ [8단계] 준수성 산정 결과와 우선순위 가중치를 합산한 종합평가 산정 ⇰ [9단계] M-SCSA 수준평가 결과로 완료된다.

[그림 6] M-SCSA 평가 절차 9단계

3.3.1 M-SCSA 평가요소별 중요도 산정 예

평가요소별 위험평가 결과를 중요도 산정식에 대입하여 시큐어코딩 항목별 중요도를 산정한다.[표 7 참조]

#

T = {(E001) + (E002) + (E003) + (E004) + (E005) + (E006)+ (E007) / (27) X 7} X 100

= {(12+12+12+4+4+4+1) / 189} X 100

= {49 / 189} X 100

= 25.92%

이므로, 입력데이터 검증 및 표현의 중요도는 낮음으로 평가된다.

3.3.2 M-SCSA 평가요소별 준수성 산정 예

시큐어코딩 항목별 중요도에 의해 결정된 우선순위에 따라 시큐어코딩을 적용하고, 적용여부를 평가하여 준수성 산정식에 대입한다.

[표 11] 입력데이터 검증 및 표현의 준수성 자가 점검 결과

#

위의 산정식에 따라, 시큐어코딩 항목을 적용한 경우 Y의 개수는 5, N/A 개수는 1이므로,

T = {(E001) + (E002) + (E003) + (E005) + (E007) / (7 - 1} X 100

= {5 / 6} X 100

= 83.33%

으로, 입력데이터 검증 및 표현의 준수성을 산정할 수 있다.

3.3.3 M-SCSA 종합평가 산정 예

마지막으로 중요도에 따른 우선순위별 가중치 계수와 시큐어코딩 적용에 따른 준수성 평가점수를 종합평가 산정식에 대입하여 시큐어코딩의 종합평가를 산정한다.

[표 12] M-SCSA 우선순위, 가중치, 준수성 산정결과 예

#

#

이므로,

Z = (66.66% × 1.4 /9) + (100% × 1.3 /9) + (60% × 1.2 /9) + (33.33% × 1.1 /9) + (66.66% × 1.0 /9) + (100% × 0.9/9) + (83.33% × 0.8 /9) + (66.66% ×0.7 /9) + (72.72% × 0.6 /9)

= 10.36 + 14.44 + 8 + 4.07 + 7.40 +10 + 7.40 + 5.18 + 4.84

= 71.69%

이므로, 종합평가 결과 “양호”로 평가된다.

IV. 결론

본 논문에서는 모바일 어플리케이션의 시큐어코딩 적용에 따른 자가평가 방법(M-SCSA)을 연구하여 제안하였다. 개인 ∙ 단체 ∙ 조직에 따라 다양한 환경과 개발 과정에서 공통적으로 적용되는 시큐어코딩 항목과 그렇지 않은 시큐어코딩 항목이 존재한다. 이러한 시큐어코딩 항목들은 본 논문에서 제안하는 M-SCSA 평가 모델을 활용하여 지속적으로 관리 ∙ 축적하여 개인 ∙ 단체 ∙ 조직의 환경에 최적화된 시큐어코딩을 적용할 수 있을 것이다. 이를 통해 체계적이고 효율적인 자가평가 기준을 마련한다면 보안성이 확보된 모바일 어플리케이션 개발에 활용이 가능할 것이다.