사이버 위협이 증가하면서 국가 기반시설을 담당하는 산업제어시스템 보안에 대한 위험이 증가하고 있다. 이를 보완하기 위해 산업제어시스템의 다양한 분야에서 표준화가 진행되고있고, IEC 62443 Series는 산업제어시스템의 전반적인 안전을 위한 가이드를 제시한다. 본 논문은 최근 발행 된 IEC 62443-4-1의 통제항목들을 타 표준들과 비교 및 ?석하여 개선방안을 제시하고 최종적으로 산업제어시스템의 제품 개발단계 보안을 향상에 기여하여 전반적인 기반시설 보안 수준을 향상하는 것을 목표로 한다.
주요기반시설 산업제어시스템의 운영환경 변화에 따라 보안 위협의 양상이 다양해지고 있다. 따라서 이를 반영한 보안 관리체계가 새로이 요구된다. 이에 본 논문은 미국 과 을 참조한 산업제어시스템의 정보보안 관리체계 프로그램을 제안한다. 프로그램의 기능은 다음과 같다. 첫째, 산업제어시스템 자산 관리 기능, 둘째, 보안상태 평가 기능, 셋째, 보안조치 관리 기능이다. 해당 프로그램을 통해 국내 산업제어시스템의 보안 수준 향상을 기대한다.
국가기반산업분야에 사용되고 있는 제어시스템은 원자력 화학 등의 에너지산업과 수자원, 교통 신호등의 다양한 제어분야에서 사용되고 있다. 지금까지 폐쇄적으로 운용되었던 제어시스템은 최근에는 경영시스템과의 상호연동성 및 제어시스템 간의 상호운용성등으로 인하여 점차 외부로 노출되고 있기 때문에 사이버 테러리스트의 공격 목표가 되고 있다. 실제로 사이버전쟁 발생 시에는 제일 처음의 목표가 국가기반의 산업용 제어시스템이 될 수 있으며, 해커나 공격자 등에 의한 공격으로 엄청난 재앙이 발생될 수 있다. 본 논문에서는 제어시스템에 대한 보안취약점으로 일반 IT 정보 시스템에서의 보안이슈와 함께, 제어시스템에서 사용되는 제어용 소프트웨어에 대한 보안이슈를 다루고, 이러한 보안 취약성을 분석 평가하기 위한 제어시스템용 테스트베드 구축방안을 제시하고자 한다.
산업 제어 시스템 대상 원격 관제 기술은 관리자의 즉각적 대응을 통해 산업 재해 발생 확률 저하를 위한 핵심기술로 주목받고 있다. 그러나 산업 제어 시스템 원격 관제 기술은 원격의 관리자와 통신하기 위해 외부 네트워크 연결이 필수적이며, 따라서 공격자들에게 기존 산업 제어 시스템에 존재하지 않던 새로운 네트워크 취약점을 노출하게 된다. 산업 제어시스템은 네트워크 취약점을 해결하기 위해 터널링 프로토콜 또는 패킷 암호화 솔루션을 사용하고 있지만, 이러한 솔루션은 패킷 메타데이터를 분석하는 네트워크 트래픽 분석 공격을 방어하지 못한다. 공격자는 네트워크 트래픽 분석을 통해 패킷의 송수신 대상, 통신 빈도, 활성화 상태 등을 알 수 있으며 획득한 정보를 다음 공격을 위한 초석으로 사용할 수 있다. 따라서 기존의 솔루션들이 해결하지 못하는 산업 제어 시스템 네트워크 환경에서 발생하는 잠재적인 문제들을 해결하기 위해 네트워크 트래픽 분석 난이도를 향상시켜 분석을 방어하는 솔루션이 필요하다. 본 논문에서는 패킷 메타데이터를 분석하는 네트워크 트래픽 분석 공격을 어렵게 하고자 패킷 분할 및 병합 기반 네트워크 트래픽 난분석화 기법을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 기법의 참여자인 관리자와 산업 기기는 각각 일정한 크기의 그룹으로 묶인다. 그리고 원격 관제를 위해 관리자와 산업 기기 간 송수신되는 모든 패킷을 대상으로 분할 노드를 경유하도록 한다. 분할노드는 패킷의 난분석화를 위한 핵심 요소로써, 관리자와 산업 기기 사이에 송수신되는 모든 패킷을 상호 목적 대상 그룹의 개수로 분할한다. 그리고 분할한 패킷 조각에 패킷 식별자와 번호를 부여하여 패킷 조각을 모두 수신한 목적대상이 올바르게 패킷을 병합할 수 있도록 하였다. 그리고 분할노드는 목적 대상이 속한 그룹의 모든 참여자에게 서로 다른 패킷 조각들을 전달함으로써 공격자가 패킷의 흐름을 알 수 없도록 하여 산업 제어 시스템 정보를 수집하는 것을 방어한다. 본 논문에서 제안하는 패킷 분할 및 병합 기반 트래픽 난분석화 기법을 통해 산업 제어 시스템을 대상으로 한 트래픽 분석 공격을 방어함으로써 네트워크 공격의 피해를 줄이고 추가적인 네트워크 공격을 차단할 수 있을 것으로 기대된다.
산업제어시스템(Industrial Control System, ICS)은 전력, 가스, 수도, 교통 등과 같은 국가기반시설 및 산업분야에서 원거리에 산재된 시스템을 효율적으로 관리하기 위한 시스템이다. 초창기 제어시스템은 특정 용도에 맞게 독립적으로 운영하였다. 하지만 최근 시스템의 효율적인 유지관리 및 경쟁력 강화 등의 이유로 인터넷과 같은 다양한 통신 인터페이스를 활용한 시스템 운영의 연구가 진행되면서 외부적인 보안 위협에 대한 보안관리가 요구되고 있다. 본 논문은 산업제어시스템에 적용 가능한 구간 암호화 기술을 이더넷 통신 환경에서 분석하였다. 구간 암호화 기술 적용 전후의 통신 속도를 측정 및 비교하여, 실제 암호화 적용 시의 통신 성능을 예측 하고자 한다.
산업제어시스템(ICS, Industrial Control System)은 산업 분야 제어 공정에 대한 감시와 제어를 수행하는 시스템을 말하며 수도, 전력, 가스 등 기반시설에서 응용되고 있다. 최근 ICS에 대해 Brutal Kangaroo, Emotional Simian, stuxnet 3.0 등 사이버공격이 지속적으로 증가하고 있고 이와 같은 보안위험은 인명피해나 막대한 금전적 손실을 초래한다. ICS에 대한 공격 방법 중 제어계층에 대한 공격은 제어명령을 조작해 현장장치계층의 장치를 오작동하게 하는 것이다. 따라서, 본 논문에서는 이에 대한 대응으로 산업제어시스템에서 제어계층과 현장장치 계층사이에 SDN을 적용해서 제어명령의 정상 여부를 판별하는 메커니즘을 제안하고 가상의 제어시스템을 구성해 시뮬레이션 결과를 소개한다.
현재 산업자원부 전력산업 연구개발사업 연구과제로 진행 중인 차세대 초초임계압 화력발전 설계와 관련하여 본 논문은 보일러 제어시스템의 계층적 구조와 기능에 대해 논한다. 제어시스템의 기본 요건인 통합 제어시스템을 구현하기 위해 본 논문은 어떤 종류의 정보가 통합 제어시스템과 이것을 구성하는 하부 구조의 제어시스템 사이에 요구되는지 논한다. 또한 초초임계압 발전소의 제어 운전 모드의 구성과 각 운전 모드에서의 제어 전략을 논한다. 본 논문은 그 중 가장 중요하게 취급되는 자동 플랜트 제어(Automatic Plant Control, APC)의 구성에 중점을 두며 이러한 자동 플랜트 제어는 이미 언급된 제어시스템의 계층적 구조와 정확하게 부합되도록 설계되어 진다. 현 초임계압 보일러의 제어 전략에서는 하부 구조의 제어시스템은 상부 구조의 제어시스템에서 전달되는 목표치와 함께 다른 계층 혹은 동일 계층의 다른 제어시스템 상태와 출력 중 필요한 것을 모두 종합하여 필요한 제어 목표치를 설정하고 이에 의해 제어를 하도록 되어 있으나, 초초임계압 보일러의 제어 전력은 계층적 구조의 개념에 부합하도록 항상 상위 계층의 제어시스템 출력으로부터 필요 목표치를 설정하도록 설계하고 있다.
정보기술의 발전은 비즈니스 환경의 변화는 물론 대형 산업 시설의 자동화에 많은 변화를 가져왔다. 전력, 수자원, 에너지, 교통, 통신, 등은 국가의 안보와 국민 생활의 안정 그리고 국가 경제발전의 기반을 형성하는 국가의 주요 기반시설이며 이들 모두 산업제어 시스템에 의해 통제되고 있다. 또 비즈니스 환경의 변화는 조직의 모든 시스템을 통합하고 있어 경영정보시스템과 산업제어 시스템의 통합이 이루어지고 있다. 이에 따라 산업제어 시스템의 표준화와 개방형 시스템으로 전환이 이루어지고 있어 더욱 보안의 중요성이 커지고 있다. 제어시스템 보안에 대한 연구가 기술, 관리, 환경 등 다양한 분야에서 추진되고 있다. 그럼에도 제어시스템 감사에 대한 연구는 아직 미약하다. 정부는 최근 정부 및 주요 공공 시스템에 대한 정보시스템 감리를 의무화하여 안정성, 효율성, 효과성을 평가하고 있다. 또 주요정보통신기반시설에 대해서는 취약점 분석을 하고 그 개선 작업을 하도록 의무화하고 있다. 그럼에도 제어시스템에 대한 감리를 하지 않고 있고 제어시스템에 대한 보안 아키텍처나 감리 프레임워크도 준비되어 있지 않다. 본 연구는 제어시스템 감리를 위한 정보보안 아키텍처와 정보보안 감리 프레임워크를 제시하여 감리의 기반을 마련하였다.
산업제어시스템(ICS, Industrial Control System)은 과거에는 폐쇄 네트워크로 운영되었으나 최근에는 정보통신 서비스와 연결되어 운영되면서 사이버 공격으로 인한 피해로 이어지고 있다. 이에 대한 대책으로 정보통신기반보호법이 제정되고 보안가이드라인이 배포되고 있지만 제어망에서 업무망으로의 일방향 정책만 있어 다양한 실제 제어 환경에 대한 보안가이드가 필요하며 국제 표준으로 IEC 62443의 경우 산업제어시스템 참조 모델을 정의하고 침입 차단 시스템을 이용한 영역 보안 모델을 제시하고 있으나 폐쇄 네트워크로 운영되는 산업제어망을 침입 차단 시스템만으로 외부 네트워크와과 연계하기에는 부담이 있다. 본 논문에서는 국내외 산업제어시스템 보안 모델 및 연구 동향을 분석하고 다양한 국내 산업제어망의 실제 연동 환경에 적용할 수 있는 산업제어시스템 보안 모델을 제안한다. 또한 현재 상용 경계 보안 제품들인 침입 차단 시스템, 산업용 침입 차단 시스템, 망 연계 장비, 일방향 전송 시스템 등의 보안성을 분석하였다. 이를 통하여 국내 구축 사례와 정책에 대한 비교를 통해 보안성이 향상되는 것을 확인하였다. 4차 산업혁명 시대를 맞이하여 스마트 팩토리, 스마트 자동차, 스마트 플랜트 등 다양한 산업제어 분야에 대한 보안 관리 방안에 적용할 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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