원자력발전소의 데이터 네트워크와 연관된 안전 계통들은 다양한 IT (information technology) 네트워크 및 응용프로그램들을 적용하여 현대화되고 있다. 발전소 데이터 네트워크의 출현과 더불어 원전 계측제어시스템들은 최신의 디지털화된 마이크로프로세서에 근간을 둔 시스템으로 진화하고 있는 반면에, 일반적인 IT 환경에서의 각종 정보시스템이 가지는 사이버보안 취약성 및 사고의 가능성이 증대되는 단점을 가지게 되었다. 이를 보완하기 위해 원전에 적용하는 데이터 네트워크는 신뢰성, 성능 및 보안요건을 충분히 고려해서 설계되어야 한다. 본 논문에서는 원전 계측제어계통에 적용되는 안전한 네트워크의 설계 및 평가 시 사용될 수 있는 기술적인 보안 기준들을 제시하였으며, 본 기준들을 적용하여 설계 및 운영되는 발전소 데이터 네트워크는 외부의 사이버 위협으로부터 효과적인 대처를 할 것으로 판단된다.
원자력발전소의 데이터 네트워크와 연관된 안전 계통들은 다양한 IT (information technology) 네트워크 및 응용프로그램들을 적용하여 현대화되고 있다. 발전소 데이터 네트워크의 출현과 더불어 원전 계측제어시스템들은 최신의 디지털화된 마이크로프로세서에 근간을 둔 시스템으로 진화하고 있는 반면에, 일반적인 IT 환경에서의 각종 정보시스템이 가지는 사이버보안 취약성 및 사고의 가능성이 증대되는 단점을 가지게 되었다. 이를 보완하기 위해 원전에 적용하는 데이터 네트워크는 신뢰성, 성능 및 보안요건을 충분히 고려해서 설계되어야 한다. 본 논문에서는 원전 계측제어계통에 적용되는 안전한 네트워크의 설계 및 평가 시 사용될 수 있는 기술적인 보안 기준들을 제시하였으며, 본 기준들을 적용하여 설계 및 운영되는 발전소 데이터 네트워크는 외부의 사이버 위협으로부터 효과적인 대처를 할 것으로 판단된다.
Nuclear power plant data networks and their associated safety systems are being modernized to include many information technology (IT) networks and applications. Along with the advancement of plant data networks (PDN), instrumentation and control systems are being upgraded with modern digital, micro...
Nuclear power plant data networks and their associated safety systems are being modernized to include many information technology (IT) networks and applications. Along with the advancement of plant data networks (PDN), instrumentation and control systems are being upgraded with modern digital, microprocessor-based systems. However, nuclear PDN is confronted significant side-effects, which PDN is exposed to prevalent cyber threats typically found in IT environments. Therefore, cyber security vulnerabilities and possibilities of cyber incidents are dramatically increased in nuclear PDN. Consequently, it should be designed fully ensuring the PDN meet all reliability, performance and security requirements in order to overcome the disadvantages raised from adaption of IT technology. In this paper, we provide technical security criteria should be used in design and evaluation of secure PDN. It is believed PDN, which is designed and operated along with these technical security critera, effectively protect against possible outside cyber threats.
Nuclear power plant data networks and their associated safety systems are being modernized to include many information technology (IT) networks and applications. Along with the advancement of plant data networks (PDN), instrumentation and control systems are being upgraded with modern digital, microprocessor-based systems. However, nuclear PDN is confronted significant side-effects, which PDN is exposed to prevalent cyber threats typically found in IT environments. Therefore, cyber security vulnerabilities and possibilities of cyber incidents are dramatically increased in nuclear PDN. Consequently, it should be designed fully ensuring the PDN meet all reliability, performance and security requirements in order to overcome the disadvantages raised from adaption of IT technology. In this paper, we provide technical security criteria should be used in design and evaluation of secure PDN. It is believed PDN, which is designed and operated along with these technical security critera, effectively protect against possible outside cyber threats.
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문제 정의
이러한 단점들을 극복하기 위해서는 데이터 네트워크의 신뢰성, 성능 및 보안요건을 충분히 고려해야 하며, 사이버 위협에 안전한 네트워크의 설계 및 평가가 이루어져야 한다. 다음은 원전에 적용하고자 하는 안전한 네트워크를 설계하고, 또한 설계평가를 수행할 시 충분히 고려되어야만 되는 보안관점의 기준들에 대해 기술 하고자 한다 [10].
본 논문에서는 원전 계측제어계통을 구성하는 안전한 디지털 네트워크의 설계 및 평가 시 사용되는 기술적인 보안 기준에 대해 논하고자 한다. 2장에서 원자력 설비 및 시설들에 대한 사이버침해 사례를 열거하고, 3장에서는 원전 계측제어계통의 안전한 네트워크의 구조에 대해 기술하며, 4장에서는 원전 계측제어계통의 안전한 네트워크 설계 및 평가 시 사용되는 기술적인 보안 기준에 대해 논하고자 한다.
대상 데이터
스턱스넷은 SCADA 시스템 중 독일 지멘스(Siemens)사의 SIMATIC PCS7 시스템을 공격하도록 설계되어 있다. PCS7의 다양한 컴포넌트 중 SIMATIC WinCC7와 SIMATIC Step7이라 불리는 통합 관리도구를 공격 대상으로 삼고 있다. SIMATIC WinCC는 통제 및 모니터링 시스템으로서 PLCs(programmable logic controllers) 와 통신을 담당하는 소프트웨어인데, 스턱스넷은 WinCC의 존재하는 취약점을 이용하여 침투하게 된다.
후속연구
이를 보완하기 위해 원전에 적용하는 데이터 네트워크는 신뢰성, 성능 및 보안요건을 충분히 고려해서 설계되어야 한다. 원전 계측제어계통에 적용되는 안전한 네트워크의 설계 및 평가 시 사용될 수 있는 기술적인 보안 기준들을 제시하였으며, 본 기준들을 적용하여 설계 및 운영되는 발전소 네트워크는 외부의 사이버 위협으로부터 효과적인 대처를 할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
사이버 공격에 의해 원전 계측제어계통에 임의 조작이 발생하면 어떤 문제가 발생하는가?
과거 개인 및 사무실에 제한되었던 사이버보안 문제가 최근 들어 원자력발전소 계측제어시스템에 운용되고 있는 네트워크에도 위협을 가하고 있다. 사이버 공격에 의해 원전 계측제어계통을 대상으로 임의 조작이 발생하면 원전의 운영 중단 및 파손 등의 심각한 사태를 야기 시킬 수 있다. 지금까지 원전의 계측제어계통은 전용 통신망의 사용, 고유의 운영체제의 사용 등으로 인하여 사이버 위협에 안전하다고 여겨져 왔지만, 원전 계측제어시스템의 개방화 및 표준화에 의해 사이버 위협에 대한 취약점이 증가하고 있으며, 최근 국외에서 수집된 사이버 침해 사례를 보면 더 이상 해킹 및 사이버 테러 등의 사이버 위협에 안전 할 수 없는 현실이다 [1].
원자력발전소 계측제어계통은 일반 IT 시스템과 비교했을 때 어떤 점에서 차이가 있는가?
원자력발전소 계측제어계통은 일반 IT 시스템과 비교해 볼 때 폐쇄성, 자원의 특수성, 운용 가용성 등의 측면에서 차이점이 있다. 폐쇄성은 인터넷과 같은 외부 네트워크와 분리된 내부의 필드 장비들만 연결하는 폐쇄적인 네트워크를 사용하면서 독자적인 설비 시설에서 개별적으로 운영되는 특징이 있으며, 특수성은 독자적인 프로토콜 및 임베디드 운영체제가 사용되고 하드웨어 역시 독자적인 변형을 가지는 장비가 사용되며, 가용성은 상시 작동할 수 있도록 운영되는 특징을 가진다 [2].
원전 계측제어계통만이 가지는 운영 특성들에는 어떤 것이 있는가?
- 필수자산의 보안 : 상업화된 IT 시스템에서 보호되어야만 되는 주된 자산은 일반적으로 서버에 저장되어 있는 정보이지만, 계통을 보호하고 제어하는 각각의 장비들이 서버에 저장된 정보 보다 중요한 관계로, 발전 데이터 네트워크를 구성하는 모든 보안 기능들은 시험되어야 한다.
- 위기관리 : 전형적인 IT시스템 보안은 데이터 기밀성 및 무결성에 초점을 맞추고 있지만, 원전에서는 각 개인이나 공공의 생명을 위협하는 안전성을 우선으로 한다.
- 가용성 및 신뢰성 : 최상의 가용성 및 신뢰성을 요구하는 원전의 운전 특성상, 일반적인 IT 시스템에서의 전략 (예, 리부팅)등은 허용되지 않는다.
- 소프트웨어 및 자원의 제약 : 원전의 특정 계통은 전형적인 IT 소프트웨어 및 경험이 적용될 수 없는 형태의 커스터마이징된 실시간 운영체제 또는 임베디드된 시스템을 포함하고 있다. 또한, 벤더 계약사항으로 인해 3자의 보안 솔루션을 적용할 수 없는 한계점도 존재한다.
- 반응시간 : IT 시스템과는 달리 원전에서는 운전원의 상호작용 및 자동화된 계통의 반응시간이 굉장히 중요한 요소로 작용한다.
참고문헌 (11)
Y. Choi, Y. Choi, J. Lee, C. Wan, I. Koo, and S. Hong "Study on the Construction of Cyber Security for the Nuclear Power Plants," Fall Conf. from Korea Society of IT Services, 2009, pp. 537-538.
Y. Cha, B. Cho, and J. Na, "Security Technology Trends and Prospective of Industrial Control System," KEIT PD Issue Report, vol. 13, no. 6, 2013, pp. 79-100.
N. Falliere, L. O. Murchu, and E. Chien, Win32.stuxnet Dossier. Symantec Security Response, 2011.
NRC Information Notice 2003-14, Potential Vulnerability of Plant Computer Network to Worm Infection. Nuclear Regulatory Commission, 2003.
NRC Information Notice 2007-15, Effects of Ethenet based, no-safety related controls on the safe and continued operation of nuclear power stations. Nuclear Regulatory Commission, 2007.
W. Seo and M. Jun, "A Direction of Convergence and Security of Smart Grid and Information Communication Network," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 5, no. 5, 2010, pp. 477-486.
I. Koo, K. Kim, S. Hong, G. Park, and J. Park, "Digital Asset Analysis Methodology against Cyber Threat to I&C System in NPP," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 6, no. 6, 2011, pp. 839-847.
C. Yoon, G. Kim, and C. Jang, "Embedded-based Power Monitoring Security Module Design," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 8, no. 10, 2013, pp. 1485-1490.
C. K. Veitch, S. Wade, and J. T. Michalski, Cyber Security Assessment Tools and Methodologies for the Evaluation of Secure Network Design at Nuclear Power Plants. Sandia National Laboratories, 2012.
J. T. Michalski, F. J. Wyant, and D. Duggan, Secure Network Design Techniques for Safety System Applications at Nuclear Power Plants. Sandia National Laboratories, 2010.
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