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차량 세대별 IVI 시스템의 펌웨어 보안 분석 및 업데이트 메커니즘 우회
푸레브바타르 순천향대학교 일반대학원 2025 국내석사
차량이 지능적이고 상호 연결된 플랫폼으로 계속 진화함에 따라, 차량 내 인포테인먼트 시스템(IVI, In-Vehicle Infotainment)은 사용자 경험 향상, 내비게이션, 미디어 제어, 차량 시스템 통합 등을 제공하는 핵심 구성 요소로 자리 잡고 있다. 그러나 이러한 시스템의 복잡성이 증가함에 따라, 특히 펌웨어 업데이트 메커니즘에서 심각한 보안 문제가 발생하고 있다. 본 논문은 2016년부터 2021년 사이에 출시된 세 가지 상용 차량에 탑재된 IVI 시스템을 대상으로, 역공학 및 펌웨어 보안 분석을 수행하였다. 먼저, 공식적인 펌웨어 획득 방법을 조사하고, 업데이트 패키지를 분석하여 시스템 구조, 암호화 방식, 검증 절차 등을 파악하였다. 또한 부트로더와 업데이트 데몬 등 주요 바이너리 구성 요소에 대한 분석을 통해 해시 검증, 키 관리, 권한 제어 등의 취약점을 식별하였다. 본 연구는 펌웨어 무결성 검사를 우회하고, 암호화된 업데이트 패키지를 복호화하며, 시스템 파티션을 수정하는 실제 기법을 제시한다. 최신 세대 시스템에서는 엔지니어링 모드 및 UART 포트와 같은 숨겨진 개발자 인터페이스를 통해 보다 깊은 수준의 시스템 접근과 펌웨어 조작이 가능함을 입증하였다. 본 연구는 체계적인 역공학, 펌웨어 추출, 실제 차량 테스트를 통해 IVI 플랫폼에서 노출되는 공격 지점을 규명하고, 이러한 취약점이 자동차 사이버 보안에 미치는 영향을 분석한다. 아울러 차량 세대 간 일관된 보안 업데이트 표준의 부재를 지적하며, 향후 자동차 시스템에는 강력한 펌웨어 인증, 견고한 암호화 방식, 그리고 강화된 시스템 보안 메커니즘의 도입이 필요함을 강조한다. As vehicles continue to evolve into intelligent and interconnected platforms, In-Vehicle Infotainment (IVI) systems have become central to delivering enhanced user experiences, including navigation, media control, and integration with core vehicle functions. However, their growing complexity introduces critical security challenges, particularly within firmware update mechanisms. This thesis presents a comprehensive reverse engineering and firmware security analysis of three generations of IVI systems deployed in commercially available vehicles released between 2016 and 2021. The analysis begins by examining official firmware acquisition methods and analyzing update packages to understand system structures, encryption schemes, and verification workflows. Through binary analysis of key components—including bootloaders and update daemons—this research uncovers vulnerabilities in hash verification, key management, and privilege enforcement. Practical methods are demonstrated for bypassing firmware integrity checks, decrypting update packages, and modifying system partitions. In later-generation systems, hidden developer interfaces such as UART ports and Engineering Mode menus are identified, enabling deeper system access and firmware manipulation. Through systematic reverse engineering, firmware extraction, and on-vehicle testing, this research exposes critical firmware-level attack surfaces and examines their implications for automotive cybersecurity. The findings highlight the absence of consistent secure update standards across vehicle generations and emphasize the urgent need for stronger firmware authentication, robust encryption, and hardened system-level protections in future automotive platforms.
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사용자 입력 방식과 도로 상황이 운전 경험에 미치는 효과 연구 : 차량용 음성 에이전트의 오인식 오류 회복 과정을 중심으로
이지현 연세대학교 정보대학원 2020 국내석사
Voice interface is used to control the function of vehicles and infotainment systems such as navigation, music play. This study examined whether the type of input(touch or speech) or the road circumstance(easy or hard) can affect drivers’ subjective workload, cognitive demand, error recovery time and driving performance in the misunderstanding error recovery process of the In-vehicle Voice Agent System. Based on the results, I tried to find the effective input type that could be rapidly and accurately recovered from errors while improving the driving experience for each road circumstance. For this paper, two types of driving experiments and surveys of measuring subjective workload and cognitive demand were conducted and then proceeded in-depth interview. The experiments showed that, for all dependent values excepting the main effect of input type on error recovery time and the interaction between input type and road circumstance in cognitive demand, there were main effects and interactions of input type and road circumstance. There was a significant difference in subjective workload and error recovery time, especially when the road circumstance was easy. Compared with the hard road circumstance, the easy road circumstance presented lower subjective workload ratings when participants used the speech-type and took less time to recover from errors when they used the touch-type. Meanwhile, a remarkable difference in driving performance presented when the road circumstance was hard, and the driving performance was higher when they used the speech-type. According to the analysis of in-depth interviews, participants felt more psychological anxiety and time pressure, when the road circumstance was hard. In particular, the touch-type was found to be more uncomfortable due to physical constraints. This study has academic implications finding which input type is more effective depending on the road circumstance, based on quantitative analysis through experiments and qualitative analysis through interview and observation, and analyzing its results comprehensively. Also, it has a practical implication to suggest the guidelines for the voice agent UX design to improve usability and effectively recover errors. 음성 인터페이스는 차량 기능 조작이나 내비게이션, 음악 재생 등과 같은 인포테인먼트 시스템을 조작하기 위한 인터페이스 중 하나로 활용되고 있다. 본 연구는 차량용 음성 에이전트의 오인식 오류 발생 상황에서 오류 회복을 위한 입력 방식(터치, 발화)과 도로 상황(쉬움, 어려움)이 운전자의 작업 부하(Workload)와 인지적 요구(Cognitive Demand)에 미치는 영향을 알아보고, 입력 방식별로 도로 상황에 따라 오류 회복 시간(Recovery Time)과 운전 수행도(Driving Performance)가 차이가 있는지 비교하였다. 그리고 이를 바탕으로, 도로 상황별로 운전자의 전반적인 운전 경험을 개선하면서, 오류를 빠르고 정확하게 회복할 수 있는 효과적인 오류 회복을 위한 입력 방식을 찾고자 하였다. 연구를 위하여 자동차 운전 실험과 작업 부하 및 인지적 요구에 대한 설문을 진행하였고, 실험에서 획득한 데이터를 정량적으로 분석하였다. 이후, 참가자가 운전 실험에서 보였던 행동과 심층 인터뷰 데이터를 정성적으로 분석하여 실험 결과에 대해 종합적으로 해석하였다. 실험 결과, 입력 방식이 오류 회복시간에 미치는 주효과와 입력 방식과 도로 상황이 인지적 요구에 미치는 상호 작용 효과를 제외한 모든 요인에서 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다. 특히 주관적 작업 부하와 오류 회복 시간의 경우, 도로 상황이 쉬울 때 입력 방식 간의 그 차이가 컸으며, 발화 입력 방식일 때 주관적 작업 부하가 낮았고, 터치 입력 방식일 때 오류 회복 시간이 짧았다. 한편 운전 수행도의 경우, 도로 상황이 어려울 때 입력 방식 간의 차이가 컸으며, 발화 입력 방식이 터치 입력 방식보다 운전 수행도가 높았던 것으로 나타났다. 참가자 인터뷰 분석 결과, 도로 상황이 어려울 때 심리적 불안감과 시간적 압박을 느끼는 것으로 응답하였으며, 특히 터치 입력 방식에서 신체적 제약 때문에 불편함이 더 큰 것으로 확인되었다. 본 연구는 실험을 통한 정량 분석과 참가자 인터뷰 및 관찰을 통한 정성 분석을 바탕으로, 차량용 음성 에이전트에서 발생한 오인식 오류 회복 과정에서 도로 상황별로 효과적인 입력 방식이 무엇인지 알아보고 그 결과에 대해 종합적으로 분석한 데에 학문적 의의가 있다. 또한, 연구 내용을 바탕으로 음성 에이전트의 오류 발생 상황에서 사용자 편의를 증대시키고 효과적으로 오류를 회복할 수 있는 UX 설계 방안을 제시한 데에도 실무적 의의가 있다.
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