최근 많은 사물들의 센싱 정보를 인터넷을 통해 수집하고 가공 및 분석하는 사물인터넷 (Internet of Things, IoT) 서비스를 제공하고 있다. 2021년 기준 전세계 사물인터넷디바이스 수는 123억개로 사물인터넷 디바이스 수는 무서운 속도로 증가하고 있다. 사물인터넷 디바이스는 대체로 전력 및 비용의 문제로 저사양 디바이스를 사용하고 있고 다양한 구성요소를 가지고 있는 만큼 다양한 보안 취약성을 가지고 있다. 기존 IT 분야의 네트워크, 플랫폼, 서비스에서의 취약성은 모두 가지고 있으며, 사물인터넷 디바이스의 자원 제약성으로 인한 보안 결여 다양한 공격루트를 통한 공격자의 쉬운 접근 가능성으로 많은 보안 취약성과 높은 공격 가능성을 가지고 있다. 본 논문에서는 사물인터넷 하드웨어 보안 관점에서 살펴보고, 최근 오픈소스 하드웨어로 각광받고 있는 RISC-V를 활용한 사물인터넷 디바이스 보안 적용 방안을 보도록 한다.
이 연구는 사물인터넷 디바이스로 인해 발생가능 한 기업의 주요 핵심정보의 유출위협에 대해 살펴보고 유출예방을 위한 방안들을 관리보안과 기술보안 측면에서 살펴보는 것이 목적이다. 연구결과로서 관리보안측면에서는 첫째, 기업내부로 출입이 인가된 모든 사람들에 대해 사물인터넷 디바이스로 기업데이터가가 유출될 수 있음을 교육하고 주요 출입이 허가된 구역에 출입시점부터 사물인터넷 기기의 사용을 제한하는 가이드라인을 비치할 필요가 있다. 둘째, 사용자 요청 혹은 기업 자체의 보안운영 가이드라인을 마련할 필요가 있으며, 무선인터넷 공유가 가능한 전자기기에 무선인터넷 모듈을 도입시기부터 제거할 필요가 있다. 기술보안측면에서는 첫째, 컴퓨터에 대한 제어 솔루션으로서 기업정보들이 주로 저장되고 있는 컴퓨터 및 서버에 매체제어 솔루션 활용을 통해 사물인터넷 디바이스와 공유되는 경로를 대상으로 통제 솔루션을 실시해야 한다. 둘째, 네트워크에 대한 접근통제로서 네트워크에 공유된 사물인터넷 디바이스와 등록된 사물인터넷 디바이스의 현황을 정기적으로 확인하는 과정을 통해 보안관리 차원의 누수를 최소화해야 한다. 셋째, 암호화 방안으로서 컴퓨터, 서버 등의 정보자산에서 데이터 저장 및 암호화가 함께 이루어짐으로써 생성된 데이터가 외부로 불법적으로 유출되는 것을 예방하여야 한다.
사물인터넷 환경으로 연결되는 디바이스 종류가 점점 다양해지고, 이를 통해 유통되고 처리되는 정보의 양이 절대적으로 증가함에 따라 여러 보안 이슈들도 함께 부각 되고 있다. 무엇보다도, 사물인터넷 기술은 우리 실생활에 직접 접목되기 때문에, 기존 사이버공간의 위험이 현실 세계로 전이 및 확대될 수 있다는 우려가 점차 증대되고 있다. 특히, 사물인터넷 기기들의 인증 및 데이터 보호에 필요한 키의 누출은 불법 복제 및 데이터 유출을 통한 경제적, 산업적 손실을 유발하고 있는 실정이다. 따라서, 본 논문에서는 이러한 보안 위협에 대응하기 위한 하드웨어 기반의 키 은닉 기술 및 소프트웨어 기반의 키 은닉 기술의 연구 동향에 대해서 살펴보고, 이를 활용한 사물인터넷 디바이스 인증기법을 제시한다. 이는 하드웨어 및 소프트웨어 기반의 키 은닉 기술을 적절히 접목함으로써, 여러 보안 취약점으로 인한 인증키 노출 위협을 근본적으로 차단하여 효과적이고 안전한 인증키 관리를 가능하게 한다. 즉, 본 논문은 다양한 키 은닉 기술에 대해서 설명하고, 이를 토대로 보다 안전하고 신뢰성 있는 사물인터넷 디바이스 인증 기술을 제공하고자 한다.
사물인터넷 서비스는 다양한 기능과 성능을 갖는 디바이스와 게이트웨이, 플랫폼, 서비스가 서로 상호 연동/통신함으로써 실현된다. 해당 서비스의 안전성 및 신뢰성을 보장하기 위해선 서비스 각 구성 요소에 적절한 보안 기술이 필요하다. 서비스 및 API 수준에서는 OpenID-connect, OAuth2, SAML, XACML과 같은 인증/인가, 접근 제어 기법이 필요하며, 플랫폼 및 프로토콜 수준에서는 MQTT, CoAP, HTTPS, RSPF 프로토콜 및 보안 절차가 필요하다. 한편, 이들 보안 기술은 공통적으로 TLS/DTLS 보안 프로토콜을 사용한다는 특성을 가진다. 이에, 본 논문에서는 사물인터넷의 디바이스, 게이트웨이, 플랫폼에서 손쉽게 사용될 수 있도록 TLS/DTLS 보안 칩 개발 사례를 소개하고 이를 TLS 오픈 소프트웨어 스택인 mbedTLS와의 연동 사례를 소개함으로써 사물인터넷 구성 요소에 공통적으로 활용 가능한 보안 기술 구현 사례를 살펴본다.
사물인터넷 기술이 발전하면서, 데이터 및 소프트웨어 보안에 대한 이슈가 발생하고 있다. 사물인터넷은 다수의 이기종 디바이스와 플랫폼을 포함하는 환경으로 다양한 공격기술을 시도할 수 있으며, 이러한 공격기술은 급속도로 변화하고 있다. 반면에 보안기술은 이러한 공격기술의 발전속도를 따라가지 못하고 있으며, 특히 개인정보유출의 문제는 아주 큰 이슈가 되었다. 급격하게 발전하는 공격에 대응하기 위해서는 지능형 알고리즘을 이용한 보안기술을 마련할 필요가 있다. 본고에서는 딥러닝 기반의 보안기술 및 사물인터넷 기술 동향을 살펴보고, 이를 토대로 사물인터넷 환경에서 딥러닝 기반의 보안 기술을 적용하기 위한 연구 방안을 제시한다.
사물인터넷(IoT)은 다양한 디바이스와 일상적인 물건을 인터넷 연결하여 인터넷을 확장한 것이며, 전자제품에는 인터넷 연결이 가능하고 다양한 형태의 하드웨어가 내장되어 있다. 이러한 사물인터넷은 디지털 생태계에 중대한 위험을 초래한다. 이들 기기 중 상당수는 공격자의 공격을 막기 위한 보안 시스템이 내장되지 않은 상태로 설계되어 있기 때문이다. 본 논문에서는 사물인터넷 디바이스를 위한 대칭키 기반의 상호인증 프로토콜을 제안한다. 제안 프로토콜은 대칭키 암호 알고리즘을 사용하여 무선상에 전송되는 데이터를 안전하게 암호화한다. 아울러 암호화에 사용된 비밀키는 매 통신마다 디바이스가 생성하는 난수를 비밀키로 사용하여 고정적으로 사용되는 비밀키를 가변적으로 사용함으로써 보안성을 높였다. 제안 프로토콜은 무선상에서 데이터를 전송하기 전에 상호인증 과정을 거쳐 인증된 디바이스만 데이터를 전송하기 때문에 공격자를 차단하고 정상적인 디바이스가 통신이 가능하도록 하였다. 마지막으로 제안된 프로토콜을 공격유형별 시나리오를 통해 도청 공격, 위치추적, 재전송 공격, 스푸핑 공격, 서비스 거부 공격에 안전함을 확인하였다.
사물인터넷 환경에 대한 규모가 날이 갈수록 커지고 발전함에 따라서 사물인터넷 디바이스를 통해 수집하고 공유되는 정보들은 점점 다양해지고 더 많아지게 되었다. 하지만 사물인터넷 디바이스들은 소형화된 크기에 따라 연산능력의 한계점과 낮은 전력량을 가지고 있어 이전의 인터넷 환경에서 적용되어왔던 암호화, 인증 등의 보안 기술들을 사물인터넷에 직접적으로 적용하기 힘들어 취약점과 보안위협이 매우 크다. 이러한 문제점으로 인해 안전하고 정확하게 전달되어야 하는 필요성이 있는 중요한 정보들이 데이터 위변조나 개인정보 유출 및 침해 등 악의적으로 정보를 탈취하려는 위협들에 노출되었다. 이 위협을 극복하기 위해서 현재 사물인터넷 환경의 디바이스에 대하여 취약점들을 보완하고자 다양한 보안연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 사물인터넷 환경에서 다양한 디바이스들이 상호동작하며 수집된 정보들을 공유하고 전달하기 때문에 각각의 디바이스들이 신뢰성을 가지고 통신할 수 있어야 한다. 이에 따라 디바이스 인증을 위한 다양한 기법의 연구들이 진행이 되었는데, 본 연구에서는 기존의 사물인터넷 디바이스들을 인증하기 위해 연구되어 왔던 인증 기법에 대하여 한계 및 문제점을 알아보고 이를 해결하여 사물인터넷 환경에서 신뢰된 디바이스 간의 안전하게 통신을 할 수 있도록 사물인터넷 디바이스를 인증할 수 있는 기술을 제안한다.
사물인터넷은 물류, 환경, 스마트 홈, 자율주행 자동차, 에너지 관리, 스마트시티, 농업 등 다양한 응용 분야를 가지며, 거의 모든 산업분야의 기본 인프라 사용되는 핵심 기술이다. 하지만, 사물인터넷은 쉬운 공격 노출과 다양한 보안 취약성, 다양한 센서로부터 수집되는 데이터에 대한 개인정보보호의 어려움 등 많은 문제점이 존재한다. 최근, 이러한 사물인터넷의 문제점들을 보완할 수 있는 기술로 블록체인 기술이 주목받고 있다. 사물인터넷과 블록체인을 접목하면, 블록체인의 높은 확장성과 공격에 대한 복원력, 신뢰성, 추적성 등을 통해 사물인터넷 서비스의 보안성, 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 데이터 및 프로세스의 정형화, O&M 효율성 향상 등 다양한 장점을 가질 수 있으며, 블록체인이 접목된 사물인터넷 기술은 대부분의 산업분야에 혁신을 발생시킬 수 있다. 하지만, 사물인터넷 디바이스는 기본적으로 높은 자원 제약성을 가지고 데이터 처리에 높은 TPS 성능을 요구하기 때문에 기존 블록체인 기술과 통합되는 것이 쉽지 않다. 이에, 본 고에서는 사물인터넷과 블록체인의 융합을 위한 요구사항을 분석하고, 사물인터넷과 블록체인의 융합을 위해 필수적으로 요구되는 블록체인 스케일링 기술에 대해 알아본다.
사물 인터넷은 네트워크가 발달함에 따라 특정 디바이스의 통신시스템을 넘어 모든 사물간의 네트워크 통신과 데이터 공유를 가능하게 하여 새로운 컨텐츠 서비스를 창출할 수 있는 새로운 패러다임 기술이다. 사물 인터넷에서 핵심적인 이기종 사이의 연결 기술을 담당하는 미들웨어의 중요성은 사물 인터넷이 확장됨에 따라 증가하고 있으며 이 미들웨어의 보안 위협에 대한 연구의 중요성 또한 높아지고 있다. 특히 미들웨어는 각 사물 사이의 제어를 담당하고 있으므로 보안 공격을 당할 경우 그 피해가 치명적이다. 우리는 이 치명적인 피해를 방지하기 위한 보안 대책 마련에 앞서 사물인터넷의 미들웨어를 분석하고 보안 위협에 대해 연구한다. 이를 토대로 본 논문에서 사물인터넷의 미들웨어 보안 대책 및 개발에 대해 연구 방향을 제시한다.
최근 무선 통신 기술과 센서 디바이스들의 발달로 인터넷을 기반으로 모든 사물을 연결하여 사람과 사물, 사물과 사물 간의 정보를 상호 소통 가능한 센서 기반 IoT 환경이 다양한 분야에 활용되고 있다. 이러한 사물인터넷 환경은 지능형 서비스를 위해 다양하고 방대한 양의 디바이스 정보를 수집하며, 사용자 정보를 기반으로 서비스를 제공받고 디바이스를 제어해야 하며, 이기종 간의 디바이스를 활용함으로 올바른 표준을 기반으로 통신이 이루어져야 한다. 하지만, 사물인터넷 환경에서의 기존 연구나 표준 정의를 살펴보면, 현재 IoT 서비스에서는 이미 취약점이 들어난 커버로스 및 센서 노드의 수를 고려하지 않은 PKI 기반 보안 기술이 활용되고 있다. 따라서, 본 논문에서는 안전한 디바이스 인증을 위한 무인증서 기반 상호 인증 기법을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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