[논문]사이버공간 내 상황인식을 위한 사이버 공통 작전 상황도 연구

김국진; 윤재필; 윤석준; 강지원; 김경신; 신동규

doi:10.7472/jksii.2022.23.5.87

사이버공간 내 상황인식을 위한 사이버 공통 작전 상황도 연구
A study on the cyber common operation picture for situational awareness in cyberspace 원문보기

Journal of Internet Computing and Services = 인터넷정보학회논문지, v.23 no.5, 2022년, pp.87 - 101

김국진 (Department of Computer Engineering, Sejong University) , 윤재필 (Department of Computer Engineering, Sejong University) , 윤석준 (Department of Cyber Warfare Research Center, Sejong University) , 강지원 (Department of Computer Engineering, Sejong University) , 김경신 (Advanced Defense Science & Technology Research Institute of Agency for Defense Development) , 신동규 (Department of Computer Engineering, Sejong University)

초록
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사이버공격은 사이버공간에서 눈 깜짝할 사이에 일어나며, 그 피해는 전 세계에 점차 늘어나고 있다. 따라서, 사이버공간 3계층에 속하는 다양한 자산들을 여러 가지 시각에서 파악할 수 있는 사이버 공통작전상황도의 개발이 필요하다. 이는 군에서 사용하는 전장 정보 파악에 대한 방안을 적용하면 최적의 사이버공간 내 상황인식을 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 사이버 공통작전상황도에 필요한 가시화 화면들을 식별하고 기준(응답속도, 사용자 인터페이스, 객체 기호, 객체 크기)들을 조사한다. 그 후 식별 및 조사한 사항들을 적용하여 프레임워크를 설계하고 그에 따라 가시화 화면들을 구현한다. 최종적으로 가시화 화면이 조사한 기준 중 사진으로는 알아볼 수 없는 응답속도에 대한 실험을 진행한다. 결과적으로 구현된 가시화 화면들은 모두 응답속도 기준에 부합했다. 이와 같은 연구는 지휘관이나 보안 담당자들이 사이버공격을 대비하기 위한 사이버 공통작전상황도를 구축하는데 도움이 된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Cyber-attacks occur in the blink of an eye in cyberspace, and the damage is increasing all over the world. Therefore, it is necessary to develop a cyber common operational picture that can grasp the various assets belonging to the 3rd layer of cyberspace from various perspectives. By applying the method for grasping battlefield information used by the military, it is possible to achieve optimal cyberspace situational awareness. Therefore, in this study, the visualization screens necessary for the cyber common operational picture are identified and the criteria (response speed, user interface, object symbol, object size) are investigated. After that, the framework is designed by applying the identified and investigated items, and the visualization screens are implemented accordingly. Finally, among the criteria investigated by the visualization screen, an experiment is conducted on the response speed that cannot be recognized by a photograph. As a result, all the implemented visualization screens met the standard for response speed. Such research helps commanders and security officers to build a cyber common operational picture to prepare for cyber-attacks.

주제어

표/그림 (25)

그림 (Figure 1) Joint Cyberspace Operational Planning Process based on Joint Publication 3-12
표 (Table 1) Identification items for each layer in cyberspace
그림 (Figure 2) Identification of types of CyCOP visualization based on JCOPP and ATP 2-01.3 IPB
표 (Table 2) Visualization implementation status in CyCOP studies
표 (Table 3) Acceptable system response time
표 (Table 4) Guidelines for Appropriate Response Times
표 (Table 5) Guidelines for Response Times
표 (Table 6) Response time by related works
그림 (Figure 3) Cyberspace symbol components
그림 (Figure 4) Minimum viewing angle according to line of sight
표 (Table 7) Some of the cyberspace icons
표 (Table 8) Distance based on wall screen size
그림 (Figure 5) CyCOP Framework Structure
그림 (Figure 6) CyCOP UI Structure
그림 (Figure 7) CyCOP visualization screen and data by visualization
그림 (Figure 8) ① Visualization: Visualization of Internet network activity in the area of interest
표 (Table 9) CyCOP Implementation Environment Hardware and Software
그림 (Figure 9) ② Visualization: Satellite view-based geographic visualization
그림 (Figure 10) ③ Visualization: Visualization of physical network device location and information within the facility
그림 (Figure 11) ④ Visualization: Visualization of internal network of facilities
그림 (Figure 12) ⑤ Visualization: Cyberspace 3-layer visualization
그림 (Figure 13) Diagram of Object Relationships Between Network Layers
그림 (Figure 14) Measure query (simple) response time in browser developer tools network tab
그림 (Figure 15) Measure query (complex) response time in browser developer tools network tab
표 (Table 10) Response time for each CyCOP visualizations

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 사이버 상황인식을 위한 CyCOP Framework 설계 연구이다. 이를 위한 목표로는 위의 설명과 같이 사이버 공격에 대비하는 것이다.
본 연구의 목적은 사이버공간 내 상황인식을 위한 CyCOP 프레임워크를 설계 및 구현하는 것이다. JP 3-12 기반으로 작성한 JCOPP와 ATP 2-01.

가설 설정

3) 상황이 어떻게 전개되는지 인식하라: 상황 추적은 이 측면의 주요 구성요소이다.
4) 위협 행위자의 행동에 주의하라: 상황 자체보다 상황내 공격자 또는 위협 행위자의 행동에 중점을 둔다.

제안 방법

2장에서 공개된 군 교범에 명시된 작전계획과 사이버 상황인식에서 CyCOP의 필요성을 도출한다. 그리고 CyCOP을 구성하기 위한 화면들을 식별하고 인터페이스를 구성을 위해 응답속도, 객체 아이콘 등의 연구 들을 조사한다. 3장에서는 2장에서 조사한 공개된 군의 교범이나 여러 연구자료 들에서 시사점을 도출한다.
3 IPB 문서를 분석하여 CyCOP에서 가시화 해야되는 화면들을 식별했다. 그리고 CyCOP을 설계 및 구현하기 위한 인터페이스(응답 시간, UI, 객체 기호, 객체 크기) 관련 연구들을 조사를 했다. 조사한 사항들을 바탕으로 CyCOP 프레임워크를 설계하고 구현한 각 가시화 화면들에 대한 설명을 작성했다.
세 번째로, 사용자가 CyCOP 가시화 화면을 볼 때, 명확히 이해할 수 있도록 하는 객체 기호에 대하여 조사한다. 네 번째로, CyCOP 가시화 화면 내에서 표기되는 객체 크기에 대하여 조사한다.
두 번째로, CyCOP 가시화 화면 사용자 인터페이스(UI: User Interface)에 대하여 조사한다. 세 번째로, 사용자가 CyCOP 가시화 화면을 볼 때, 명확히 이해할 수 있도록 하는 객체 기호에 대하여 조사한다. 네 번째로, CyCOP 가시화 화면 내에서 표기되는 객체 크기에 대하여 조사한다.
그리고 CyCOP을 설계 및 구현하기 위한 인터페이스(응답 시간, UI, 객체 기호, 객체 크기) 관련 연구들을 조사를 했다. 조사한 사항들을 바탕으로 CyCOP 프레임워크를 설계하고 구현한 각 가시화 화면들에 대한 설명을 작성했다. 마지막으로 가시화 화면들의 응답시간을 측정하여 구현된 CyCOP이 조회(단순), 조회(복잡) 기준에 충분히 부합하는 것을 증명했다.

대상 데이터

물리적 네트워크 자산 중에서 라우터를 중점적으로 가시화하며, 라우터의 정보들과 라우터들이 어떻게 연결되어 있는지 확인한다. 사용되는 데이터로는 GeoJSON, 기타 데이터, 내부 네트워크 정보 등이 있다. 좌측 인터페이스는 아이콘들의 범례를 나타내고, 우측 인터페이스는 중앙 인터페이스에서 선택한 시설의 상세 정보를 표현한다.
즉, 그림 5의 상단의 항목은 공개된 출처의 정보를 기반으로 외부 네트워크 정보를 수집한다는 뜻이다. 외부 네트워크 정보는 BGP(Boarder Gateway Protocol)정보, Geo(Geographic)JSON, Persona 및 기타 데이터를 수집한다.

성능/효과

조사한 사항들을 바탕으로 CyCOP 프레임워크를 설계하고 구현한 각 가시화 화면들에 대한 설명을 작성했다. 마지막으로 가시화 화면들의 응답시간을 측정하여 구현된 CyCOP이 조회(단순), 조회(복잡) 기준에 충분히 부합하는 것을 증명했다.

후속연구

본 연구에서 제안한 CyCOP 프레임워크를 적용하여 CyCOP을 개발한다면, 보안 담당자들과 군의 지휘관들은 사이버공격에 대비할 수 있는 능력을 갖출 수 있을 것이다. 향후 연구에서는 ATP 2-01.
본 연구에서 제안한 CyCOP 프레임워크를 적용하여 CyCOP을 개발한다면, 보안 담당자들과 군의 지휘관들은 사이버공격에 대비할 수 있는 능력을 갖출 수 있을 것이다. 향후 연구에서는 ATP 2-01.3 IPB 단계 중 3, 4단계에 해당하는 가시화 ⑥~⑩까지 구현할 것이다. 그에 따라 CyCOP의 최종 모습은 사이버공격에 대비뿐만이 아닌 대응까지 할 수 있는 능력을 가질 것이다.

참고문헌 (50)

R. Adlakha, S. Sharma, A. Rawat and K. Sharma, "Cyber Security Goal's, Issue's, Categorization & Data Breaches," 2019 International Conference on Machine Learning, Big Data, Cloud and Parallel Computing (COMITCon), pp. 397-402, 2019. http://dx.doi.org/10.1109/COMITCon.2019.8862245.
K. Cabaj, Z. Kotulski, B. Ksiezopolski et al., "Cybersecurity: trends, issues, and challenges," EURASIP Journal on Information Security, pp. 1-3, 2018.
S. dageet, "Quadrennial defense review report," Department of Defense., Virginia, USA, Feb. 2010.
The Joint Staff, "Joint Publication (JP) 3-12, Cyberspace Operation," Washington, DC, USA, June 2018.
O. Zaporozhets and O. Syvak, "In the Line of Russian Aggression: Ukraine, hybrid warfare, and cybersecurity defense," Routledge Companion to Global Cyber-Security Strategy, Thames, Oxfordshire, England, UK: Routledge, pp. 185-190, 2021.
O. Analytica, "Ukraine-linked cyber threats remain serious," Emerald Expert Briefings oxan-es, April. 2022, http://dx.doi.org/10.1108/OXAN-ES268913.
M. Husak, M. Lastovicka, and T. Plesnik, "Handling Internet Activism during the Russian Invasion of Ukraine: A Campus Network Perspective," Digital Threats: Research and Practice, April. 2022. http://dx.doi.org/10.1145/3534566.

상세보기
"Cyber Attack Trends In The Midst Of Warfare - The numbers behind the first days of the conflict," Check Point Software Technologies Ltd., Israel, Feb. 2022. [Online]. Available: https://blog.checkpoint.com/2022/02/27/196-increase-incyber-attacks-on-ukraines-government-and-military-sector/
P. D. Gallagher, et al. "Guide for Conducting Risk Assessments," NIST Special Publication 800-30, Washington, DC, September 2012.
Department of the army, "FM 3-12 Cyberspace and Electromagnetic Warfare," Washington, DC, USA, August 2021.
Ducheine Paul and Jelle Van Haaster, "Fighting Power Targeting and Cyber Operations," Cyber Conflict (CyCon 2014)2014 6th International Conference, pp. 303-327, 2014. https://doi.org/10.1109/CYCON.2014.6916410
P. W. Poteete, "Implementing the DoD joint operation planning process for private industry enterprise security," NAVAL POSTGRADUATE SCHOOL MONTEREY CA DEPT OF INFORMATION SCIENCES, Sep. 2011. https://calhoun.nps.edu/handle/10945/5518
A. Munir, A. Aved, and E. Blasch, "Situational Awareness: Techniques, Challenges, and Prospects," AI, vol. 3, no. 1, pp. 55-77, Jan. 2022. http://dx.doi.org/10.3390/ai3010005.

상세보기
Mica R Endsley, "Toward a theory of situation awareness in dynamic systems", Human factors, vol. 37, no. 1, pp. 32-64, 1995. https://doi.org/10.1518/001872095779049543

상세보기
M. R. Endsley, "Design and evaluation for situation awareness enhancement," Proc. Human Factors Ergonom. Soc. Annu. Meeting, vol. 32, no. 2, pp. 97-101, 1988. https://doi.org/10.1177/154193128803200221

상세보기
P. Barford et al., "Cyber SA: Situational Awareness for Cyber Defense," in Cyber Situational Awareness. Advances in Information Security, Boston, MA, USA:Springer, vol. 46, pp. 3-4, 2010.
U. Franke and J. Brynielsson, "Cyber situational awareness-A systematic review of the literature," Comput. Secur., vol. 46, pp. 18-31, Oct. 2014.

상세보기
O. Jacq, D. Brosset, Y. Kermarrec and J. Simonin, "Cyber attacks real time detection: towards a Cyber Situational Awareness for naval systems," 2019 International Conference on Cyber Situational Awareness, Data Analytics And Assessment (Cyber SA), pp. 1-2, 2019. http://dx.doi.org/10.1109/CyberSA.2019.8899351.
R. Mittu and F. Segaria, "Common operational picture (COP) and common tactical picture (CTP) management via a consistent networked information stream," Proc. Command Control Res. Technol. Symp., pp. 3-7, 2000.
Daniel T. Keuhlen, Oliver L. Bryant, and Kenneth K. Young, "The common operational picture in joint vision 2020: a less layered cake", NATIONAL DEFENSE UNIV NORFOLK VA JOINT AND COMBINED WARFIGHTING SCHOOL, 2002. https://apps.dtic.mil/sti/citations/ADA421610
Dr David. Baar, and Garth. Shoemaker, "Pliable Display Technology for the Common Operational Picture," IDELIX Software Inc, 2004.
J. Copeland, Emergency response: Unity of effort through a common operational picture, U.S. Army War College, Carlisle, PA, Strategy Research Project, Mar 2008.
Erin E. Wreski, and Erik A. Lavoie, "A concept of operations for an unclassified common operational picture in support of maritime domain awareness," Naval Postgraduate School Monterey United States, 2017.
R. Mittu, and F. Segaria, "Common operational picture (cop) and common tactical picture (ctp) management via a consistent networked information stream (cnis)," NAVAL RESEARCH LAB, Washington, DC, USA, 2000.
M. Esteve at el., "Cyber Common Operational Picture: A Tool for Cyber Hybrid Situational Awareness Improvement," North Atlantic Treaty Organization (NATO) Science and Technology Organization (STO), Technical Report STO-MP-IST-148, Washington, DC, USA, 2016.
T. Pahi, et al. "Preparation, Modelling, and Visualisation of Cyber Common Operating Pictures for National Cyber Security Centres," Journal of Information Warfare, vol. 16, no. 4, pp. 26-40, 2017.
S. Noel, S. Purdy, A. O'Rourke, et al. "Graph analytics and visualization for cyber situational understanding," The Journal of Defense Modeling and Simulation, Oct. 2021. http://dx.doi.org/10.1177/15485129211051385.

상세보기
R. S. Gutzwiller, S. M. Hunt and D. S. Lange, "A task analysis toward characterizing cyber-cognitive situation awareness (CCSA) in cyber defense analysts," 2016 IEEE International Multi-Disciplinary Conference on Cognitive Methods in Situation Awareness and Decision Support (CogSIMA), pp. 14-20, 2016. http://dx.doi.org/10.1109/COGSIMA.2016.7497780.
S. Jajodia, S. Noel, P. Kalapa, M. Albanese and J. Williams, "Cauldron mission-centric cyber situational awareness with defense in depth," 2011 - MILCOM 2011 Military Communications Conference, 2011, pp. 1339-1344, 2011. http://dx.doi.org/10.1109/MILCOM.2011.6127490.
M. Jenkins, M. G. Catto and M. Les Bird, "Increased Space Situational Awareness through Augmented Reality Enhanced Common Operating Pictures", The Advanced Maui Optical and Space Surveillance Technologies Conference, 2018.
S. Llopis et al., "A comparative analysis of visualisation techniques to achieve cyber situational awareness in the military," 2018 International Conference on Military Communications and Information Systems (ICMCIS), pp. 1-7, 2018. http://dx.doi.org/10.1109/ICMCIS.2018.8398693.
L. Jiang, A. Jayatilaka, M. Nasim, M. Grobler, M. Zahedi and M. A. Babar, "Systematic Literature Review on Cyber Situational Awareness Visualizations," in IEEE Access, vol. 10, pp. 57525-57554, 2022. http://dx.doi.org/10.1109/ACCESS.2022.3178195.

상세보기
H. Doucette, "Identifying Requirements for a Cyber Common Operating Picture (CyCOP): Information Collection," Defence Research and Development Canada, Ottawa, Canada, March 2020.
C. Dillabaugh et al., "CyberCOP: Cyber Situational Awareness Demonstration Tool," Defence Research and Development Canada, Ottawa, Canada, Feb. 2020.
L. Beaudoin et al., "Coalition Network Defence Common Operational Picture," FRAUNHOFER SOCIETY WACHTBERG (GERMANY) FRAUNHOFER INST FOR COMMUNICATION INFORMATION PROCESSING AND ERGONOMICS, Wachtberg, Germany, Nov. 2010.
Headquarters, Department of the Army, "Army Techniques Publication (ATP) 2-01.3, Intelligence Preparation of the Battlefield," Washington, DC, USA, Jan. 2021.
Department of Defense, United States of America, "Military-Standard (MIL-STD)-1472H, DESIGN CRITERIA STANDARD, HUMAN ENGINEERING," Washington, DC, USA, Jan. 2019.
Kim. H, H. Song, and S. Park, "Proper response times and design factors influencing user satisfaction with diverse touch tap operations for the smartphone," Archives of Design Research, vol.27, no.2, pp.95-105, 2014. https://doi.org/10.15187/adr.2014.05.110.2.95
B. Shneiderman, "Response time and display rate in human performance with computers," ACM Computing Surveys (CSUR), vol. 16, no. 3, pp. 265-285, 1984.

상세보기
E. D. McCroskey and C. A. Mock, "Operational Graphics for Cyberspace", Joint Force Quarterly(JFQ), Issue 85, 2nd Quarter, pp.42-49, 2017.
Department of Defense, United States of America, "Military-Standard (MIL-STD)-2525D, INTERFACE STANDARD, JOINT MILITARY SYMBOLOGY," Washington, DC, USA, Nov. 2008.
University of Oregon Route Views Archive Project, 2022. http://archive.routeviews.org/
H. Butler, M. Daly, A. Doyle, S. Gillies, S. Hagen and T. Schaub, The GeoJSON Format, 2016.
Maxmind, 2022. https://www.maxmind.com/en/home
Caida, 2022. https://www.caida.org/
SecurityTrails, 2022. https://securitytrails.com/
ip-api, 2022. https://ip-api.com/
WhoisXMLAPI, 2022. https://www.whoisxmlapi.com/
Google Maps, 2022. https://www.google.com/maps
K. Scarfone and P. Mell, "An analysis of CVSS version 2 vulnerability scoring," 2009 3rd International Symposium on Empirical Software Engineering and Measurement, pp. 516-525, 2009. http://dx.doi.org/10.1109/ESEM.2009.5314220

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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