스마트폰 키 애플리케이션이 널리 사용되면서, 이에 대한 중계 공격의 위협도 증가하고 있다. 중계공격은 공격자가 차량과 키 애플리케이션 사이에서 오고가는 신호를 중계하여 허용 범위 밖의 통신을 시스템이 유요한 것으로 판단하게 하는 공격이다. 본 논문에서는 중계 공격을 막기 위해, 추가 지연시간을 탐지하여, 임계 지연 시간을 넘었을 경우 차량과 스마트키가 충분히 근접하지 않았다고 판단하여 차량 문 개폐 요청을 거부하는 시스템을 제안하였다. 또한 실제 환경에서의 유동성을 고려하여 임계 지연 시간을 지속적으로 업데이트하는 적응 임계 지연 시간(Adaptive Delay Threshold) 기술을 제시하였다. 그리고 실제 임베디드 기기를 이용해 시스템을 구현하여 시스템의 실효성을 검증하였다.
RIFD 시스템은 개체 인증, 전자결제 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 무선통신의 특성상 악의적인 공격자로부터 중계공격이 가능하여 공격자가 정당한 사용자로 가장할 수 있다. 이러한 중계공격을 예방하기 위하여 Distance Bounding이라는 개념의 프로토콜이 제안되어 왔다. 하지만, 기존 연구는 태그 ID 전달의 기밀성을 보장하지만 ID 검색의 비효율성 및 불필요한 두 번째 저속 단계가 존재하는 단점이 있다. 따라서 본 논문은 ID의 검색 없고, 시도 값과 응답 값을 2bits로 하여 마지막 저속 단계를 생략하며, 고속 단계에서 공격자의 공격 탐지 및 Terrorist 공격에 대하여 $(1/2)^n$의 공격 성공률을 갖는 2BP(2Bit 2Phase) Distance Bounding 프로토콜을 제안한다.
최근 근접 인증에 사용되는 비접촉식 스마트카드와 같은 RFID 태그들이 경계 위조(distance fraud) 공격, 마피아 위조(mafia fraud) 공격, 테러리스트 위조(terrorist fraud) 공격과 같은 다양한 위치 기반 공격인 중계 공격(relay attack)들에 매우 취약함이 증명되었다. 더 나아가 이러한 중계 공격들을 방지하기 위해 리더와 태그사이의 메시지 송수신 왕복 시간을 측정하는 경계 결정(distance-bounding) 프로토콜이 한 해결책으로 연구되고 있다. 2005년에 Hancke과 Kuhn은 처음으로 해쉬 함수 기반의 RFID 경계 결정 프로토콜을 제안하였다. 하지만 Hancke-Kuhn 프로토콜은 공격자에게 n번의 왕복에서 (3/4)$^n$의 성공 확률을 제공하여 중계 공격을 완벽히 방어할 수 없다. 본 논문에서는 공격자에게 n번의 왕복에서 (5/8)$^n$의 성공 확률을 제공하는 새로운 경량 RFID 경계 결정 프로토콜을 제안한다. 연구 결론으로 제안한 프로토콜은 안전한 해쉬 함수와 XOR 연산을 기반으로 하여 높은 저장 공간 효율성을 제공할 뿐만 아니라, 공격자의 성공 확률을 (5/8)$^n$으로 최적화하여 중계 공격에 대해서도 더욱 더 안전하다.
RFID 시스템에서 중계 공격에 저항하기 위해 리더와 태그 간의 시도와 응답에 소요된 1비트의 왕복 여행시간 측정을 이용한 거리 한정 프로토콜이 주로 사용된다. 이러한 프로토콜에서 1비트 시도와 응답에 대한 중계 공격의 성공확률을 줄일 수 있으면 효율적인 거리 한정 프로토콜을 만들 수 있다. 본 논문에서는 Hancke와 Khun이 제안한 1비트 시도와 응답 기반의 RFID 거리 한정 프로토콜을 2비트 시도와 응답 기반으로 수정한 효율적인 RFID 거리 한정 프로토콜을 제안한다. n번의 시도와 응답에 대한 중계 공격의 성공확률이 제안된 프로토콜에서는 (7/16)n으로 (3/4)n인 Hancke와 Khun의 프로토콜보다 훨씬 낮다.
본 연구의 목적은 2002년 한 일 월드컵에서 우승을 차지한 브라질의 7경기를 대상으로 축구 경기를 분석하는 것이다. 본 연구에 사용된 경기 분석용 비디오테이프는 FIFA에서 인정한 공식 중계방송사인 한국방송공사(KBS)의 중계 자료를 사용하였다. 본 연구의 통계 처리는 SPSS프로그램을 이용하여 상관관계분석(Pearson Correlation)을 실시하였다. 본 연구를 통한 결론은 다음과 같다. 첫째, 브라질 팀은 득점할 수 있는 비율이 높은 수비에서 최종공격수로 바로 연결되는 역습에 의한 공격(20.0%), 미더필드를 통한 빠른 공격(20.0%), 세트 플레이에 의한 공격(15.5%), 공격지역에서 볼을 뺏은 후 공격(18.5%)으로 다양한 공격 전술을 구사하여 상대 팀보다 많은 득점기회를 얻었다. 둘째, 브라질 팀은 골키퍼를 제외한 전 선수의 볼 소유 횟수가 비슷하게 나타나서, 전 선수가 고르게 활약했다. 경기의 질을 나타내는 지수인 인덱스에서는 수비수 중에는 중앙 수비수가 3.3, 미드필더 중에는 왼쪽 중앙 미드필더가 5.0, 공격수 중에는 중앙 공격수가 1.4로 포지션별로 제일 높게 나타나서 경기에서 중요한 역할을 수행하였다. 셋째, 브라질 팀은 세트플레이 성공률과 공격지역에서의 볼 점유율의 증가를 통하여 골당공격성공률을 높인 것으로 나타났다.
본고에서는 중계 공격 성공확률을 낮추기 위해 RFID 리더가 무요청(void challenge)을 보내더라도 태그가 응답하는 거리 제한 프로토콜을 제안한다. Full challenge 비율에 따른 공격 성공 확률을 분석하고, 기존의 프로토콜과 비교 분석하여 제안 프로토콜의 공격 성공 확률이 낮음을 보인다.
최근 RFID 태그들이 근접 인증(proximity authentication)을 위해 사용자의 위치나 상황을 이용하여 통신하기 때문에 위치 기반 공격인 중계 공격(relay attack)에 매우 취약함이 증명되었다. 이러한 중계 공격들을 방지하기 위해 리더와 태그사이의 메시지 송수신 왕복 시간을 측정하는 경계 결정(distance-bounding) 프로토콜이 한 해결책으로 연구되고 있다. 2008년에 Munilla와 Peinado는 Hancke-Kuhn이 제안한 프로토콜을 수정하여 보이드(void) 기법을 적용한 RFID 경계 결정 프로토콜을 제안하였다. 공격자에게 n번의 왕복에서 $(5/8)^n$으로 성공 확률을 감소시켰지만, 저비용 수동형 태그에서 많은 통신량과 저장 공간을 요구하므로 비효율적이다. 따라서 본 논문에서는 태그측의 해쉬 함수 연산량을 줄이고, 적은 저장 공간을 요구함으로써 저비용 RFID 시스템에 적합한 효율적인 RFID 경계 결정 프로토콜을 제안한다.
Controller area network (CAN) 네트워크로 대표되는 자동차 내부네트워크와 비교하여 자동차 스마트키 시스템은 상대적으로 소수의 연구가 진행되어오고 있다. 하지만, 현실 세계에서는 스마트키 시스템의 취약점으로 인해 많은 피해사례가 발생하고 있다. 대표적으로, 2010년 NDSS 학회에 소개된 신호 중계 공격 (signal relay attack)은 현재까지도 수많은 자동차 절도 사건들에 악용되고 있다. 이와 같은 문제를 근본적으로 해결하기 위해 초광대역 통신(ultra-wideband communication, UWB)을 사용한 디지털 키 (Digital Key) 기술이 일부 최신 자동차들에 탑재되고 있다. 하지만, 2022년USENIX Security 학회에서 애플, 삼성과 같은 글로벌 기업이 채택한 high rate pulse repetition frequency (HRP) UWB 측위 시스템에 대한 거리 단축 공격 (distance reduction attack)이 가능함이 소개되었다. 이는 디지털 키 시스템 또한 신호중계 공격과 같은 보안 위협에 노출될 수 있다는 점을 시사한다. 본 논문에서는 자동차 스마트키 시스템을 대상으로 수행된 공격 연구 사례들을 살펴본다. 먼저, remote keyless entry (RKE) 시스템 및 passive keyless entry and start (PKES) 시스템으로 대표되는 기존 스마트키 시스템을 대상으로 하는 보안 위협에 대해 살펴본다. 다음으로 차세대 스마트키 시스템으로 주목받고 있는 디지털키 시스템을 구성하는 초광대역 통신기술의 동작 원리 및 이에 대한 보안위협 연구 동향을 살펴본다.
무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network: WSN)에서 센서들을 클러스터(Cluster) 단위로 그룹화하고 각 클러스터에서 통신 중계 역할을 하는 클러스터 헤드(Cluster Head: CH)를 선출하는 클러스터링 알고리즘이 에너지 보존과 중계 효율을 위해 제안되어 왔다. 한편, 오염된 노드(Compromised Node), 즉 내부공격자를 통해 CH 선출과정에 개입하여 네트워크 운영에 치명적인 영향을 미치는 공격기법들이 등장하였으나, 암호키 기반 대응방식과 같은 기존 대응방법은 내부공격자 방어에 한계가 있었다. 따라서, 본 연구에서는 클러스터링 알고리즘의 CH 선출 통계를 바탕으로 비정상적인 CH 선출 공격을 탐지하는 통계적 탐지기법을 제안한다. 대표적인 클러스터링 알고리즘인 LEACH와 HEED가 운영되는 환경에서 오염노드에 의한 비정상적인 CH 선출 공격을 설계하고, 제안기법의 공격탐지여부에 대한 실험을 통해 제안기법의 효과성을 확인하였다.
최근 Selim등은 공개키 암호 기반의 프라이버시를 제공하기 위해 다중-컨텍스트 RFID 인증 프로토콜을 제안하였다. 하지만 Selim등이 제안한 프로토콜은 리더와 태그 간의 인증을 수행하는 과정에서 공개키 기반의 암호 알고리즘을 사용하므로 수동형 태그에는 적합하지 않을 뿐만 아니라 상호 인증 부재로 인한 위장 공격에 취약하다. 위와 같은 효율성 문제와 보안 취약점 해결을 위해 본 논문에서는 각각 다른 영역에서 단일 수동형 태그와 다양한 목적을 제공하는 리더들 간의 상호 인증을 제공함으로써 프라이버시 침해와 태그 위장 공격을 방지하며, 중계 공격과 서비스 거부 공격에 안전한 다중-컨텍스트 RFID 상호 인증 프로토콜을 제안한다. 결론적으로 제안한 프로토콜은 RFID 리더로부터 수집된 공간과 시간의 정보를 토대로 안전한 상호 인증이 수행되고, 수동형 태그에 적합하도록 안전한 일방향 해쉬 함수와 대칭키 암호 연산을 수행함으로써 강한 보안성과 높은 연산 효율성을 제공한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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