최신 안드로이드 스마트폰에서 USB 위장 연결 취약성 분석 및 개념 증명 = Analysis and Proof of Concept of USB Spoofing Vulnerabilities in Modern Android Smartphone

국문 초록 (Abstract)

현대 사회에서 스마트폰은 인증 정보, 금융 기록, 개인 간의 민감한 통신 내용을 모두 포함하는 핵심적인 개인 정보 저장소로 자리 잡았다. 사용자의 일상과 밀접하게 연결된 기기인 만큼 스마트폰에 저장된 데이터의 가치는 매우 높으며, 이를 보호하기 위한 운영체제 차원의 보안 메커니즘 또한 지속적으로 강화되어 왔다. 그러나 공공장소에서의 USB 충전 인프라가 보편화됨에 따라, 충전과 데이터 통신이라는 USB 인터페이스의 이중 목적성을 악용한 새로운 보안 위협이 대두되고 있다[10].

최근 스마트폰 보안을 위협하는 대표적인 기법으로 공용 충전기에서 데이터를 탈취하는 '주스 재킹(Juice Jacking)'과 사용자의 UI 선택을 강제로 조작하는 '초이스 재킹(Choice Jacking)' 기법이 주목받고 있다[8, 9]. 주스 재킹은 충전기로 위장한 장치가 MTP나 ADB 인터페이스를 통해 데이터를 탈취하는 고전적인 수법이며[1, 2], 초이스 재킹은 이를 발전시켜 HID 위장을 통해 사용자 승인 팝업에 자동화된 입력을 주입함으로써 보안 정책을 무력화한다[9]. 이러한 공격들은 운영체제의 직접적인 취약점을 익스플로잇하지 않고도 정상적인 프로토콜을 통해 보안 결정을 우회한다는 점에서 매우 위협적이다.

본 논문에서는 이러한 위협의 실체를 분석하기 위해 최신 안드로이드 스마트폰을 대상으로 USB 위장 연결 취약성을 분석하고 개념 증명(PoC) 실험을 수행하였다. 라즈베리 파이를 활용해 HID와 MTP/ADB 호스트 기능을 통합한 공격 장치를 제작하였으며, 실제 공용 충전 환경을 모방한 시나리오를 설계하였다. 특히 최신 안드로이드 18이 탑재된 기기를 분석 대상으로 설정하여, 자동화된 입력 주입 시나리오 하에서 사진, 동영상과 같은 미디어 파일부터 연락처, 메시지, 인증번호 등 고위험 개인정보가 어떻게 추출될 수 있는지를 실증하였다.

실험 결과, 최신 안드로이드 환경에서도 USB를 통한 위장 연결 취약점이 여전히 존재하며, 사용자 승인에 의존하는 기존 보안 모델이 자동화된 공격에 무력화될 수 있음을 확인하였다. 본 연구는 단순 데이터 유출을 넘어 탈취된 정보를 활용한 2차 피해 시나리오까지 분석함으로써 해당 취약성의 파급 효과를 입증하였다. 따라서 USB 연결 시 입력 장치의 무결성을 검증하는 메커니즘을 도입하거나 충전 전용 모드를 강화하는 등, 기존 정책의 한계를 보완할 수 있는 실질적인 대응책 마련이 필요함을 제언한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In contemporary digital ecosystems, smartphones serve as centralized repositories for highly sensitive personal data, ranging from biometric authentication tokens to confidential financial and interpersonal records. While Android’s security architecture has undergone rigorous evolution to safeguard these assets, the proliferation of public USB charging infrastructures has introduced a significant attack vector that exploits the inherent dual-functionality of USB interfaces.

This research focuses on the critical security implications of 'Juice Jacking' and the more sophisticated 'Choice Jacking'—a technique that bypasses user-centric security models through automated input injection. By masquerading as a Human Interface Device (HID), a malicious charging station can programmatically intercept and approve permission dialogs, thereby neutralizing explicit user-authorization policies without the need for traditional OS-level exploits.

We conduct an empirical validation of these vulnerabilities by developing an integrated attack platform using a Raspberry Pi to emulate both HID and MTP/ADB host environments. The feasibility of the proposed attack is demonstrated on current-generation Android devices running the latest OS versions and security patches (Android 18). Our experimental results reveal that critical data—including high-resolution media, contacts, SMS/MMS logs, and two-factor authentication (2FA) codes—can be systematically exfiltrated within seconds.

Furthermore, this study evaluates the potential for secondary exploitation, such as targeted phishing and the deployment of persistent backdoors via ADB-level access. Based on these findings, we identify structural deficiencies in the existing 'Trust-on-First-Connection' model and propose technical countermeasures, including mandatory input-source integrity verification and enhanced charge-only protocols. This work provides a practical assessment of USB-based threats in modern environments and offers foundational insights for the design of more resilient mobile trust architectures.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 제1장 서론 1
• 제2장 관련 연구 3
• 1. USB 연결 프로토콜 정의 3
• 가. MTP 및 PTP 통신 구조 3
• 나. ADB 통신 구조 분석 5
• 2. USB 연결 기반 보안 위협 연구 동향 7
• 3. 스마트폰 권한 모델 변화 9
• 가. 안드로이드 보안 모델 9
• 나. 스마트폰 접근 권한의 한계 11
• 제3장 USB 위장 연결 취약성 분석 및 개념 증명 13
• 1. USB 연결기반 공격 모델 13
• 가. 취약성 분석 대상 13
• 나. 공격모델 정의 14
• 다. 실험환경 설정 16
• 2. USB 연결기반 데이터 접근 시나리오 18
• 가. 데이터 접근 시나리오 설명 18
• 나. MTP/PTP 기반 데이터 접근 시나리오 20
• 다. ADB 기반 데이터 접근 시나리오 22
• 3. USB 위장 연결 취약성 공격 실험 23
• 가. MTP/PTP 기반 데이터 접근 실험 23
• 나. ADB 기반 데이터 접근 실험 26
• 4. USB 위장 연결 취약성의 파급효과 및 대응방안 30
• 가. 유출된 데이터 유형 및 특징 분석 30
• 나. 실험결과 기반 2차 피해 분석 30
• 다. 결과 분석 및 대응 방안 제안 33
• 제4장 결론 35
• 참고문헌 36