[논문]국내 중소 제조 기업 실정에 적합한 Modbus 프로토콜 취약점 대응 대책 연구

유정훈; 배춘석; 고승철

doi:10.13089/jkiisc.2021.31.2.245

[국내논문] 국내 중소 제조 기업 실정에 적합한 Modbus 프로토콜 취약점 대응 대책 연구
An Empirical Study on the Vulnerability of the Modbus Protocol Suitable for the SMEs Manufacturing Enterprises in Korea 원문보기

情報保護學會論文誌 = Journal of the Korea Institute of Information Security and Cryptology, v.31 no.2, 2021년, pp.245 - 262

유정훈 (수원대학교) , 배춘석 (수원대학교) , 고승철 (수원대학교)

초록
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중소벤처기업부에서 발표한 스마트 제조혁신을 정부의 핵심 국정과제로 설정하고 2022년까지 스마트 공장 3만개를 보급을 추진하고 있으나, Modbus 프로토콜의 보안 이슈 사항은 여전히 남아있다. 이에 국내·외 Modbus 노출 현황과 주요 보안 정보 사이트를 통한 취약점 현황을 조사한다. 본 논문에서는 또한 조사된 Modbus 취약점을 악용한 산업제어시스템의 공격이 가능함을 확인할 목적으로 PERA 모델을 참고하여 Cell/Area Zone에서 Modbus/TCP의 실험환경을 구성하고 제어시스템의 위험성을 확인하였다. 이러한 위협요소를 해소할 목적으로 계층별 위험요소 및 대응 대책을 제시하고 전문가 집단을 통해 실용성을 확인하였다. 이를 통해 국내 중소기업에서 전산 담당자가 보안 체크리스트를 이용하여 사전예방을 위한 보안 대책 방안으로 활용할 수 있을 것으로 기대한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Although smart manufacturing innovation announced by the Ministry of SMEs and Startups is set as the government's core national task and is pushing to distribute 30,000 smart factories by 2022, security issues of Modbus protocol still remain. Accordingly, the current status of exposure to Modbus at home and abroad and the status of vulnerabilities through major security information sites are investigated. In this paper, the experimental environment of Modbus/TCP was constructed in Cell/Area Zone and the risk of the control system was confirmed by referring to the PERA model for the purpose of confirming that the attack of the industrial control system that exploited the investigated Modbus vulnerability is possible. For the purpose of solving these threats, risk factors and countermeasures for each class were presented, and practicality was confirmed through a group of experts. Through this, it is expected that in domestic SMEs, the computer manager can use the security checklist as a security countermeasure for proactive prevention.

주제어

표/그림 (36)

그림 Fig. 1. Modbus Client/Server Communication
표 Table 1. Modbus/TCP Protocol Vulnerability
그림 Fig. 2. Total Matches By Year by Modbus Protocol
표 Table 2. Number of Vulnerable Modbus Protocols via Real-time Shodan ICS Radar
표 Table 3. Top 3 Exposure status of Modbus Protocol based on Domestic and overseas Industrial Control System
표 Table 4. Number of systems using Modbus protocol by region
표 Table 5. Number of Modbus Vulnerabilities by Attack type through Mitre CVE
표 Table 6. Manufacturer's CVE Vulnerability
그림 Fig. 3. Vulnerability Check Procedure of Industrial Control Equipment
그림 Fig. 4. Modbus Test Environment Configuration
그림 Fig. 5. ICS Attack Procedure
그림 Fig. 6. Virtual Bottle Filling Process Simulation
표 Table 7. Default Password for Industrial Control Equipment applying Modbus/TCP
표 Table 8. Selection of Diagnosis Target
그림 Fig. 7. System Info and Port Check
그림 Fig. 8. Modbus/TCP Process
그림 Fig. 9. Detailed of Modbus Information
그림 Fig. 10. Move and Fill
표 Table 9. Inspection Environment and Inspection Tools
표 Table 10. Test Diagnostic Procedure
그림 Fig. 11. Never Stop
그림 Fig. 12. Stop All
그림 Fig. 13. Stop and Fill
그림 Fig. 14. Firewall Configuration
표 Table 11. Threats and Countermeasures in the Enterprise Zone
표 Table 12. Threats and Countermeasures in the IDMZ Zone
표 Table 13. Threats and Countermeasure in the Manufacturing Zone
표 Table 14. Threats and Countermeasures in the Cell/Area Zone
표 Table 15. Smart Factory Security Checklist Control Items that can be Performed by the Computer Managers
표 Table 16. Industrial Security Checklist for Small and Medium Business Computer Managers
그림 Fig. 15. Job-related work areas
그림 Fig. 16. The Number of years in Information Security Work
표 Table 17. Validity of the Security Checklist
표 Table 18. Security Checklist Result of Certification Criteria
표 Table 19. Practicality of the Security Checklist
표 Table 20. Verification of Corporate Security Improvement through Security Checklist

AI 본문요약
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가설 설정

본 논문에서는 공격자로 가정하여 쇼단을 활용하여 Modbus 프로토콜을 탑재하고 있는 장비를 정찰 후에 장비의 초기 패스워드의 노출 위험성을 검증하였다.

제안 방법

Mitre CVE 사이트(https://cve.mitre.org)를 통해 Modbus 프로토콜 취약점 현황을 조사하였다.
본 연구는 기존 연구들과 다르게 재검증과 실제 일어날 수 있는 위험성을 도출하였고, 전문가 집단 검증을 통해 보안체크리스트의 실용성과 적정성을 검증하였다. 이에 국내 중소기업의 전산담당자가 기본적인 내용을 쉽게 적용할 수 있는 보안체크리스트가 개발하였다.

대상 데이터

Table 8.은 Virtual Plant 환경에서 Modbus/TCP 프로토콜을 대상으로 취약점 대상으로 진행하였다.
15일(12일)까지 진행하였다. 총 35명이 설문 조사에 참여하였다. 전문가들의 응답 결과를 분석한 결과 중소기업 담당자들이 최소한의 보안 체크리스트가 필요하다는 것을 설문 조사를 통해 입증하였고, 설문 조사에 참여한 직무 관련 업무 분야는 다음과 같다.

성능/효과

본 연구는 기존 연구들과 다르게 재검증과 실제 일어날 수 있는 위험성을 도출하였고, 전문가 집단 검증을 통해 보안체크리스트의 실용성과 적정성을 검증하였다. 이에 국내 중소기업의 전산담당자가 기본적인 내용을 쉽게 적용할 수 있는 보안체크리스트가 개발하였다. 추후 연구로는 다양한 산업 분야의 특화된 프로토콜의 연구를 통하여 여러 분야의 종사자들이 도움이 될 수 있는 대책 방안을 지속적으로 연구하고자 한다.
마지막으로, GE, Belden, Auto-Maskin의 경우 제조사별로 1개씩의 Modbus 취약점을 가지고 있다. 종합적으로 요약하자면, 공통적으로 발생한 취약점은 4개의 형태로써 Denial of service, buffer overflow, information disclosure, Security bypass의 공격을 많다는 것을 확인하였다.
은 제조사별 CVE 현황을 확인하였다. 확인한 결과 Schneider Electric 제조사가 25개로 가장 많은 취약점이 있고, 그 다음으로 Kunbus 제조사가 5개의 Modbus 취약점을 보유하고 있고, Traingle Research, Automated Solutions는 제조사별로 2개의 Modbus 취약점이 있다. 마지막으로, GE, Belden, Auto-Maskin의 경우 제조사별로 1개씩의 Modbus 취약점을 가지고 있다.

후속연구

이에 국내 중소기업의 전산담당자가 기본적인 내용을 쉽게 적용할 수 있는 보안체크리스트가 개발하였다. 추후 연구로는 다양한 산업 분야의 특화된 프로토콜의 연구를 통하여 여러 분야의 종사자들이 도움이 될 수 있는 대책 방안을 지속적으로 연구하고자 한다.

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상세보기
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원문보기 상세보기
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KISA, "Smart Factory Cyber Security Guide", Dec, 2019

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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