상대적으로 안전하다는 LTE망, 오류 처리에 있어 아직 불안전
공격자들, SDR 장비만 있으면 암호화 키 정보 없어도 공격 가능

[보안뉴스 문가용 기자] 와이파이의 위험성에 대한 연구는 그 동안 숱하게 진행되었고, 여러 차례 증명되었다. 공공 와이파이망이 전혀 안전하지 않다는 건 이제 ‘팩트’로 굳어졌고, 그래서 중요한 메일을 열 때나, 클라우드에 접속해 회사 정보에 접근할 때, 온라인 금융 거래를 할 때는 셀룰라 네트워크를 사용하는 게 안전하다고 여겨진다.


[이미지 = iclickart]

최근 카이스트의 김홍일, 이지호, 이은규, 김용대 교수는 현재 셀룰라 네트워크의 표준이라고 할 수 있는 LTE 망의 오류 처리 능력을 정확히 파악하기 위해 퍼징 테스트를 실시했다. 퍼징(fuzzing)이란 일부러 오류가 날만한 값을 끊임없이 대입함으로써 고장을 일으켜 취약점을 찾아내고 수정하는 보안 점검 기술을 말한다. 카이스트 연구진들은 3GPP 표준에 맞지 않는 LTE 메시지들을 생성해 전송했을 때, 코어 네트워크와 대역폭에서부터 오는 응답들을 확인하고 분석하는 과정을 거쳤다. 이를 LTE퍼즈(LTEFuzz)라고 불렀다.

LTE퍼즈는 반자동화 기술을 활용해 크게 세 단계로 진행됐다.
1) 먼저는 제어 영역의 LTE 표준들을 분석하고, 이를 통해 세 가지 네트워크 및 모바일 장비 보안 특성들을 추출해냈다. 알려지지 않은 보안 위협들에 대하여 망과 장비가 어떻게 보호되고 있는지를 파악한 것이다.

2) 다음으로는 시험 케이스들을 만들었다. 즉 제어 영역 내 요소들을 표적으로 해 위의 보안 특성들을 위반할 수 있는 환경을 조성한 것이다. 업링크의 경우는 srsLTE, 다운링크의 경우는 openLTE라는 오픈소스 LTE 구현화 소프트웨어가 사용되었다.

3) 마지막으로는 오류를 일으키거나 문제가 될 만한 행동 패턴과 공격 시나리오를 구성했다. 어떤 인풋이 어떤 오류 메시지 값을 되돌리는지 알아내기 위함이었다. 이 과정을 진행한 후 의사 결정 계통도 논리(decision tree logic)를 구축했다.

실험 대상은 1등급 모바일 통신사 두 곳과 상용화 된 모바일 장비들로, 위와 같은 실험을 통해 연구진들은 총 51개의 취약점들을 발견할 수 있었다. 이 중 처음 발견된 것이 36개였다. 취약점들은 총 다섯 개의 항목으로 분류할 수 있었는데, “1) 보호되지 않는 최초 제어 영역, 2) 만들어진 평범한 요청들에 대한 부적절한 처리, 3) 무결성 보호가 제대로 되지 않고 있는 메시지들의 부적절한 처리, 4) 다시 재생된 메시지들의 부적절한 처리, 5) 필수 보안 과정의 우회”라고 한다.

연구진은 보고서를 통해 “흥미로운 건 한 개의 모바일 통신사 내에서도 두 개의 코어 네트워크 요소(벤더가 다를 수 있음)가 다른 취약점들을 내포하고 있었고, 같은 벤더가 만든 두 개의 코어 네트워크 요소(통신사가 다름)가 다른 취약점들을 가지고 있었다는 점”이라고 설명했다. 복잡한 아키텍처 내에서 취약점 처리 혹은 오류 처리에 있어서 교통정리가 되지 않고 있다는 뜻이다.

연구진은 “이러한 취약점들에 대한 정보를 가지고 있는 공격자는 여러 가지 공격을 실시할 수 있다”고 이번 테스트의 결과를 해석하기도 했다.
1) BTS 자원 소모 공격 : 연결에 필요한 자원을 소모시킨다.
2) 블라인드 DoS 공격 : 사용자의 연결 정보를 조작해, 일부 서비스를 차단한다.
3) 원격 등록 해지 공격 : 정상 사용자들을 끊어낸다.
4) SMS 피싱 공격 : 스푸핑 된 SMS 메시지를 사용자들에게 보낸다.
5) AKA 우회 공격 : 사용자 데이터 트래픽을 도청하고 조작한다.

이러한 공격을 실시하기 위해 공격자에게 특별한 스마트폰이나 다른 사용자들의 암호화 키 정보가 있어야 하는 건 아니다. 하지만 LTE 망에 대한 설정 정보가 어느 정도 공개된 소프트웨어 정의 라디오(Software Defined Radio, SDR) 장비가 필요하다.

“안타깝게도 오류 처리 문제가 아직 셀룰라 네트워크 내에서 제대로 구현되지 않았다는 결론에 도달했습니다. 중요한 건 이런 상태에서 LTE가 5G로 넘어가고 있다는 겁니다. LTE 코어가 5G NSA에도 사용될 예정이라는 건 중요한 시사점입니다. 그러므로 이번 연구 결과는 5G NSA에 직접 적용이 가능합니다. 또한 5G SA 장비가 상용화 되는 시점에서는, 5G SA로도 확장 적용이 가능할 것으로 보입니다.”

상세한 정보는 이 링크(https://sites.google.com/view/ltefuzz)를 통해 확인이 가능하다.

3줄 요약
1. 안전하다는 셀룰라 네트워크, 정말 안전할까?
2. 카이스트 연구원들이 직접 실험해보니, 교통정리가 안 되어 있음.
3. 그런데 지금 이 상태에서 5G로 넘어갈 예정이니 문제.
[국제부 문가용 기자(globoan@boannews.com)]

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