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[국내논문] PLC 로그의 사고조사 활용 가능성에 관한 연구
A Study on the Possibility for Incident Investigation Using PLC Logs 원문보기

情報保護學會論文誌 = Journal of the Korea Institute of Information Security and Cryptology, v.30 no.4, 2020년, pp.745 - 756  

장엽 (ETRI 부설연구소) ,  김태연 (ETRI 부설연구소) ,  김우년 (ETRI 부설연구소)

초록
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산업제어시스템이란 전력, 수처리, 교통과 같은 주요기반시설이나, 자동화 공장, 화학 플랜트와 같이 산업분야의 프로세스를 안전하고 효율적으로 모니터링 및 제어하는 시스템을 말한다. 이러한 산업제어시스템을 대상으로 하는 사이버 공격이 성공한다면 큰 인명 피해, 경제적 피해를 유발할 수 있어, 국가단위 해커 집단들의 주요 공격 대상이 될 가능성이 높다. Stuxnet, Industroyer, TRITON과 같은 사이버 공격은 이러한 우려가 실제 현실로 드러난 사례이며, 사이버 공격으로 실제 물리적 피해를 발생시키기 위해 대상 제어시스템에 대한 깊은 지식을 기반으로 개발된 것으로 확인되었다. 따라서 산업제어시스템의 사고조사를 위해서는 사고분석가 역시 제어시스템 운영 프로세스에 대한 지식을 보유하고 제어시스템에 특화된 사고조사 기술을 확보해야 한다. 이를 위해 사이버와 물리적 경계에 위치한 임베디드 제어기기와 같이 사이버 공격의 대상이 될 수 있지만, IT분야에서 사용되지 않아 즉시 활용할 기술이 없는 장치들을 대상으로 하는 사고조사 기술 개발이 필요하다. 이러한 연구 개발의 첫 단계로써 대표적인 임베디드 제어기기인 PLC(Programmable Logic Controller) 4종을 대상으로 PLC의 로깅 기능 및 본 논문에서 제안한 공격 시나리오에서 사고조사에 활용 가능한 로그 생성 여부를 분석한 결과를 제시한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

An ICS(industrial control system) is a complex system that safely and efficiently monitors and controls industrial processes such as electric power, water treatment, transportation, automation plants and chemical plants. Because successful cyber attacks targeting ICS can lead to casualties or seriou...

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나 현재 산업제어시스템 사고조사에서 활용가능한 기술이 부족한 실정이다. 이에 우리는 산업제어시스템 사고조사 기술개발의 첫 걸음으로써 국내 점유율이 높은 산업용 임베디드 제어기기인 PLC 4종을 대상으로 PLC가 생성하는 로그들이 사고조사에 활용 가능한지 분석하였다. PLC가 제공하는 로그 관련 기능들이 사이버 보안 관점에서 적절하게 구현되었는지, 실제 공격 사례에 기반한 다양한 공격 시나리오에서 유의미한 로그를 생성하는지 실험하였다.
  • PLC는 범용성이 높아 다양한 곳에서 활용되며, 타 제어기기 대비 환경 구축이 쉬워 공격자들로부터 공격 우선순위가 높다. 따라서 우리는 PLC를 대상으로 사고조사에 활용 가능한 기술 연구를 먼저 진행하고자 한다.
  • 제조사 별로 ‘진단 이벤트’, ‘시스템 이력’, ‘fault table’과 같이 다른 용어를 사용하고 있지만, 본 논문에서는 기기의 특정 기능을 언급하지 않는 한 ‘PLC 로그’ 혹은 ‘로그’라는 용어를 사용한다. 또한, 국내외 제어시스템 보안요구사항에 기반하여 PLC들의 로그 관리 기능 구현의 보안수준을 검토한다.
  • PLC가 생성한 로그를 관리자가 조회할 수 있는지 확인한다. 또한, 네트워크를 통한 로그 조회 시 최소한의 권한을 요구하는지 확인한다.
  • Log Delete. PLC가 생성한 로그를 관리자 권한이 없는 사용자가 삭제할 수 있는지 확인한다. 또한, 관리자 여부와 관계없이 원격 삭제를 항상 제한한다면 보안 수준이 높은 것으로 판단한다.
  • Log Content. 각 이벤트 로그가 언제 발생했는지, 어느 PLC 모듈에서 발생했는지, 어떠한 형태의 보안 이벤트인지, 어느 시점에서 오류가 발생했는지, 관련된 사용자는 누구인지 등 사고조사를 위해 필요한 정보를 모두 획득할 수 있는지 확인한다.
  • Log Capacity. 제어기기가 얼마나 많은 제어기기 로그를 저장할 수 있는지 확인한다. 로그 저장 용량에 대해서는 명시적인 평가 기준이 없어 임의로 검토 기준(1,000개)을 선정하였다.
  • 이 연구에서 우리는 국내외 제어시스템 보안 요구사항에 기반해 국내 도입률이 높은 4종의 PLC의 로그관리 기능의 보안수준을 평가하고, PLC를 대상으로 하는 7종의 공격 시나리오에 대해 PLC가 생성하는 로그들이 사고조사에 활용 가능한지 확인하였다. 제어기기들이 생성하는 로그들은 주로 하드웨어 구성 설정이나 제어 및 통신 과정에서 발생하는 오류에 관한 것들이지만, 일부 로그는 사이버 사고 관점에서도 활용 가능함을 확인하였다.
  • 본 연구는 사고조사 관점에서, 사이버 위협에 따라 PLC들이 생성하는 로그들의 활용 가능성을 검토한 연구로 특정 제어기기의 보안 수준이 높고 낮음을 평가하기보다는 제어기기가 생성하는 로그들로부터 정보를 수집하고자 하는 보안 솔루션 개발에 도움을 주기 위해 수행되었다. 제어기기들의 로그 정보를 수집하는 보안 솔루션을 구축한다면, 사고조사 뿐만 아니라 실시간으로 발생하는 제어시스템 내 이상행위를 탐지할 수 있을 것으로 기대된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
EWS는 무엇인가? • EWS: 임베디드 제어기기의 하드웨어, 네트워크 설정 및 제어로직을 작성하는 등 제어기기를 관리하는 애플리케이션이 설치된 장비 
산업제어시스템이란 어떤 시스템을 말하는가? 산업제어시스템이란 전력, 수처리, 교통과 같은 주요기반시설이나, 자동화 공장, 화학 플랜트와 같이 산업분야의 프로세스를 안전하고 효율적으로 모니터링 및 제어하는 시스템을 말한다. 이러한 산업제어시스템을 대상으로 하는 사이버 공격이 성공한다면 큰 인명 피해, 경제적 피해를 유발할 수 있어, 국가단위 해커 집단들의 주요 공격 대상이 될 가능성이 높다.
산업 제어시스템을 대상으로 하는 사이버 공격들의 일반적인 특징은 무엇인가? 첫째, 사이버 공격 수행을 위해서 국가 단위 규모의 지원이 있다는 점이다. 성공적인 사이버 공격을 위해서는 대상 시스템과 유사한 환경을 구축하고 개발된 공격을 실증해야 한다. 이는 많은 인력과 비용이 필요하므로 개인이 수행하기 어렵다. 둘째, 물리적 피해를 일으키기 위해 PLC(Programmable Logic Controller), IED(Intelligent Electronic Device), RTU(Remote Terminal Unit)와 같은 산업현장에서 사용하는 임베디드 제어기기까지 공격의 대상으로 삼고 있다는 것이다. 셋째, 피해 시설의 운영자나 보안 분석가가 공격자들의 공격 방식, 최종 목적을 확인하는데 장시간이 소요되었다는 점이다. 많은 시간이 소요된 이유는 ‘보안 전문가의 제어시스템 지식 부족’, ‘제조사들의 협조 미진’, ‘제어S/W, 제어기기의 사고 조사에 활용할 수 있는 도구 부재’ 등이 원인이라 할 수 있다. 
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참고문헌 (12)

  1. N. Falliere, L.O. Murchu, and E. Chien, "W32.STUXNET dossier v1.4," Whitepaper, Symantec Security Response, Symantec Corp., Feb. 2011. 

  2. R. Lee, J. Slowik, B. Miller, A. Cherepanov, and R. Lipovsky, "Industroyer/crashoverride: Zero things cool about a threat group targeting the power grid," Black Hat USA, 2017. 

  3. A.A. Di Pinto, Y. Dragoni, and A. Carcano, "TRITON: The first ICS cyber attack on safety instrument systems," Black Hat USA, 2018. 

  4. R.A. Awad, S. Beztchi, J.M. Smith, B. Lyles, and S. Prowell, "Tools, Techniques, and methodologies: A survey of digital forensics for scada systems," Proceedings of the 4th Annual Industrial Control System Security Workshop, pp. 1-8, Dec. 2018. 

  5. S. Senthivel, I. Ahmed, and V. Roussev, "SCADA network forensics of the PCCC protocol," Digital Investigation 22 (2017), pp. 57-65, Aug. 2017. 

  6. G. Denton, F. Karpisek, F. Breitinger, and I. Baggili, "Leveraging the SRTP protocol for over-the-network memory acquisition of a GE fanuc series 90-30," Digital Investigation 22 (2017), pp. 26-38, Aug. 2017. 

  7. K.A. Stouffer, J.A. Falco, and K.A. Scarfone, "Guide to industrial control systems(ICS) security," SP 800-82 rev. 2, NIST, May 2015. 

  8. "Security requirements for industrial control System - Part 3: control layer," TTAK.KO-12.0307-part3, Jun. 2012. 

  9. https://cve.mitre.org/ 

  10. https://www.us-cert.gov/ics 

  11. K.H. John, and M. Tiegelkamp. "IEC 61131-3: programming industrial automation systems," Springer, 2005. 

  12. R. Spenneberg, M. Bruggemann, and H. Schwartke, "PLC-blaster: a worm living solely in the PLC," Black Hat Asia, 2016. 

저자의 다른 논문 :

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