사물인터넷(Internet of Things: IoT) 기술 발전에 따라서, IoT기술의 적용범위는 실내 환경의 생활 편의성 개선에서 벗어나 실외 환경에서의 발생가능한 위험을 사전에 감지·예방하는 산업안전 분야로 확대되고 있다. 이러한 IoT서비스 확대는 많은 장점을 제공함에도 데이터 유출과 변조 등의 보안 문제도 함께 발생시키므로 이에 따른 보안 대응전략 연구도 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 실외환경에서의 IoT기반 도로건설 위험방지시스템을 연구대상으로 IoT 보안관리 가이드라인을 제안한다. 연구대상에 적용한 저전력-광역(LPWA, BLE) 통신프로토콜의 보안취약점을 조사한 결과, 정보보안의 3대 요소인 기밀성, 무결성, 가용성 측면에서 보안취약점을 확인하여 이를 최소화할 수 있도록 취약점 별 대응방안을 제안하였다. 본 연구는 기 구현된 실외환경에서의 IoT기반 도로건설 위험방지시스템 운영에서 발생할 수 있는 취약점 조사·분석과 취약점별 실질적인 보안지침을 제안하는데 연구의 의의가 있다.
사물인터넷(Internet of Things: IoT) 기술 발전에 따라서, IoT기술의 적용범위는 실내 환경의 생활 편의성 개선에서 벗어나 실외 환경에서의 발생가능한 위험을 사전에 감지·예방하는 산업안전 분야로 확대되고 있다. 이러한 IoT서비스 확대는 많은 장점을 제공함에도 데이터 유출과 변조 등의 보안 문제도 함께 발생시키므로 이에 따른 보안 대응전략 연구도 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 실외환경에서의 IoT기반 도로건설 위험방지시스템을 연구대상으로 IoT 보안관리 가이드라인을 제안한다. 연구대상에 적용한 저전력-광역(LPWA, BLE) 통신프로토콜의 보안취약점을 조사한 결과, 정보보안의 3대 요소인 기밀성, 무결성, 가용성 측면에서 보안취약점을 확인하여 이를 최소화할 수 있도록 취약점 별 대응방안을 제안하였다. 본 연구는 기 구현된 실외환경에서의 IoT기반 도로건설 위험방지시스템 운영에서 발생할 수 있는 취약점 조사·분석과 취약점별 실질적인 보안지침을 제안하는데 연구의 의의가 있다.
Following the development of Internet of Things (IoT) technology, the scope of application of IoT technology is expanding to industrial safety areas that detect and prevent possible risks in outdoor environments in advance, away from improving the convenience of living in indoor environments. Althou...
Following the development of Internet of Things (IoT) technology, the scope of application of IoT technology is expanding to industrial safety areas that detect and prevent possible risks in outdoor environments in advance, away from improving the convenience of living in indoor environments. Although this expansion of IoT service provides many advantages, it also causes security problems such as data leakage and modulation, so research on security response strategies is being actively carried out. In this paper, the IoT-based road construction risk management system in outdoor environment is proposed as a research subject. As a result of investigating the security vulnerabilities of the low-power wide-area (LPWA, BLE) communication protocol applied to the research targets, the security vulnerabilities were identified in terms of confidentiality, integrity, and availability, which are the three major elements of information security, and countermeasures for each vulnerability were proposed. This study is meaningful in investigating and analyzing possible vulnerabilities in the operation of the IoT-based risk management system and proposing practical security guidelines for each vulnerability.
Following the development of Internet of Things (IoT) technology, the scope of application of IoT technology is expanding to industrial safety areas that detect and prevent possible risks in outdoor environments in advance, away from improving the convenience of living in indoor environments. Although this expansion of IoT service provides many advantages, it also causes security problems such as data leakage and modulation, so research on security response strategies is being actively carried out. In this paper, the IoT-based road construction risk management system in outdoor environment is proposed as a research subject. As a result of investigating the security vulnerabilities of the low-power wide-area (LPWA, BLE) communication protocol applied to the research targets, the security vulnerabilities were identified in terms of confidentiality, integrity, and availability, which are the three major elements of information security, and countermeasures for each vulnerability were proposed. This study is meaningful in investigating and analyzing possible vulnerabilities in the operation of the IoT-based risk management system and proposing practical security guidelines for each vulnerability.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 논문에서는 IoT기반 도로건설 위험방지시스템 대상으로 보안취약점 조사와 대응전략을 도출함으로써, 실외환 경에 적합한 IoT보안 가이드라인을 수립하고자 한다.
IoT인프라의 서비스 적용분야 확대와 함께 데이터 보안 문제점도 빈번하게 발생하고 있다. 본 논문에서는 실외환경 의 IoT기반 도로건설 위험방지시스템을 연구대상으로 발생가능한 보안취약점을 조사하고 보안취약점 별 기술적 대응 전략을 도출함으로써 IoT보안가이드라인을 제안하였다.
실외환경에서 IoT서비스를 위한 선결과제는 데이터보안, 저전력소모, 광역 통신거리, 낮은 관리비용 등이 있다. 본 단원에서는 실외환경에 적합한 IoT기반 저전력-광역 통신프로토콜과 통신과정을 조사한다[8,9]. 더불어 실외환경에서 IoT기반 안전관리 서비스 제공을 위한 도로건설 위험방지시스템 구성도 조사한다[4,5].
그러나 LPWA, BLE기반 통신 등 통신기술의 융·복합화가 확대됨에 따라서 발생 가능한 보안취약의 위 협도 증가하여 장비(구성요소) 간 정보 송수신 과정에서 여러 유형의 기밀성, 무결성, 가용성 위협에 노출될 수 있 다. 본 연구는 구현한 IoT기반 도로건설 위험방지시스템의 장치 간 통신과정에서 발생할 수 있는 다양한 보안취약점 을 조사하여 취약점 별로 실질적인 대응방안을 제안하는 데 연구의 의의가 있다.
가설 설정
만약 공격자가 서로 다른 세션에서 동일한 키스트림 St을 중복 사용하는 프레임 재생공격을 한다고 가정하자.
제안 방법
N/W서버는 전달받은 join-Request 메시지로 MIC값을 재계산하여 유효하다고 판정되면 join-Accept 메세지를 전송한다. 또한, N/W서버는 자신이 생성한 의사(psuedo-random) 코드인 AppNonce, NetID와 노드부터 수신한 보안파라메타 DevNonce를 이용하여 두 개의 128비트 암호화세션키 AppSKey과 인증세션키 NwSKey를 생성한다. LoRa네트 워크에서 송·수신되는 모든 메세지에는 암호화세션키를 이 용한 CTR기반 AES128 암호화알고리즘이 적용되고 인증 세션키를 이용한 4바이트 MIC가 생성된다.
실외 환경의 IoT 기반 도로건설 위험방지시스템에서 조사된 보안취약점과 공격유형은 [표1]과 같다. 본 단원은 시스템 내 장비(구성요소) 간 통신과정에서 확인된 보안취 약점과 이를 최소화하기 위한 대응전략을 제안한다.
공격자는 암호 화세션키를 알지 못해도 메시지포맷 구조, 메시지복호화 절차, 암호화에 사용되는 키스트림(S1 )과 카운터블럭(Ai ), 보안파라메타 특성을 분석하여 보안취약점을 발견할 수 있다. 이 단원은 기밀성을 침해할 수 있는 프레임복호화 시도와 bit Flipping 공격 발생가능성을 분석한다.
공격자가 N/W서버로 DoS공격을 지속적으 로 실시하면 서비스 중단이 발생한다. 해결방안은 네트워 크 내의 검증된 IP주소(노드)와의 통신이 가능한 화이트리 스팅 IP주소활용(whitelisting IP address)을 추천한다. 리 스팅에 속하지 않는 IP주소기반 통신을 필터링함으로써 불 명확한 기기에서의 접근을 사전에 차단할 수 있다.
대상 데이터
공격자는 노드~네트워크(N/W) 서버, 네트워크 (N/W)서버~어플리케이션(AP) 서버 간에 교환하는 데이터 를 수집·분석 과정을 통하여 취약점을 발견할 수 있다.
성능/효과
연구대상의 보안취약점 분석결과, 기밀성 침해로 인한 프레임복호화 시도·bit Flipping 공격, 무결성 침해로 인한 brute-forced 공격·미인증영역 내 메세지 변조, 가용성 침해로 인한 join Accept·join message harvest·DoS 공격 등의 발생가능성을 확인하였고 취약점 별로 실질적인 대응방안을 제안하였다.
후속연구
연구대상의 보안취약점 분석결과, 기밀성 침해로 인한 프레임복호화 시도·bit Flipping 공격, 무결성 침해로 인한 brute-forced 공격·미인증영역 내 메세지 변조, 가용성 침해로 인한 join Accept·join message harvest·DoS 공격 등의 발생가능성을 확인하였고 취약점 별로 실질적인 대응방안을 제안하였다. 향후 연구방향은 제안한 IoT보안 대응전략에 대한 학술적 검증 및 구현에 집중함으로써, 이를 통한 IoT보안표준화 분야에 주력할 예정이다.
참고문헌 (15)
Boon-Do Jeong, Mi-Seon Hong "A Study on the Activation of IoT Industry Strategy and Policy in the 4th Industrial Revolution," International Commerce and Information Review, Vol. 21, No. 1, pp. 341-360, Mar. 2019.
Song, J.H., Jang, Y.G. and Jeon, H.S., "Construction Method of Disaster Prevention/Prediction and Site Management System on Construction Site", Proceedings of Korea Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry, and Cartography, pp.325-327. Apr. 2015.
Sang-Won Choi, “Development and Its Characterization of a worker’s Safety Activity Detection Apparatus Using Smart Phone,” Journal of the Korean Society of Safety, Vol. 30, No. 3, pp. 20-25, Jun. 2015
Seungsoo Lee, Jeong-Min Han, Yun-Cheol Kim "Design of Safety Management System Using Smart Safety Signs," The 2018 Conference of The korean institute of communications and Information Sciences, p. 1508 - 1509. Jun. 2018.
Seung-Soo Lee, Yun-cheol Kim, Sung-Hyun Jee, "Design and Implementation of Road Construction Risk Management System based on LPWA and Bluetooth Beacon," The Journal of The Korea Society of Computer and Information, Vol. 23 No. 12, pp. 145-151, Dec. 2018.
Mijoo Kim, Woong Go, Sungtaek Oh, Jaehyuk Lee, Kim Hong-Geun, SoonTai Park "A Study on the types of IoT attacks by collecting IoT device vulnerabilities and exploits," The Journal of Korea Institute Of Information Security And Cryptology, Vol. 29, No. 6, pp. 81-88, Dec. 2019.
Yoon-Su Jeong, Yong-Ho Yon "A Privacy Approach Model for Multi-Access to IoT Users based on Society 5.0," The Journal of Convergence for Information Technology, Vol. 10. No. 4, pp. 18-24, 2020.
Woong Cho, "LoRa for LPWA network: overview and its performance enhancement technologies," The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Science, Vol. 14, No. 2. pp. 283-288. Mar. 2019.
Pham Minh Trung, Vinayagam MariappanVinayagam Mariappan, Jae Sang Cha, "A Study on IoT/LPWA-based Low Power Solar Panel Monitoring System for Smart City," The Journal of The Korea Institute of Intelligent Transport Systems, Vol. 18, No. 1. pp. 74-82 Feb. 2019.
Jihoo Jung, Jieun Baek, Yosoon Choi, "Analysis of Features and Applications of Bluetooth Beacon Technology for Utilization in the Mining and Construction Industries," TUNNEL&UNDERG ROUND SPACE Vol. 26, No. 3, pp. 143-153, http:// dx.doi.org/10.7474/TUS.2016.26.3.143, 2016.
Kim, Yun Cheol, "Design and Implementation of the Beacon -based Safety Management System for Construction Industries", Advanced Science Letters, Vol. 23, No 10, pp. 9808-9811(4), Oct. 2017.
Mingyuan Zhang, Tianzhuo Cao and Xuefeng Zhao, "Applying Sensor-Based Technology to Improve Construction Safety Management," The Journal of Sensors, Sensors doi: 10.3390/s17081841, https://www.mdpi.com/journal/sensors, Aug. 2017.
Jung Yoon Ham, Dong Min Jang, Gyoung Bae Kim, Soon Jo Lee, Jung Hyun Cho, Je O Song, "Astudy onworking space safety management services using bluetooth low energy beacon," The Conference of The korean institute of communications and Information Sciences, P366-P367. 2017.
Gildas Avoine, Loic Ferreira, "Rescuing LoRaWAN 1.0,", Financial Cryptography and Data Security: 22nd International Conference, pp. 253-271. Mar. 2018.
Emekcan Aras, Gowri Sankar Ramachandran, Piers Lawrence, Danny Hughes, "Exploring the Security Vulnerabilities of LoRa," The conference of 2017 3rd IEEE International Conference on Cybernetics (CYBCONF), Jun. 2017.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.