[논문]VoIP 스니핑을 통한 특정정보 탈취 위험성에 관한 연구

이동건; 최웅철

doi:10.17662/ksdim.2018.14.4.117

VoIP 스니핑을 통한 특정정보 탈취 위험성에 관한 연구
A study on the risk of taking out specific information by VoIP sniffing technique 원문보기

디지털산업정보학회논문지 = Journal of the Korea Society of Digital Industry and Information Management, v.14 no.4, 2018년, pp.117 - 125

이동건 (광운대학교 소프트웨어학과) , 최웅철 (광운대학교 소프트웨어학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, VoIP technology is widely used in our daily life. Even VoIP has become a technology that can be easily accessed from services such as home phone as well as KakaoTalk.[1] Most of these Internet telephones use the RTP protocol. However, there is a vulnerability that the audio data of users can be intercepted through packet sniffing in the RTP protocol. So we want to create a tool to check the security level of a VoIP network using the RTP protocol. To do so, we capture data packet from and to these VoIP networks. For this purpose, we first configure a virtual VoIP network using Raspberry Pi and show the security vulnerability by applying our developed sniffing tool to the VoIP network. We will then analyze the captured packets and extract meaningful information from the analyzed data using the Google Speech API. Finally, we will address the causes of these vulnerabilities and possible solutions to address them.

주제어

표/그림 (8)

그림 <그림 1> 구현할 망 설계도
표 <표 1> SIP서버에 등록한 사용자 정보
그림 <그림 2> Client 등록 설정
그림 <그림 3> RTP 헤더 구조
표 <표 2> Payload type별 코덱
그림 <그림 4> 캡처된 RTP 패킷
그림 <그림 4> 캡처된 RTP 패킷
그림 <그림 5> Sox를 이용하여 payload가 저장된 RAW파일을 WAV파일로 변환한 결과

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

우리 연구는 RTP패킷을 스니핑하여 오디오데이터로 변환시킨 뒤 원하는 정보를 얻어내는 것을 목표로 한다. 따라서 오디오데이터가 들어있는 RTP프로토콜에 대해 연구하고자 한다.
우리 연구는 RTP패킷을 스니핑하여 오디오데이터로 변환시킨 뒤 원하는 정보를 얻어내는 것을 목표로 한다. 따라서 오디오데이터가 들어있는 RTP프로토콜에 대해 연구하고자 한다.
때문에 오디오데이터들은 사용자들의 민감한 정보들이 포함할 가능성이 매우 높다. 우리는 이 연구에서 오디오데이터들이 오갈 VoIP망을 설계 및 구현할 것이다. 또한 VoIP에 특화된 스니핑 도구를 제작하여 구현한 망에 적용시킬 것이다.
우리의 연구는 같은 사설IP범위 안에서 스니핑을 시도하여 RTP패킷을 캡처하는 시도를 하였다. 단순히 패킷을 받아 헤더 분석을 통해 Payload를 변환하는 작업을 진행했을 뿐인데 사용자의 음성통화 내용이 그대로 오디오파일로 재생되었다.

제안 방법

우리 연구는 RTP패킷의 payload필드의 값이 필요하기 때문에 소켓을 생성하고 받아 온 직렬화된 패킷을 IP Header, UDP Header, RTP Header순서로 분리한 후 역직렬화시킨다. 그 후, 역직렬화된 패킷의 헤더에 담긴 정보를 활용하여 RTP 패킷만을 갖고 작업하도록 필터링한다. 이렇게 필터링을 거치고 나면 실질적인 오디오나 비디오 데이터가 담긴 RTP Payload필드가 남는다.
우리는 우선 Payload필드에 있던 데이터들을 Raw파일로 저장을 했다. 그리고 Sox(Sound eXchange)라는 프로그램을 이용하여 저장된 Raw파일을 wav파일로 변환시켰다.
이 때 오디오데이터들이 실시간으로 전송되면서 통화가 진행된다. 또한 RTP세션이 진행되는 동안 RTCP 프로토콜로 QoS(Quality of Service)정보를 교환하면서 품질을 모니터링 한다. 통화가 종료될 경우 역시 SIP메시지가 전달되며 서버를 통해 상대방에게 통화가 종료되었음을 알리게 된다.
우리는 안드로이드 스마트폰 2대를 통해 SIP Telephone의 역할을 수행하도록 Regis Montoya에서 만든 오픈소스 안드로이드 어플리케이션인 ‘CSipSimple’을 사용하기로 하였다.
우리는 우선 Payload필드에 있던 데이터들을 Raw파일로 저장을 했다. 그리고 Sox(Sound eXchange)라는 프로그램을 이용하여 저장된 Raw파일을 wav파일로 변환시켰다.
우리는 패킷을 스니핑하기 위해서 RTP패킷을 캡처하는 프로그램을 직접 작성하였다. 프로그램에 사용된 언어는 Python으로 3.
초기의 Channel Driver의 역할은 Chan_sip에 의해서 모두 수행이 되었지만 VoIP기술의 발달로 새로운 Channel Driver의 설계가 필요해짐에 따라 Chan_pjsip와 같은 새로운 스택의 Channel Driver들이 설계 되면서 여러 종류의 드라이버들이 존재하게 되었다. 하지만 우리의 연구는 Channel Driver에 영향을 받는 연구가 아니기 때문에 가장 초기의 기본 스택인 Chan_sip 드라이버를 사용하여 사용자를 생성하도록 하였다. 생성한 사용자의 정보는 표1과 같다.

대상 데이터

서버에 사용자등록을 마친 후, Client가 서버에 접속하기 위해서는 Client쪽에서도 설정을 해주어야한다. 우리 연구에서 Client는 SIP Telephone에 해당한다. 우리는 안드로이드 스마트폰 2대를 통해 SIP Telephone의 역할을 수행하도록 Regis Montoya에서 만든 오픈소스 안드로이드 어플리케이션인 ‘CSipSimple’을 사용하기로 하였다.
실제로 그림에서 160개의 데이터가 존재하는 것을 확인할 수 있다. 이 필드에 존재하는 데이터는 실질적인 오디오 혹은 비디오 데이터들이다. 우리는 이 필드의 값을 Raw파일로 저장하여 원하는 정보를 추출하는 작업을 할 것이다.

데이터처리

우리는 패킷을 스니핑하기 위해서 RTP패킷을 캡처하는 프로그램을 직접 작성하였다. 프로그램에 사용된 언어는 Python으로 3.5.3버전을 사용하였고 Raspbian Stretch LITE상에서 Vim을 이용하여 작성하였다.

이론/모형

SIP서버는 ‘Raspberry Pi’에서 구현하였다. 또한 서버를 더욱 효율적으로 관리하기 위하여 Asterisk의 웹 기반 GUI를 제공하는 FreePBX를 사용하였다. 우리가 사용하는 오픈소스들의 버전 정보는 다음과 같다.

성능/효과

Sampling Rate(Clock Rate)는 8000의 값을 갖는다. 따라서 이 방식은 1초당 50패킷의 데이터를 전송하며 하나의 패킷은 160개의 표본화데이터를 Payload필드에 담고 있다는 것을 알 수 있으며 오디오를 125㎲마다 표본화시켜 하나의 표본화데이터(=1 octet)를 생성한다는 것을 알 수 있다. 즉 이 필드의 값은Audio파일로 변환시키는 데에 중요한 정보라고 할 수 있다[4-5].
단순히 패킷을 받아 헤더 분석을 통해 Payload를 변환하는 작업을 진행했을 뿐인데 사용자의 음성통화 내용이 그대로 오디오파일로 재생되었다. 심지어 Google Speech Api와 같은 STT(Speech-To-Text)라이브러리를 활용한다면 더욱 손쉽게 정보의 탈취가 가능하다는 것을 보였다. 만약 공격자가 스푸핑과 같은 방법을 사용하여 패킷을 단순히 탈취하기만 한다고 해도 VoIP전화기 사용자의 통화내용은 모두 공격자에게 노출될 수 있다는 것이다.

후속연구

또한 우리는 캡처 된 패킷을 분석하여 오디오로 재구성하여 원하는 특정 정보를 추출해냄으로써 보안 취약점을 진단할 것이다. 그리고 가능한 해결책을 제시할 것이다.
우리는 이 연구에서 오디오데이터들이 오갈 VoIP망을 설계 및 구현할 것이다. 또한 VoIP에 특화된 스니핑 도구를 제작하여 구현한 망에 적용시킬 것이다. 또한 우리는 캡처 된 패킷을 분석하여 오디오로 재구성하여 원하는 특정 정보를 추출해냄으로써 보안 취약점을 진단할 것이다.
또한 VoIP에 특화된 스니핑 도구를 제작하여 구현한 망에 적용시킬 것이다. 또한 우리는 캡처 된 패킷을 분석하여 오디오로 재구성하여 원하는 특정 정보를 추출해냄으로써 보안 취약점을 진단할 것이다. 그리고 가능한 해결책을 제시할 것이다.
이렇게 필터링을 거치고 나면 실질적인 오디오나 비디오 데이터가 담긴 RTP Payload필드가 남는다. 이 필드 역시 바이트 형태로 존재하는데 우리는 이것을 파일로 저장을 하여 Raw Audio파일을 생성하고 Google Cloud Speech Api를 활용하여 원하는 특정정보만을 오디오 파일로 저장함을 보일 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	오디오데이터가 사용자들의 민감한 정보들이 포함할 가능성이 매우 높은 이유는?	VoIP기술은 사용자들의 음성데이터를 IP망 을 통하여 전달하는 기술이다. 오디오데이터는 대부분 사용자간의 음성통화(인터넷 전화)를 통해서 전달된다. 때문에 오디오데이터들은 사용자들의 민감한 정보들이 포함할 가능성이 매우 높다.
	VoIP기술이란?	VoIP기술은 사용자들의 음성데이터를 IP망 을 통하여 전달하는 기술이다. 오디오데이터는 대부분 사용자간의 음성통화(인터넷 전화)를 통해서 전달된다.
	Marker (1bit) 필드는 어떻게 세팅되는가?	- Marker (1bit): 이 필드는 RTP 패킷 스트림 내에서 프레임의 경계같은 중요한 이벤트를 나타내기 위해 세팅된다.

참고문헌 (10)

KakaoTalk, https://www.kakaocorp.com/service/KakaoTalk
Malcolmd, "Channel Driver Modules," https://wiki.asterisk.org/wiki/display/AST/Channel+Driver+Modules
H. Schulzrinne, S. Casner, R. Frederick, V. Jacobson, "RTP: A Transport Protocol for Real-Time Applications.," RFC3550, The Internet Society, 2003.
H. Schulzrinne, S. Casner, "RTP Profile for Audio and Video Conferences with Minimal Control.," RFC3551, The Internet Society, 2003
Malcolm Davenport , "RTP Packetization," https://wiki.asterisk.org/wiki/display/AST/RTP+Packetization
Patrick Park, Voice over IP Security, Cisco Press, 2009
Himanshu Dwivedi, Hacking VoIP, No Starch Press, 2009
Laura Chappell, 와이어샤크 네트워크 완전 분석 (이재광, 전태일 역), 에이콘, 2012
김창식, 김태경, "텍스트마이닝을 이용한 정보보호 연구동향 분석," (사)디지털산업정보학회논문지, 제14권, No.2 , 2018, pp. 19-25.

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최희식, 조양현, "모바일 앱 서비스 이용 증가로 인한 보안 위협 분석," (사)디지털산업정보학회논문지, 제14권, No.1 , 2018, pp. 45-55.

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