기존의 EMS/SCADA에서 제어시스템과 필드디바이스 간의 연계시스템은 데이터의 신뢰성을 높이기 위해서 외부 네트워크와의 망 분리를 통한 접근 통제를 하였지만 현재는 운영의 효율성 증대와 체계적 관리, 경제적 측면을 고려한 외부 망과의 연결 필요성이 증가하고 있는 추세이다. 이런 발전한 연계구간은 과거에 비해 더 많은 보안 취약점을 갖게 되었으며, EMS/SCADA 연계구간에서의 통신은 특별한 관리 방법이 필요하다. 본 논문에서는 국내 환경을 고려하여 EMS/SCADA 연계구간에서 주로 사용되는 시리얼 DNP3와 TCP/IP기반 DNP3를 적용한 보안성 평가 인증기술을 제시하였다. 제시하는 보안성 평가 인증기술은 자원 안전성 테스트와 악성 패킷 테스트 2가지 세부 평가로 나누어 안전성을 평가하며 각각의 보안 요구사항 및 평가방법을 도출하여 기존의 평가 인증 기술들과의 차별성을 제시하고자 하였다.
기존의 EMS/SCADA에서 제어시스템과 필드디바이스 간의 연계시스템은 데이터의 신뢰성을 높이기 위해서 외부 네트워크와의 망 분리를 통한 접근 통제를 하였지만 현재는 운영의 효율성 증대와 체계적 관리, 경제적 측면을 고려한 외부 망과의 연결 필요성이 증가하고 있는 추세이다. 이런 발전한 연계구간은 과거에 비해 더 많은 보안 취약점을 갖게 되었으며, EMS/SCADA 연계구간에서의 통신은 특별한 관리 방법이 필요하다. 본 논문에서는 국내 환경을 고려하여 EMS/SCADA 연계구간에서 주로 사용되는 시리얼 DNP3와 TCP/IP기반 DNP3를 적용한 보안성 평가 인증기술을 제시하였다. 제시하는 보안성 평가 인증기술은 자원 안전성 테스트와 악성 패킷 테스트 2가지 세부 평가로 나누어 안전성을 평가하며 각각의 보안 요구사항 및 평가방법을 도출하여 기존의 평가 인증 기술들과의 차별성을 제시하고자 하였다.
The linking system between the control system and the field devices in the existing EMS/SCADA, in order to increase the reliability of the data, and access control through the separation of external network. Currently, There is a tendency that the need for connection to an external network that take...
The linking system between the control system and the field devices in the existing EMS/SCADA, in order to increase the reliability of the data, and access control through the separation of external network. Currently, There is a tendency that the need for connection to an external network that takes into account the economic aspect, systematic management and efficiency of operations is increasing. Such is evolved linkage section, is to have more security vulnerabilities than in the past, Eventually communication EMS/SCADA linkage section requires special management method. In this paper, taking into account the domestic environment, were presented the security Certification and Accreditation technology that was applied to serial DNP3 and TCP/IP based DNP3 that are mainly used in EMS/SCADA linkage section. Presented to security of Certification and Accreditation technology, divided into Resource Robustness Test and Malicious Packet Test for evaluate the safety. Each of the security requirements and evaluation method in proposed technology, is an attempt to present the differentiation of the existing Certification and Accreditation technology.
The linking system between the control system and the field devices in the existing EMS/SCADA, in order to increase the reliability of the data, and access control through the separation of external network. Currently, There is a tendency that the need for connection to an external network that takes into account the economic aspect, systematic management and efficiency of operations is increasing. Such is evolved linkage section, is to have more security vulnerabilities than in the past, Eventually communication EMS/SCADA linkage section requires special management method. In this paper, taking into account the domestic environment, were presented the security Certification and Accreditation technology that was applied to serial DNP3 and TCP/IP based DNP3 that are mainly used in EMS/SCADA linkage section. Presented to security of Certification and Accreditation technology, divided into Resource Robustness Test and Malicious Packet Test for evaluate the safety. Each of the security requirements and evaluation method in proposed technology, is an attempt to present the differentiation of the existing Certification and Accreditation technology.
EMS/SCADA는 주요 기반 시설의 근간이 되기 때문에 보안 위협에 대한 보안성 평가·인증제도 및 기술이 필요하다. 하지만 현재까지 국내 보안성 평가·인증 기술은 아직 부족하고 잠재적 취약점과 위협에 대한 방어 대책을 마련하기 위해서 본 연구를 진행하게 되었다. 상대적으로 국외의 제어시스템 관련 보안성 평가·인증 제도는 활발히 진행되고 있는 추세이며 대표적인 Achilles Certification와 ISASecure Certification 프로그램은 이미 많은 산업제어시스템 개발업체들과 협력하여 보안 위협을 줄이고자 노력하고 있다.
제안 방법
이러한 점에서 본 논문은 ‘EMS/SCADA의 DNP3 연계구간 보안성 평가·인증기술’을 제시하였다. EMS/SCADA 연계구간에서 주로 사용되는 시리얼 DNP3와 TCP/IP기반 DNP3를 고려하였으며 제안하는 보안성 평가·인증 항목은 자원 안전성 테스트와 악성 패킷 테스트 2가지 세부 평가로 나누어 안전성을 점검한다. 또한 각각의 항목은 보안 요구사항에 대한 측정방법을 두어 기존의 평가·인증 기술들과 차별화된 내용을 제시한다.
EMS/SCADA 연계구간에서 주로 사용되는 시리얼 DNP3와 TCP/IP기반 DNP3를 고려하였으며 제안하는 보안성 평가·인증 항목은 자원 안전성 테스트와 악성 패킷 테스트 2가지 세부 평가로 나누어 안전성을 점검한다. 또한 각각의 항목은 보안 요구사항에 대한 측정방법을 두어 기존의 평가·인증 기술들과 차별화된 내용을 제시한다. 향후 연구 방향은 국내 EMS/SCADA에서 사용되는 다른 프로토콜들(ICCP, OPC, Modbus 등)에 대해서 연구를 진행할 계획이다.
이러한 점에서 본 논문은 ‘EMS/SCADA의 DNP3 연계구간 보안성 평가·인증기술’을 제시하였다. EMS/SCADA 연계구간에서 주로 사용되는 시리얼 DNP3와 TCP/IP기반 DNP3를 고려하였으며 제안하는 보안성 평가·인증 항목은 자원 안전성 테스트와 악성 패킷 테스트 2가지 세부 평가로 나누어 안전성을 점검한다.
이론/모형
NIST 800-53/82를 통하여 통신평가를 위한 위험 관리 및 평가, 보안프로그램 개발, 산업제어시스템 보안구조, 보안기술 적용에 대한 내용을 참고한다. 연계구간에서 사용되는 프로토콜에 대한 내용은 IEEE 1815-2010 표준을 통한 DNP3와 RFC 문서들을 통한 TCP/IP 프로토콜을 참고하여 요구사항을 제시하고 전반적인 사이버 자산과 관련된 보안 사고를 확인, 분류, 대응, 보고하는 절차에 대한 내용은 NERC-CIP-008을 참고하였다.
성능/효과
국내 EMS/SCADA의 연계구간에서 필드디바이스와 제어 센터 사이의 통신은 시리얼 기반 DNP3 가 많이 사용되고 있고, 향후 설비 계획에도 주요하게 사용될 DNP3을 고려한 보안성 평가·인증기술의 제시는 본 논문의 차별화된 필요성을 강조한다고 볼 수 있다. 또한 각각의 요구사항을 실제 어떤 방식으로 점검해야하는지 평가방법을 제시함으로써 국내 환경에 대한 더 높은 적합성을 보일 수 있을 것이라 예측해 볼 수 있다.
후속연구
향후 연구 방향은 국내 EMS/SCADA에서 사용되는 다른 프로토콜들(ICCP, OPC, Modbus 등)에 대해서 연구를 진행할 계획이다. 또한 보안기능과 초기 구성 상태에 대해서 보안 요구사항을 만족하는지 확인하는 ‘기능 평가‘ 측면을 추가 보완할 예정이다.
또한 각각의 항목은 보안 요구사항에 대한 측정방법을 두어 기존의 평가·인증 기술들과 차별화된 내용을 제시한다. 향후 연구 방향은 국내 EMS/SCADA에서 사용되는 다른 프로토콜들(ICCP, OPC, Modbus 등)에 대해서 연구를 진행할 계획이다. 또한 보안기능과 초기 구성 상태에 대해서 보안 요구사항을 만족하는지 확인하는 ‘기능 평가‘ 측면을 추가 보완할 예정이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
EMS/SCADA는 무슨 시스템인가?
EMS(Energy Management System)/ SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)는 전력계통 전송 시스템과 발전 시스템의 성능을 최적화하기 위해서 제어 및 감시를 수행하는 시스템이다. 이러한 EMS/SCADA 시스템은 국가 주요 기반 시설의 근간이 되기 때문에 보안 사고가 발생할 시 막대한 금전적 피해뿐만 아니라 국가 안보에 위협이 될 수 있다.
발전한 연계 시스템이 가지고 있는 잠재적 취약점은?
하지만 발전한 연계 시스템은 과거보다 더 많은 잠재적 취약점을 갖게 되었다. 예를 들어, 현재 전력 제어시스템과 변전소간의 통신에서 쓰이는 전용프로토콜 중 하나인 DNP3 프로토콜은 보안을 고려하지 않았기 때문에 이에 대한 보안 취약점은 여전히 노출되어 있는 상황이다. 그 외에도 일반적인 네트워크와의 연계로 인해 TCP/IP 네트워크가 갖고 있던 사이버 공격 취약점과 연계로 인한 새로운 보안 위협에 노출되어 있다[8].
EMS/SCADA와 필드 디바이스를 연계한 시스템에서 실시간 데이터를 전송하는 방법은?
해당 연계 시스템은 데이터 취득 및 관리, 원격제어와 같은 기능을 수행하게 된다. 이때 실시간 데이터의 전송은 데이터 수집을 관리하고 통신 가능한 프로토콜로의 변환을 해주는 FEP(Front End Processor)를 통해 필드 디바이스인 RTU(Remote Terminal Units)값을 직접 처리하는 방법과 Datalinker를 통해 지역변전소인 RCC(Regional Control Center)로부터 데이터를 취득하는 방법이 존재한다.
참고문헌 (16)
ISA-SP99, "Security for Industrial Automation and Control System, Part 4:Technical Security Requirements for an Industrial Automation and Control Systems," Draft 1, Edit 2, Mar. 2008.
FORCE, JOINT TASK, and TRANSFORMATION INITIATIVE. "Security and privacy controls for federal information systems and organizations." NIST Special Publication 800 (2013): 53.
Stouffer, Keith, Joe Falco, and Karen Scarfone. "Guide to industrial control systems (ICS) security." NIST special publication (2011): 800-82.
IEEE, "IEEE Standard for Electric Power Systems Communications-Distributed Network Protocol (DNP3)," IEEE Std. 1815-2012 (Revision of IEEE Std. 1815-2010), 2012.
Erfan Ibrahim, "Overview of DNP3-SA," IEC 62351, Dec. 2013.
Moon-su Jang, Gun-hee Lee, Sin-Kyu Kim, Byung-gil Min, Woo-nyon Kim, Jun-taek Seo, "Testing Vulnerabilities of DNP3," Journal of Security Engineering, 7(1), pp. 15-28, Feb. 2010.
C.C. Michael, Ken van Wyk, and Radosevich, "Black Box Security Testing Tools," Cigital, Dec. 2005.
Hyosang Lee, Wanhong Kim, Minryung Park, Yeojun Yoon, "A Study of SCADA Function Specific Design in Korean EMS," Proceeding of The Transactions of Korean Institute of Electrical Engineers Summer Conference, pp.402-403, Jul. 2007.
Tsutomu Yamada, Tadashi Kaji, Dr.Info, "Trends and Development in Security Standards for Secure Social Infrastructure Systems," Hitachi Review, Vol.63, No.5, 2014
The Achilles Certification Program, http://www.wurldtech.com/product_services/certifications/achilles_communications_certification/
Andre Teixeira, Gyorgy Dan, Henrik Sandberg, Karl H. Johansson, "A Cyber Security Study of a SCADA Energy Management System: Stealthy Deception Attacks on the State Estimator," in Proc. of IFAC World Congress, Aug. 2011.
Giani, Annarita, et al. "The VIKING project: an initiative on resilient control of power networks." ISRCS 2009-2nd International Symposium on Resilient Control Systems; Idaho Falls, ID; 11 Aug. 2009.
Falliere, Nicolas. "Stuxnet introduces the first known rootkit for industrial control systems," Published online at http://www.symantec.com/connect/blogs/stuxnet-introduces-first-known-rootkit-scada-devices. Last accessed on Feb. 2011.
Tae-sik Kim, Dong-joo Kang, "A Study on Identification and Classification of Cyber Security Threats on Electric Power System," Journal of Security Engineering, 9(1), Feb. 2012.
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