[논문]ISO 19847 선박 데이터 서버 이중화를 통한 사이버 보안 취약성 대응 방안 실험

이창의; 이서정

doi:10.9717/kmms.2022.25.6.793

ISO 19847 선박 데이터 서버 이중화를 통한 사이버 보안 취약성 대응 방안 실험
Experiment on countermeasures against cyber security vulnerabilities using redundancy of ISO 19847 Shipboard Data Server 원문보기

멀티미디어학회논문지 = Journal of Korea Multimedia Society, v.25 no.6, 2022년, pp.793 - 806

이창의 (Division of Computer Engineering, Graduate School, Korea Maritime & Ocean University) , 이서정 (Division of Maritime System Engineering, Korea Maritime & Ocean University)

Abstract ▼ AI-Helper

As the IMO introduced MASS (Maritime Autonomous Surface Ships), ISO(International Organization for Standardization) announced ISO 19847 of a maritime data sharing standard for collecting and remotely managing data of ship systems. Previous literature evaluated the risk using HAZOP for ISO 19847 and proved that risk assessment is useful through experiments. However, redundancy of ISO 19847 ship data server which is one of the risk reduction method suggested in previous literature, was designed but couldn't tested due to the limitations of the conditions. So, in this study, to prove the usefulness of the ship data server redundancy of ISO 19847 which was not tested in previous literature. It based on the design of previous literature, and the network of ship data servers was modeled using the SES/DEVS format and simulated using the DEVS# open source library.

주제어

표/그림 (17)

그림 Fig. 1. ISO 19847/19848 concept model.
그림 Fig. 2. High risk deviations, causes and safeguards in previous literature.
그림 Fig. 3. Architecture of system redundancy in previous literature.
그림 Fig. 4. Error handling procedure by system redundancy in previous literature.
그림 Fig. 5. DEVS Coupled Model Representation.
표 Table 1. Component of system entity structure.
표 Table 2. Definition of atomic model.
그림 Fig. 6. Network Topology.
그림 Fig. 7. Network SES.
그림 Fig. 8. Network PES.
그림 Fig. 9. Simulation Diagram.
그림 Fig. 10. Simulation component state-transition diagram.
표 Table 3. DEVS Formalism of simulation component.
표 Table 4. List of Extracted Vulnerabilities.
그림 Fig. 11. Class diagram of simulator.
그림 Fig. 12. screenshot of simulation configuration.
그림 Fig. 13. Result of simulation.

AI 본문요약
AI-Helper

제안 방법

8의 SES와 PES를 통해 시스템이 구조적인 부분을 모델링하였다. 시스템의 동적인 모델링을 위하여 Fig.9에서 보는 바와 같이 시스템의 구조적 모델링을 통해 정의되었던 공격자와 방화벽, L4스위치, 호스트 기반 침입 감지 시스템, 마스터 및 슬레이브 선박 데이터 서버의 입출력 포트를 정의하고, 공격 메시지를 생성하는 발생기를 추가하여 시뮬레이션 구성도를 작성하였다.

대상 데이터

시뮬레이션 프로그램 제작을 마치고 시뮬레이션 테스트를 수행하였다. 마스터 선박 데이터 서버와 슬레이브 선박 데이터 서버는 서로 다른 취약성을 가지도록 취약성 목록을 설정하였으며, 방화벽은 MQTT, HTTP, FPT서비스를 위해 21번, 23번, 80번, 443번, 1883번 포트를 통과하도록 설정하였다. 공격은 총 20 회에 걸쳐서 공격 시나리오 리스트 중에서 무작위로 선정하여 수행하게 하여 시뮬레이션할 때마다 공격의 성공 횟수와 그 결과가 변경된다.
시뮬레이션을 위하여 Fig.7의 SES를 Specializa- tion노드의 자식 노드 중 하나의 노드만 선택하고 나머지 노드는 삭제하는 전정(가지치기)를 통해 Entity와 Aspect만이 존재할 수 있는 PES를 Fig.8 과 같이 클라이언트 중에서는 공격자를, 방화벽 중에서는 패킷 필터를, 스위치는 L4스위치를, 침입 탐지시스템에는 호스트 기반 침입 탐지 시스템을, 서버는 선박 데이터 서버를 선택하여 모델링 하였다.
시뮬레이터 화면은 공격자의 공격 시나리오 리스트와 방화벽의 허용된 포트 목록, L4스위치, 호스트기반 침입 감지 시스템, 선박 데이터 서버의 취약성 목록으로 구성되어 있다. 또한, 시뮬레이션을 실행하기 위한 버튼과 공격 횟수를 지정하기 위한 부분, 공격 시뮬레이션 기록을 목록화하여 확인할 수 있는 부분으로 화면을 구성하였다.

이론/모형

또한 방법론적인 시스템을 모델링이 가능하고, 모델의 구조변경이 쉬우며, 기존에 개발된 모델들을 재사용하기에 편리하다. 본 논문에서는 네트워크 보안 시뮬레이션에 SES 형식론을 적용함으로 이와 같은 효과를 기대할 수 있다[10, 12].
DEVS#은 DEVS-C++과 더불어 이산사건 기반 시뮬레이션에서 많이 사용되고 있는 C#언어로 DEVS를 구현한 오픈 소스 라이브러리이다. 본 연구에서는 가비지 수집, 유형 검사 기능, 웹 기능 등과 같은 C++보다 몇 가지 장점이 있는 DEVS#을 이용하여 시뮬레이션을 수행하였다[13, 15].

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상세보기
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Common Vulnerabilities and Exposures (CVE-2022-0847), https://cve.mitre.org/cgi-bin/cvename.cgi?nameCVE-2022-0847 (Accessed May 10, 2022).

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