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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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해시체인 기반 무선 게이트웨이 펌웨어 업데이트 보안성 강화
최근 노트북, 스마트폰, 태블릿 및 IoT 디바이스와 같은 스마트 디바이스의 사용 수요가 늘어나면서 무선 게이트웨이 보급이 활성화 되고 있으며, 이와 함께 다양한 보안위협이 발생함에 따라 보안 사고를 방지하기 위한 대책이 요구되고 있다. 사고 방지 대책의 하나로, 미래부와 같은 정부기관에서는 무선 게이트웨이에 대한 보안 사고를 예방하기 위해 보안강화정책을 펼치고 있다. 하지만, 무선 게이트웨이의 펌웨어 업데이트 알고리즘을 파악하여 목표한 무선 게이트웨이의 펌웨어를 변조 펌웨어로 업데이트함으로써 해당 무선 게이트웨이를 장악할 수 있는 펌웨어 업데이트 보안취약점이 발견되고 있어, 펌웨어 업데이트와 관련된 보다 근본적인 보안사고 예방 대책이 필요하다. 본 논문에서는 기존 펌웨어 업데이트 시스템의 보안 취약점들을 알아보고, 이들을 해소하기 위해 해시체인 기반 서명기법을 이용한 보안 펌웨어 업데이트 보안성 강화 방안을 제안한다. 해시체인을 이용하여 펌웨어에 대한 전자서명을 관리함으로써 펌웨어 업데이트에 있어 무결성과 부인방지 기능을 강화할 수 있다. 제안하는 해시체인 기반 펌웨어 업데이트 보안성 강화를 통해 무선 게이트웨이의 펌웨어를 보다 안전하게 업데이트 할 수 있을 뿐만 아니라 변조된 무선 게이트웨이 여부를 쉽게 판단하여 추가적인 보안 위협을 사전에 방지할 수 있다. 제안하는 기술의 검증을 위해 리눅스 기반의 펌웨어 업데이트 프로토콜을 구현하였고, 해시체인 기반 서명기법을 통한 펌웨어 업데이트 무결성 및 부인방지 기능이 원활히 수행됨을 확인하였다. 제안하는 기법을 통해 기존 발생되는 무선 게이트웨이의 보안 위협을 보다 효과적으로 차단함으로써 안전한 무선 네트워크 환경을 구축할 수 있을 것으로 기대한다.
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공개 펌웨어 수집 및 펌웨어 바이너리 SBOM 생성 기법 연구
이인혁 고려대학교 정보보호대학원 2025 국내석사
사물인터넷(Internet of Things, IoT) 기기의 보급이 확산함에 따라 보안 위협 또한 증가하고 있다. IP 카메라 해킹과 같은 사례는 IoT 기기 보안의 중요성을 강조한다. 이러한 보안 문제를 해결하기 위해서는 분석가에게 펌웨어 버전 기반으로 구성 요소의 특성을 정리하고, 버전 간의 차이를 식별하여 잠재적인 취약성을 분석할 수 있는 정보를 제공하는 것이 필수적이다. 본 논문에서는 IoT 기기에 사용되는 13,880개의 공개 펌웨어를 수집하고, 이를 대상으로 펌웨어 내 바이너리의 관계를 고려한 ‘BOM(Bill of Materials)’을 생성하는 방법론을 제안한다. 제안된 방법론을 기반으로 자동화된 펌웨어 정보 추출 도구인 ‘FIRE(Firmware InfoRmation Extractor)’를 개발하였으며, 이는 기존의 ‘SBOM(Software Bill of Materials)’ 개념을 확장하여 펌웨어에 특화된 BOM 정보를 생성한다. 구축된 펌웨어 데이터세트와 제안된 방법론을 통해 공개된 펌웨어의 구성 요소를 검증하고 추가 분석에 필요한 정보를 제공하여 기존보다 안전한 IoT 기기 생산에 기여될 것으로 기대한다. The rapid proliferation of Internet of Things (IoT) devices has been accompanied by a corresponding rise in security threats. High-profile incidents, such as IP camera hacking, underscore the critical importance of ensuring IoT device security. Addressing these challenges necessitates providing analysts with comprehensive insights to characterize firmware components by version, identify inter-version differences, and assess potential vulnerabilities. This study introduces a novel methodology for generating a Bill of Materials (BOM) that considers the relationships between binaries within firmware. To support this approach, a dataset comprising 13,880 publicly available firmware samples for IoT devices was collected and analyzed. Furthermore, an automated firmware information extraction tool, FIRE (Firmware InfoRmation Extractor), was developed based on the proposed methodology. FIRE extends the concept of the Software Bill of Materials (SBOM) to generate BOMs tailored specifically for firmware. The constructed firmware dataset and the proposed methodology enable the verification of firmware components and provide actionable insights for subsequent analysis, ultimately contributing to the development of more secure IoT devices.
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