I. 서론
최근 침해사고는 단순한 바이러스나 웜 등의 유포가 아닌 개인정보 및 기업기밀 정보를 취득하거나 금전적 이득을 취하기 위한 목적으로 장시간에 걸쳐 지능적이고 다양한 최신의 공격기법이 활용되고 있다. 이에 따라 침해사고의 위협은 점차 증가되고 있으며, 침해 기관의 피해 또한 대형화되어 해당 기관의 존립과도 직결되기도 한다.
디지털 증거는 쉽게 변경될 수 있고, 특정 악성코드는 고도로 지능화된 은닉기법의 사용으로 특정 프로그램을 시스템 파일처럼 위장하고, 관련 설치 파일을 제거하여 흔적을 남기지 않기도 한다. 디지털 증거의 효과적 분석을 위하여 디지털 포렌식 도구가 점차 필수적으로 사용되고 있다.
일반적인 디지털 포렌식의 절차는 준비, 사고 식별, 데이터 수집, 보관, 조사 및 분석, 보고서 작성 단계로 이루어진다. 침해 사고가 식별되면 증거수집 단계가 진행되는데, 증거 수집 단계에서는 저장 매체, 데이터, 시스템 및 네트워크, 응용 프로그램 등 다양한 정보를 정밀하고 정확하게 수집해야 한다.
본 논문은 먼저 사전 연구된 CFFTPM(Computer Forensic Field Triage Process Model)을 파악한 후에, 윈도우 환경에서 요구분석을 위하여 윈도우 디지털 포렌식을 위한 디지털 증거 수집 기법을 조사하여 관련 스크립트를 분석하고, 적용하는 방법론에 따라 클라이언트/서버 모델을 도입하여 자료 수집 프로그램을 설계하고 구현한다.
II. 적용방법론 사전 연구
Rogers 등은 침해사고 현장에서 실시간으로 분석할 수 있는 CFFTPM을 제안하였다[1]. 이 모델은 [그림 1]과 같이 계획 단계(planning), 분류 단계 (triage), 사용자 사용 프로파일 단계(user usage profiles), 타임라인 단계(chronology/timeline), 인터넷 단계(internet), 특정 사례 단계(case specific)로 분류하였다. 사용자 사용 프로파일 단계는 홈 디렉토리(home directory), 파일 특성(file properties), 레지스트리 단계로 세분된다. 인터넷 단계도 브라우저 부산물, 이메일, 인터넷 메신저 단계로 구분된다. CFFTPM은 MS 윈도우 환경을 적용한 정형화된 프로세스 모델로의 정제된 현실세계의 접근법의 공식화로써 현장에서 실시간 정보인 휘발성 및 비휘발성 데이터를 수집 시에 많이 활용된다. 이 방법론의 특징은 사용할 수 있는 증거를 즉시 찾고, 예민한 자료를 식별하며, 실시간 증거조사를 가이드하며, 잠재적인 혐의를 식별하고, 사회에 대한 공격자의 위해(damage)를 정확하게 접근시킨다.
[그림 1] CFFTPM 단계
본 연구에서는 CFFTPM 모델을 적용하는 것을 근간으로 하여 데이터 수집에 대해 설계하여 구현하도록 하는 것을 전제로 한다.
III. 요구사항 분석 관련 연구
3.1 스크립트를 이용한 자료 수집
초기분석 단계에는 현재 구동 중인 프로세스 정보나 네트워크 상태 정보 등 휘발성 정보를 수집해야 한다. 피해 시스템 상황을 파악하기 위해 윈도우 명령어를 사용하여 프로세스, 네트워크, 로그인 정보들을 수집하여 시스템 변경 내용이나 공격자의 흔적을 파악해야 한다.
한국인터넷진흥원에서 2010년 발간한 침해사고 분석 절차 안내서에서 윈도우 사고 분석 시 침해사고 분석은 자료를 수집하는 초기분석, 루트킷 점검, 상세분석, 해킹 프로그램 분석으로 구분하여 스크립트를 제시하였다 [2]. 초기분석의 데이터 수집 순서로는 시스템 시간 확인, 시스템 정보, 프로세스 정보 확인, 네트워크 정보 확인, 사용자/그룹 확인, 공유와 로그인 정보 확인 등이 있으며 사용되는 명령어 스크립트는 [표 1]과 같다[2,3]. 또한 공개용 도구를 이용해 정보를 자동으로 수집해 주는 도구를 사용할 수 있으며 수집된 정보를 브라우저로 확인하는 기능을 제공하는 WFT(Windows Forensic Toolchest) 사용을 추천한다.
[표 1] 스크립트에 포함된 시스템 분석 모듈
일반적으로 정보수집 도구로써 수사에 사용되는 포렌식 도구가 사용하는 명령어는 [표 2]와 같다[4,5].
[표 2] 포렌식 도구의 명령어
미 공군 침해사고대응팀에서 사용하는 FRED(First Responder's Evidence Disk)의 배치 프로그램의 내부의 사용 명령어는 [표 3]과 같다[3,6].
[표 3] “FRED.bat” 내의 시스템 분석 모듈
또한 윈도우 2000 및 XP에서 사용 가능한 휘발성 정보를 수집하는 스크립트의 예로써 [표 4]를 제시하고 있다[7,8].
[표 4] 휘발성 정보 수집 스크립트 예
수사의 초동 단계의 분석내용과 비교해서 진전된 연구로는 윈도우 포렌식을 중심으로 디지털 증거의 법적 증명력을 위한 디지털 포렌식에 관한 연구가 있다[9]. 윈도우 포렌식 측면에서 주요 프로세스를 식별하였고, 먼저 휘발성 증거의 수집 및 분석, 둘째로 시스템 증거의 수집 및 분석으로 날짜 및 시간 정보 수집, IP 정보의 수집, 시스템 정보의 수집, 공유폴더, 그리고 메모리 덤프, 셋째로 레지스트리 증거 수집 및 분석으로 로그인한 사용자의 Default 폴더 확인, 최근에 열었거나 실행·수정한 문서에 대한 사용 흔적, 최근 네트워크 연결에 대한 사용 흔적, 메신저 정보 확인, 사용자 계정 추가 확인, 바이러스 같은 악성 코드 프로그램 감염 여부, 컴퓨터 정보, 그리고 Office 제품군 최근 사용 내역 보기, 넷째로 윈도우 운영체제별 레지스트리 백업 및 복구로 Regexe(NTRe-sourceKit)와 실행되고 있는 레지스터 정보, 다섯째로는 네트워크 증거 수집 및 분석으로 현재 사용 중인 TCP/UDP에 정보와 ARP 정보 등을 제시하였다.
3.2 웹 브라우저 정보 수집
웹 브라우저는 인터넷 사용 정보를 웹 브라우저 생성 파일에 기록한다. Internet Explorer는 [그림 2]와 같이 index.dat 파일에 기록한다[1]. index.dat는 웹에 근거한 e-mail의 접근을 포함(e-mail 내용은 미포함)하여 방문한 인터넷 사이트의 실행 레코드를 내포하고[1], 사용자가 방문한 웹사이트에 대한 쿠키, 히스토리, 인터넷 임시 파일 정보 등이 기록된다[3,10].
[그림 2] index.dat 예
IV. 시스템 설계
4.1 설계 개념
4.1.1 설계 방향
수집된 데이터를 디지털 포렌식 전문가가 분석할 수 있도록, 앞에서 제시한 CFFTPM 방법론에 따라 비휘발성 정보까지 수용하여 초기 대응을 위한 디지털 증거 자료의 수집 소프트웨어를 설계한다. 요구사항 분석의 사건 초기 대응 수집 정보 요약을 기준으로 하여 설계한다.
• 윈도우 환경의 클라이언트/서버 구조의 전용 수집 도구 설계
• 현장에서 사용자가 쉽게 사용하고 성능이 좋은 도구 설계
• 윈도우 명령어와 내부 인터널(Sysinternals)을 사용하고, 관련 데이터는 자동화된 공개용 패키지가 있을 때는 이를 활용토록 설계
• 수집된 데이터는 포렌식 증거로서 법적 효력을 갖도록 MD5 해시값 사용
본 시스템 설계의 한계는 사고발생한 현장의 디지털 증거를 간단히 수집하는 것을 전제로 하기 때문에 사고 유형별로 사고를 분류하여 수집하지 못하고 일괄로 전체 데이터를 수집하는 한계가 있다.
4.1.2 네트워크 구조
데이터 수집 소프트웨어는 사내망에서 중앙 서버와 수집 대상 PC가 연결되는 단순 클라이언트/서버 개념 [그림 3]을 도입하여 클라이언트는 수집된 데이터를 MD5 해시를 적용하여 암호화하여 서버에 전송하며, 서버는 수신된 자료를 이중화 복사하여 원본과 사본을 구분하여 보존토록 한다.
[그림 3] 클라이언트-서버 구조
4.1.3 구현 방식 및 구성요소
본 프로그램은 .NET 방식 개념을 도입하여 클라이언트/서버 구조의 프로그램을 개발한다. 서버 모듈은 수집된 해시 데이터를 수신하고 이를 이중화시키는 기능을 갖는다. 클라이언트 모듈은 [그림 4]와 같이 실행되고 증거의 무결성을 유지하기 위해 MD5 해시 값을 자동으로 계산하여 수집된 증거와 함께 암호화하여 전송되도록 설계한다.
[그림 4] 클라이언트 수집 도구의 도식화
4.2 사용자/사용 프로파일
4.2.1 홈 디렉토리
시스템 중요 폴더의 실행파일 목록
윈도우 시스템 폴더(%windir%)와 시스템 관련 폴더(%windir%\system32), 휴지통(Recycler) 폴더 등에 있는 실행 파일(exe, dll) 목록과 해당 파일의 해시 값을 추출한다.
사용자 정보
[표 5]의 명령어를 이용하여 공격자에 의해 추가된 그룹이나 사용자가 없는지 확인한다. 특히 관리자 그룹에 속한 사용자 목록은 보다 관심 있게 파악해야 한다.
[표 5] 사용자 정보 수집 명령어
시스템 관련 정보
[표 6]의 명령어를 이용하여 OS의 기본 정보 및 보안 업데이트 정보 등과 함께 설치된 소프트웨어 정보를 확인한다. 보안 업데이트 정보는 시스템 취약점을 통해 공격한 정보를 획득할 수 있기 때문에 최종 갱신일자를 확인해야 한다.
[표 6] 시스템 관련 정보 수집 명령어
4.2.2 파일 특성
시스템에 설치된 프로그램과 윈도우 시작 시 자동으로 시작되는 프로그램 목록
윈도우 시스템에 설치된 프로그램 목록 확인과 윈도우가 시작될 때 자동으로 로딩되는 프로그램은 [표 7]의 명령어를 이용하여 확인한다. 일반적으로 윈도우 시작 시 자동으로 실행하는 프로그램은 레지스트리에 등록되어 있다 악성 코드 프로그램을 레지스트리에 등록하여 시스템 부팅 시 자동으로 실행되도록 하므로 분석시 중요한 정보로 인식된다. Sysinternals에서 제공하는 Autorun를 이용하여 확인하기도 한다.
[표 7] 프로그램 관련 정보 수집 명령어
프리패치 파일 목록
응용 프로그램이 실행될 때 운영체제에 의해 자동으로 해당 어플리케이션 관련 정보를 프리패치 파일에 저장하게 되는데, 프리패치 파일은 응용 프로그램을 다음에 실행할 경우 로딩 시간 최적화를 위해 사용된다. 응용프로그램 사용 횟수 및 마지막 실행 시간 확인을 위해 [표 8]의 명령어를 이용하여 확인한다.
[표 8] Prefetch 파일 목록 수집 명령어
4.2.2 레지스트리
프로세스 정보 확인
프로세스 중에는 공격자가 설치한 악성 코드가 실행되거나 침입한 흔적이 존재할 수 있으므로 [표 9]의 명령어를 이용하여 확인한다.
[표 9] 프로세스 관련 정보 수집 명령어
시스템에 구성된 서비스와 드라이버 목록
시스템 구성 서비스 목록과 드라이버 목록은 [표 10]의 명령어를 이용하여 확인한다. 대부분의 공격자 프로그램이 정상적인 서비스 이름으로 가장하고 있기 때문에 현재 수행되고 있는 서비스 목록을 인식하여 실행 파일 경로가 올바른지 확인해야 한다.
[표 10] 프로그램 관련 정보 수집 명령어
이벤트 로그와 USB 히스토리 정보
이벤트 로그는 하드웨어, 소프트웨어 및 시스템 문제를 저장한다. 이벤트 로그는 공격자의 흔적 및 활동 정보를 남기기 때문에 [표 11]의 명령어를 이용하여 확인한다. 공격이 있었더라도 공격자는 공격 흔적을 지우기 위해 ‘ClearEvent' 같은 프로그램을 사용해 이벤트 로그를 삭제할 수 있으므로 이벤트 로그가 남지 않을 수도 있다.
[표 11] event log와 USB History 정보 수집 명령어
4.3 타임라인 정보
시스템 시간 확인
시스템 시간 확인을 위해서는 [표 12]의 명령어를 사용하여 시스템별로 운영되는 고유의 시간을 파악하면 이와 연관되는 시스템 로그시간을 파악할 수 있다. uptime은 시스템 부팅시간을 알려준다.
[표 12] 시스템 날짜와 시간 수집 명령어
최근 파일 목록
윈도우 파일 시스템은 모든 디렉토리나 파일과 관련되어 MAC(mtime, atime, ctime) 정보를 갖는다. 이를 기준으로 하여 최근에 사용한 파일목록을 [표 13]의 명령어를 이용하여 확인한다.
[표 13] 최근 파일 목록 수집 명령어
예약된 작업 목록
공격자는 일반적 공격 시간을 정하여 특정 프로그램을 수행하도록 지정하는 경우가 많다. [표 14]의 명령어를 이용하여 예약된 작업 목록을 확인한다.
[표 14] 예약된 작업 목록 수집 명령어
4.4 인터넷 정보
4.4.1 브라우저 부산물(artifacts)
인터넷 브라우저(Internet Explorer) 관련 정보
인터넷 브라우를 통해 특정 사이트를 접속하면 관련 사이트의 페이지는 임시파일에 저장되며 접속한 기록이 히스토리에 남는다. 사용되었던 쿠키도 저장되므로 이러한 파일을 [표 15]의 명령어를 이용하여 확인함으로써 공격자의 흔적을 찾아 낼 수 있다.
[표 15] 인터넷 브라우저(IE) 관련 정보 수집 명령어
DNS 설정 파일변조 확인 (hosts)
DNS 설정 파일변조 확인은 ‘%windir%\system 32\drivers\etc\hosts’ 파일을 확인한다.
네트워크 정보 확인
피해시스템의 네트워크 정보, 서비스를 열로 있는 응용 프로그램의 정보, 서비스에 연결되어 있는 세션 정보 등은 공격자의 흔적을 추적할 수 있는 주요한 정보로 [표 16]의 명령어를 이용하여 확인한다.
[표 16] 네트워크 관련 정보 수집 명령어
sniffer 작동 유무 확인
[표 17]과 같이 확인하여 네트워크 동작이 만약 무차별 모드로 작동하고 있으면 해당 시스템에 스니핑 프로그램이 작동하고 있는 것으로 파악한다. Active filter 상태가 정상(directed, multicast and broadcast)인지 확인하며, sniffer가 작동하지 않더라도 VMWare가 구동 중이면 무차별(promiscuous) 모드가 나타난다.
[표 17] 프로세스 관련 정보 수집 명령어
4.4.2 이메일 정보
이메일 정보
이메일 사용 정보는 이메일 송·수신 정보를 확인할 수 있는 정보로 마이크로소프트사의 아웃룩 프로그램에 대하여 수집한다. 해당 기본 폴더는 C:\Documents and Settings\user\Local Settings\Application Data\Identities\{XXXXXXXX-XXXX-XXXX-XXXX-XXXX-XXXXXXXX}\Microsoft \Outlook Express이다.
4.4.3 인스턴트 메시징 부산물
메신저 정보
메신저 정보는 상대방과의 실시간 대화와 송·수신을 지원한다. 메신저에서 수집하는 정보는 사용자의 ID, 대화 내용 저장 폴더, 파일 다운로드 폴더, 쿠키 파일 등으로 이루어진다. 메신저는 Nateon, MSN 메신저를 포함시킨다.
V. 시스템 구현 및 평가
5.1 시스템 구현
디지털 데이터 수집 프로그램은 클라이언트/서버 구조로 설계한 내용에 따라 구현하였다. 윈도우 시스템에서 제공하는 기본적인 명령어와 ‘Sysinternals‘, ’NirSoft‘ 등에서 제공하는 도구들을 활용하여 정보를 수집한다. 설계 내용을 토대로 스크립트 로그가 [그림 5]과 같이 화면에 표시하면서 실행한다.
[그림 5] 프로그램 실행화면
클라이언트는 [그림 6]처럼 배치파일 형태로 실행 시간과 함께 수집된 데이터가 저장된다. 저장된 데이터는 [그림 7]과 같이 MD5 해시값을 생성하여 암호화되어 서버에 전송된다. 서버는 수집된 데이터의 원본에서 이중화를 위해 사본을 복사한다.
[그림 6] 배치파일 형태
[그림 7] 해시값을 포함한 수집데이터 생성
5.2 구현 시스템 평가
5.2.1 기능 평가
사건 초기대응 수집 데이터는 활성 데이터와 비활성 데이터로 구분된다. 이는 고려대학교 디지털포렌식 연구센터에서 작성한 “디지털 증거 처리 가이드라인” 의 초기대응 및 데이터수집 항목에서 [표 18]과 같이 정의되어 있으며[11], 본 연구에서 설계한 시스템은 이 기준을 만족하고 있다. 활성 데이터 수집은 시간 정보 수집, 물리메모리 및 가상 메모리 수집, 실행 프로세스 수집, 네트워크 정보 수집, 열린 파일 정보(운영체제, IP 설정 정보, 물리 디스크 사용 정보) 수집으로 구분되며, 비휘발성 정보 수집은 파일 및 디렉토리 정보 수집, 운영체제 설정 파일 수집, 인터넷 히스토리 파일 정보 수집, 로그 파일(IIS 로그, Windows 로그 파일, 이벤트 로그 파일), 해시값 계산이 있다.
[표 18] 가이드라인 제시 항목
5.2.2 성능 평가
본 프로그램은 윈도우 환경의 여러 클라이언트 환경에서[표 19]에서 성능을 평가하였는데 실행 후 서버에 도착한 결과를 비교하면 [표 20]과 같다. 수집 데이터의 환경에 따라 다르다고 할 수 있으나 결과는 상당히 만족하게 생각된다.
[표 19] 시험 플랫폼
[표 20] 실행 결과
5.2.3 종합 평가
현장에서의 포렌식 관점에서 침해사고 분석에서 필요한 다양한 정보가 수집될 수 있도록 추가 사항을 구현하여 정보의 수집 범위가 확대되었다. 허건일 등이 증거수집 모듈 개선에서 제안한[3] 네트워크 연결 정보와 프로세스 정보의 통합, 도메인 주소 정보 수집을 추가하였으며, 백은주 등이 연구한 내용[4,5]을 포함하였고, 이 두 연구에 비해 클라이언트/서버 구조로 변경하여 증거 보존성을 강화하였고, MD5 해시를 적용함으로써 증거 보존의 원본성과 무결성을 유지하는 진전된 연구 결과를 도출하였다.
본 논문의 독창성은 기능평가에서 언급한 고대 디지털 포렌식 연구센터에서 발간한 디지털 증거처리 가이드라인을 만족하면서 윈도우 명령어, 내부 인터널 (internals)과 공개된 자동화된 패키지를 활용하여 구체적인 시스템 설계를 통한 시스템을 구현하였다는 점이다. 시스템 성능은 성능 평가에서 비교한 것처럼 다른 포렌식 수집 도구에 비해 현장의 활성 및 비활성 데이터를 매우 빠르게 수집하고 있다. 디지털 포렌식 해결 관점에서 시스템의 특징은 클라이언트는 간단한 클릭만으로 휘발성 및 비휘발성 자료수집이 진행되고 자료수집이 완료되면 자동화된 해시값을 계산하여 해시정보의 생성 및 전송을 수행하고, 서버는 이중화된 데이터를 보관한다. 따라서 본 시스템은 가독성이 있는 데이터를 수집하고 있기 때문에 포렌식 수사에 있어 침해사고 발생시 현장에 포렌식 전문가가 투입되지 않고도 활성 시스템에서 디지털 데이터의 수집을 가능 하게 한다.
본 연구된 증거 수집시스템은 EnCase나 FTK (Forensic Tool Kit) 등 디스크 이미지를 생성하는 디지털 자료 취득 상용 도구를 구입하지 않는 침해사고 기관에 배포하여 초동대응 시 사고 현장에서의 디지털 증거 수집용으로 활용될 수 있도록 개발하였으며 디지털 포렌식 분석의 많은 경험을 토대로 설계하였기 때문에 수집된 데이터 분석 시 부족함이 없이 활용되고 있으며 이 도구의 장점은 다음과 같다.
① 수집된 정보는 암호화되고 이중화되어 보존되므로 증거보존의 원본성과 무결성이 유지된다.
② 사본을 가지고 디지털 포렌식 분석 도구를 이용 하여 분석하기 위한 초동 대응 증거수집용으로 침해사고대응팀에서 사용하고 있다.
③ 포렌식 지식이 없는 침해사고 기업에서 디지털 증거 수집 시 사용이 가능하다.
④ 신속한 증거수집이 가능토록 구현되었다.
⑤ 증거 수집의 수집에 대한 추가 요구발생에 대해 쉽게 확장될 수 있다.
VI. 결론
본 논문은 윈도우 시스템 환경 침해사고 식별시 디지털 포렌식 관점에서 침해사고 분석가에 의해 초동 대응을 위하여, 신속하게 디지털 증거를 수집할 수 있도록 증거 수집 시스템을 설계하였으며, 설계된 사항에 따라 클라이언트/서버 형태로 구현하였다.
먼저 기존 사전 연구된 현장에서의 포렌식 프로세스 방법론을 검토하였으며, 디지털 데이터 수집도구 요구사항의 분석을 위하여 윈도우 디지털 데이터 수집 스크립트를 파악하였다.
조사된 자료를 기준으로 CFFTPM 모델을 적용하여 사용자 사용 프로파일 단계에는 홈 디렉토리, 파일 특성, 레지스트리 단계에 따라 스크립트를 작성하였고, 타임라인 단계에는 시스템 및 MAC(mtime, atime, ctime)에 대한 스크립트를 작성하였으며, 인터넷 단계에는 브라우저 부산물, 이메일, 인터넷 메신저 정보수집을 위한 스크립트를 작성하였으며, 이는 실제로 클라이언트에서 구현된다. 수집된 정보는 MD5해시 코드를 생성하여 암호화 되어 서버에 전송 된다.
본 프로그램은 침해사고가 의심되거나 발생한 해당 기관에 배포하여 신속하게 디지털 증거를 수집하여 그 결과를 디지털 포렌식 분석 전문가에 의해 분석될 수 있도록 초동 단계 도움을 제공하는 데 목적이 있다. 모든 윈도우 OS에서는 사용 가능하나 최신의 64비트용에 대해서는 추가 검증이 필요하며, 향후 개선할 부분으로는 수집하고자하는 활성 및 비활성 데이터의 선택 정보에 따른 분할된 정보의 수집기능 추가와 더불어 P2P 악성코드 분석을 위한 증거 수집 모듈 추가에 대한 연구가 필요하다.
참고문헌
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