[논문]빌딩시설 제어시스템용 안전한 망간 자료전송 방안

조인준

doi:10.5392/jkca.2018.18.08.102

빌딩시설 제어시스템용 안전한 망간 자료전송 방안
Secure Data Transmission Scheme between Network for Building Facilities Control System 원문보기

한국콘텐츠학회논문지 = The Journal of the Korea Contents Association, v.18 no.8, 2018년, pp.102 - 108

초록
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비 보안영역의 외부인터넷과 보안영역의 내부업무망간에 적용된 기존의 망간 자료전송기술을 빌딩시설관리 SCADA시스템 제어망에 그대로 적용할 경우에 다양한 문제들이 도출된다. 기존의 망간 자료전송기술은 모든 데이터를 대상으로 블랙리스트 기반의 보안기법이 적용되기 때문에 고 복잡성 및 고 비용이 수반된다. 하지만, 빌딩시설관리 SCADA제어시스템에서 유통되는 데이터의 특성은 소수의 정형적인 제어 데이터가 반복성과 주기성을 갖기 때문에 이를 대상으로 화이트리스트 기반의 보안기법 적용이 가능하다. 이를 통해서 망간 자료전송에 적용된 보안기술이 단순화되어 저 비용으로 빌딩시설관리 SCADA시스템 제어망 구축이 가능하다. 본 논문에서는 이러한 문제점들을 정리하고 이를 해결하는 방안을 제시하여 빌딩시설관리 SCADA제어시스템에 특화된 빌딩 제어망 구축방안을 제안하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The existing data transmission technology applied between the non-secure external internet and the secure internal business network has various problems when applied to the building facility management SCADA system control network. Traditional inter-network data transfer technologies involve high complexity and high costs because blacklist-based security techniques are applied to all data. However, whitelist-based security techniques can be applied to data distributed in Building Facility Management SCADA control systems because a small number of structured control data are repeatable and periodic. This simplifies the security technology applied to inter-network data transmission, enabling building facility management SCADA system control network deployment at low cost. In this paper, we proposed building control networks specialized in building facility management SCADA control systems by providing solutions to address and address these problems.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

결론적으로 본 논문에서는 이러한 보안성 및 가용성에 대한 현안 문제점들을 해결하기 위해, 빌딩시설관리 SCADA시스템만의 특성을 반영한 망간자료전송 방안을 제안하였다.
본 논문에서 비 보안영역의 일반 외부인터넷과 보안영역의 내부 업무망 간에 적용된 기존의 망간자료전송 기술을 빌딩시설관리 SCADA시스템 제어망에 그대로 적용할 경우의 문제점을 도출하여 정리하고 이를 해결하는 방안을 제안하였다. 제안된 방안은 빌딩시설관리 SCADA시스템 제어망에 특화된 것이기 때문에 동 분야에서 기존 망간 자료전송기술을 대체할 것으로 보인다.
이러한 문제들에 대한 해결책 제안이 본 논문의 연구배경이다. 즉, 본 논문에서는 상기에 언급된 문제점들을 제거하여 빌딩시설관리 SCADA제어시스템에 특화된 새로운 망간 연동 및 자료전송 방안을 제안한 것이다.
이는 비 보안 영역내의 외부인터넷 및 기관 내 LTE모뎀 기반 빌딩시설관리 SCADA시스템 전용 외부망이 보안영역내의 빌딩시설관리 SCADA시스템 제어망을 탐지되지 않게 하기 위함이다. 즉, 비 보안영역에 존재하는 외부해커로부터 보안영역내의 빌딩시설관리 SCADA시스템을 안전하게 보호하기 위한 것이다.

제안 방법

상기와 같은 빌딩시설관리 제어시스템만의 특성이 반영된 망 연동 및 자료전송 보안요구사항을 만족하는 방안을 다음절에 제안하였다.

성능/효과

[표 1]에서 보듯이 본 논문에서 제안한 가장 유의미한 점은 빌딩시설관리 SCADA시스템 제어망에 특화된 망간 자료전송기술을 새롭게 제안한 점을 들 수 있다. 즉, 기존의 망간 자료전송기술을 빌딩시설관리 SCADA시스템에 적용할 경우 고비용, 저가용성, 구축 용이성 저하 등의 문제를 피할 수 없다는 점에 착안한 것이다.
셋째, 기관 내 내부 업무망과 독립적으로 빌딩시설관리 SCADA시스템 제어망이 운영되기 때문에 빌딩시설 관리 제어데이터와 내부 업무망 데이터가 분리되어 제어데이터의 무결성 및 안전성 확보가 용이하다는 점을 들 수 있다. 넷째, 기관 내 빌딩시설관리 SCADA시스템 전용 외부망 구축비용을 현저히 줄일 수 있다. 즉, 빌딩 시설관리 제어시스템에 반영되는 제어 데이터는 극히 소수의 정해진 사이트로부터 정해진 소량의 데이터가 생성되어 반영되기 때문에 LTE모뎀과 저가의 초소형 마이크로컴퓨터를 사용하여 간단하게 구축이 가능하다.
즉, 빌딩 시설관리 제어시스템에 반영되는 제어 데이터는 극히 소수의 정해진 사이트로부터 정해진 소량의 데이터가 생성되어 반영되기 때문에 LTE모뎀과 저가의 초소형 마이크로컴퓨터를 사용하여 간단하게 구축이 가능하다. 다섯째, LTE기반 전용 외부망의 보안성 강화가 용이하다는 점을 들 수 있다. 즉, 빌딩시설관리 제어시스템에 반영되는 제어 데이터가 극히 소수의 정해진 사이트로부터 반복성/주기성/단순성을 특성으로 하여 반입되기 때문에, 해커들의 위험성이 상존하는 불특정 사이트로부터는 접근을 허용하지 않는 화이트리스트 기반의 S/W 방화벽 구현이 용이하고, 방화벽을 통과한 제어데이터에 대해서도 진성데이터만 허용하고 악성데이터를 불허하는 화이트리스트기반의 보안기법을 사용하여 비보안 영역 내의 LTE 모뎀 기반 SCADA 전용 외부망의 보안성을 저비용으로 손쉽게 강화할 수 있다.
첫째, 외부 인터넷 사이트로부터 실시간으로 전송되는 데이터가 극히 제한적인 특정 사이트로부터 극히 제한적인 제어데이터가 유입되어 제어시스템에 반영된다는 점을 들 수 있다. 둘째, 빌딩 시설관리 SCADA시스템 제어망은 외부인터넷이 구축되어 있지 않은 건물에서도 운영될 수 있다. 이러한 환경에서는 외부 인터넷사이트로부터 실시간으로 제어데이터를 반영하여 운영되는 빌딩제어시스템은 운영이 불가능할 수 있다.
즉, 내부 인터넷의 고장과 관계없이 LTE모뎀을 통해서 외부사이트 제어 데이터를 실시간으로 수신하기 때문에 빌딩시설관리 SCADA시스템의 가용성을 제고한 결과를 가져온다. 둘째, 인터넷이 설치되어 있지 않은 빌딩에서도 LTE모뎀을 통해서 빌딩시설관리 SCADA시스템을 손쉽고 편리하게 구축 운영이 가능하다는 점을 들 수 있다. 이는 기관내 모든 빌딩에 공용인터넷을 설치해야 하는 부담을 제거하는 효과도 가져온다.
마지막으로 두 기술 모두 망간 자료전송 프로토콜은 Non-TCP/IP를 사용하여 보안영역에 외부 인터넷에 존재하는 해커가 직접적인 접근이 불가능하게 하였다는 점을 들 수 있다.
셋째, 기관 내 내부 업무망과 독립적으로 빌딩시설관리 SCADA시스템 제어망이 운영되기 때문에 빌딩시설 관리 제어데이터와 내부 업무망 데이터가 분리되어 제어데이터의 무결성 및 안전성 확보가 용이하다는 점을 들 수 있다. 넷째, 기관 내 빌딩시설관리 SCADA시스템 전용 외부망 구축비용을 현저히 줄일 수 있다.
셋째, 비 보안영역의 전송 통제서버의 구축방법에서 특이점을 들 수 있다. 기존기술은 범용 PC등을 사용하여 구축한 반면에 제안기술은 초소형 마이크로컴퓨터를 LTE모뎀과 통합 패키징하여 단일 어플라이언스 형태의 제품으로 구축한 점을 들 수 있다.
이를 극복하는 방법으로 외부인터넷 제어 데이터를 예측하는 방법을 들 수 있으나 이는 매우 복잡하고 예측된 데이터의 정확성 확보가 관건이 되는 제약을 지닌다. 셋째, 빌딩시설관리 SCADA제어시스템의 가용성은 100%에 근접하도록 유지되어야 한다. 빌딩제어망이 외부인터넷으로부터 연동되는 경우 인터넷 고장 시 빌딩제어시스템 운영에 제약을 주어 가용성을 떨어뜨리는 결과를 가져온다.
즉, 빌딩시설관리 제어시스템에 반영되는 제어 데이터가 극히 소수의 정해진 사이트로부터 반복성/주기성/단순성을 특성으로 하여 반입되기 때문에, 해커들의 위험성이 상존하는 불특정 사이트로부터는 접근을 허용하지 않는 화이트리스트 기반의 S/W 방화벽 구현이 용이하고, 방화벽을 통과한 제어데이터에 대해서도 진성데이터만 허용하고 악성데이터를 불허하는 화이트리스트기반의 보안기법을 사용하여 비보안 영역 내의 LTE 모뎀 기반 SCADA 전용 외부망의 보안성을 저비용으로 손쉽게 강화할 수 있다. 여섯째, 빌딩시설관리 SCADA시스템에 응급상황 발생시 관리담당자 핸드폰에 긴급메시지를 안전하게 전송이 용이하다. 이는 외부로 전송되는 메시지에 대해 보안정책에 따른 전송절차에 따라 LTE모뎀을 활용하기 때문이다.
다섯째, LTE기반 전용 외부망의 보안성 강화가 용이하다는 점을 들 수 있다. 즉, 빌딩시설관리 제어시스템에 반영되는 제어 데이터가 극히 소수의 정해진 사이트로부터 반복성/주기성/단순성을 특성으로 하여 반입되기 때문에, 해커들의 위험성이 상존하는 불특정 사이트로부터는 접근을 허용하지 않는 화이트리스트 기반의 S/W 방화벽 구현이 용이하고, 방화벽을 통과한 제어데이터에 대해서도 진성데이터만 허용하고 악성데이터를 불허하는 화이트리스트기반의 보안기법을 사용하여 비보안 영역 내의 LTE 모뎀 기반 SCADA 전용 외부망의 보안성을 저비용으로 손쉽게 강화할 수 있다. 여섯째, 빌딩시설관리 SCADA시스템에 응급상황 발생시 관리담당자 핸드폰에 긴급메시지를 안전하게 전송이 용이하다.
첫째, 기관의 내부인터넷의 가용성보다는 이동통신 LTE망의 가용성이 높다는 점이다. 즉, 내부 인터넷의 고장과 관계없이 LTE모뎀을 통해서 외부사이트 제어 데이터를 실시간으로 수신하기 때문에 빌딩시설관리 SCADA시스템의 가용성을 제고한 결과를 가져온다.
빌딩시설관리 SCADA시스템 제어망은 일반업무망과 다른 특성을 지닌다. 첫째, 외부 인터넷 사이트로부터 실시간으로 전송되는 데이터가 극히 제한적인 특정 사이트로부터 극히 제한적인 제어데이터가 유입되어 제어시스템에 반영된다는 점을 들 수 있다. 둘째, 빌딩 시설관리 SCADA시스템 제어망은 외부인터넷이 구축되어 있지 않은 건물에서도 운영될 수 있다.
첫째, 용도측면에서 살펴보면 기존 망간 자료전송기술은 범용성이 있어 불특정 보안영역의 망에 적용이 가능하다. 반면에 제안방안은 빌딩시설관리 SCADA시스템 제어망이란 특정 보안영역의 망에만 가능하다는 점을 들 수 있다.

후속연구

둘째, 망간에 전송되는 전송자료 역시 기존 기술은 불특정한 범용자료인 반면에 제안 방안에서는 특정한 제어데이터로 제한하고 있다. 이는 빌딩제어시스템에서 제어 데이터는 제한적인 종류의 정형화된 데이터라는 특성을 갖기 때문이다.
제안된 방안은 빌딩시설관리 SCADA시스템 제어망에 특화된 것이기 때문에 동 분야에서 기존 망간 자료전송기술을 대체할 것으로 보인다. 본 논문에서는 빌딩 제어망으로 한정했지만, 향후에는 다른 분야 SCADA시스템 제어망(전기, 수도, 수질 등)에도 그들만의 독특한 특성을 반영한 망간 자료전송 기술로 확대하여 발전시킬 필요가 있다.
본 논문에서 비 보안영역의 일반 외부인터넷과 보안영역의 내부 업무망 간에 적용된 기존의 망간자료전송 기술을 빌딩시설관리 SCADA시스템 제어망에 그대로 적용할 경우의 문제점을 도출하여 정리하고 이를 해결하는 방안을 제안하였다. 제안된 방안은 빌딩시설관리 SCADA시스템 제어망에 특화된 것이기 때문에 동 분야에서 기존 망간 자료전송기술을 대체할 것으로 보인다. 본 논문에서는 빌딩 제어망으로 한정했지만, 향후에는 다른 분야 SCADA시스템 제어망(전기, 수도, 수질 등)에도 그들만의 독특한 특성을 반영한 망간 자료전송 기술로 확대하여 발전시킬 필요가 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	SCADA에서 말하는 최고의 보안성이란 무엇인가?	외부데이터가 인터넷을 통해서 실시간으로 반영되어 (예, 기상정보, 재난정보 등) 운영되는 빌딩시설관리 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) 제어시스템은 최고의 보안성과 가용성이 보장되어야한다. 여기에서 최고의 보안성은 해커가 인터넷을 통해서 빌딩시설관리 SCADA제어시스템을 직접 해킹공격을 할 수 없도록 보안체제를 갖추어야 한다는 것이다. 그리고 최고의 가용성은 앞에서 전제한 최고의 보안성 보장이란 전제하에서 어떤 상황에서든 365일 24시간 외부데이터를 빌딩시설관리 SCADA제어시스템에 반영할 수 있는 환경을 갖추어야 한다는 것이다.
	SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) 제어시스템에서 보장되어야 하는 것은 무엇인가?	외부데이터가 인터넷을 통해서 실시간으로 반영되어 (예, 기상정보, 재난정보 등) 운영되는 빌딩시설관리 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) 제어시스템은 최고의 보안성과 가용성이 보장되어야한다. 여기에서 최고의 보안성은 해커가 인터넷을 통해서 빌딩시설관리 SCADA제어시스템을 직접 해킹공격을 할 수 없도록 보안체제를 갖추어야 한다는 것이다.
	SCADA시스템 제어망이 운영되는 3가지 경우는 무엇인가?	현재 빌딩시설관리 SCADA시스템 제어망은 3가지로 운영된다. 첫째는 다른 망과 완전 폐쇄망으로 운영되는 경우, 둘째는 외부 인터넷에 직접 연결되어 운영되는 경우, 마지막으로는 외부 인터넷과 망 분리가 되고 범용적인 망간 자료전송 보안요구사항을 만족하는 제품이 설치되어 운영되는 경우로 나눌 수 있다[그림 2][1][2].

참고문헌 (6)

"국가기관 망분리 구축 가이드," 행정안전부, 국가정보원, 한국정보사회진흥원, 2008(5).
"망간 자료전송제품 보안요구사항 V1.0," IT보안인증사무국, 2015.
이은배, 김기영, "망 분리기반의 정보보호에 대한 고찰," 한국정보보호학회지, 제20권, 제1호, pp.39-46, 2010(2).
김경호, 장엽, 김희민, 윤정한, 김우년, "제어망 특성을 반영한 물리적 일방향 자료전달 시스템 설계," 한국정보과학회논문지, 정보통신, 제40권, 제 2호, pp.126-130, 2013(4).
이현정, 조대일, 고갑승, "망분리환경에서 안전한 서비스 연계를 위한 단방향 망간자료전송 시스템 보안모델연구", Asia-pacific Journal of Multimedia Services Convergent with Art, Humanities, and Sociology, Vol.5, No.6, pp.539-547 Dec. 2015.
제어시스템 보안 국제표준 ISA/IEC 62443, https://www.isa.org

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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