보안 위협 검증 및 대응을 위한 차량 사이버 보안 교육 플랫폼 개발 = Development of training platform for vehicle cyber security threats verification and response

국문 초록 (Abstract)

차량 기술의 발전으로 자율 주행 자동차가 등장하고 이와 관련된 연구가 활 발히 진행되고 있다. 하지만 기술의 발전과 함께 다수의 외부 접점이 생겨났 으며, 이는 외부에서 공격자가 접점을 악용하여 악성으로 접근할 수 있다는 사실을 의미한다. 이러한 보안 위험성으로 인해 차량 보안과 관련된 표준에서 는 자동차 내부 네트워크의 공격을 탐지할 수 있는 보안 요소를 적응시키는 것을 정규화하여 피해를 예방하려 하고 있으며, 차량 내부 네트워크에 대한 보안을 강화하도록 권고하고 있다. 차량 내부 네트워크를 안전하게 유지하고 보안을 강화하기 위한 연구가 활 발히 진행되고 있지만, 단편적인 부분에 국한된 연구가 아닌 전체적인 범주를 고려하며 연구를 진행하기 위해서는 차량 분야에 대한 자세한 구조 및 보안 위협 방식 등에 기초 정보에 대한 파악이 전제되어야 한다. 따라서 본 논문에 서는 자동차 내부 네트워크를 대상으로 Fuzzing, DoS 등과 같은 보안 위협 검 증과 대응 및 교육을 위한 차량 사이버 보안 교육 플랫폼을 개발하였다. 본 논문에서는 자동차 내부 네트워크를 대상으로 보안 위협 검증과 대응을 위한 차량 내부 네트워크 보안 교육 플랫폼을 개발하였다. 차량 내부 네트워 크 및 차량 보안 관련 표준 기초 지식을 설명하며, 자동차 내부 네트워크에 메시지를 수집할 수 있도록 각 프로토콜에 맞춰 수집 환경을 구축하여 실제 주행 데이터를 수집하였다. 해당 데이터 패킷을 바탕으로 프로토콜별 담당하 는 기능을 파악하였으며, 이러한 과정을 위한 분석 방법을 설명하였다. 이후 분석한 기능 메시지를 기반으로 차량 내부 네트워크에서 이상 탐지를 위한 프 로토콜별 보안 위협 가능성에 대해 검증하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The advancement of vehicle technology has led to the emergence of autonomous cars, and related research in this field is progressing. However, with the evolution of technology, numerous external interfaces have been created, indicating the possibility of malicious exploitation by attackers from outside. Due to these security risks, standards related to vehicle security aim to normalize the incorporation of security elements capable of detecting attacks on the internal networks of automobiles to prevent potential harm. Recommendations are made to strengthen security measures for vehicles' internal networks in response to the security threats associated with the increasing external interfaces in the context of advancing vehicle technology. Research on maintaining the safety of vehicles' internal networks and enhancing security measures is actively underway. A foundational understanding of detailed structures and security threat methodologies in the automotive field is essential to conduct comprehensive research that goes beyond isolated aspects and encompasses the entire scope. Therefore, this paper has developed a cyber security education platform for vehicles, focusing on security threat verification, response, and education targeted at the internal networks of automobiles, including aspects like Fuzzing and DoS. In this paper, we have developed a vehicle internal network security education platform for security threat verification and response. We explain the foundational knowledge of automotive internal networks and vehicle security-related standards, and we establish a collection environment tailored to each protocol within the automotive internal network to collect actual driving data. Utilizing the data packets, we identify the functionalities assigned to each protocol and describe the analysis methods for this process. Subsequently, we verify the potential security threats for each protocol in the vehicle's internal network based on the analyzed functional messages to detect anomalies.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 1
• II. 차량 사이버 보안 교육 플랫폼의 필요성 3
• 1. 커넥티드 카 기술의 발전 3
• 1.1. 차량 내부 네트워크 3
• 1.2. 자율 및 협력 주행 기술 5
• 2. 차량 사이버 보안 위협 사례 8
• 2.1. UConnect 시스템과 V850을 활용한 Jeep 차량 원격 제어 8
• 2.2. 오류 처리 체계를 이용한 ECU 대상의 Bus-off 공격 9
• 3. 차량 사이버 보안 교육 현황 10
• 3.1. 차량 사이버 보안 표준 중심 교육 10
• 3.2. 차량 사이버 보안 표준 및 기초 실무 중심 교육 11
• 3.3. 차량 사이버 보안 교육의 해결 과제 11
• III. 차량 사이버 보안 교육 플랫폼 설계 13
• 1. 차량 사이버 보안 교육 요소 13
• 1.1. 차량 내부 네트워크 프로토콜 14
• 1.2. 차량 사이버 보안 관련 표준 및 규제 22
• 1.3. 차량 사이버 보안 테스트 프레임워크의 ECU 구성 28
• 2. 차량 사이버 보안 교육 과정 설계 33
• 2.1. 차량 보안 관련 기초 지식 34
• 2.2. 차량 내부 네트워크 수집 및 분석 34
• 2.3. 차량 사이버 보안 위협 가능성 검증 35
• 2.4. 차량 사이버 보안 위협 예제 및 실습 35
• 2.5. 차량 내부 네트워크 이상 탐지 35
• 3. 차량 사이버 보안 교육 플랫폼 구현 환경 36
• 3.1. 차량 사이버 보안 교육 플랫폼 구성 및 설계 36
• 3.2. 차량 내부 네트워크 프로토콜 수집·분석을 위한 도구 37
• IV. 차량 사이버 보안 교육 플랫폼 구현 및 활용 41
• 1. 차량 내부 네트워크 분석 및 테스트를 위한 프레임워크 제작 41
• 1.1. 차량 내부 네트워크 테스트 프레임워크 제작 과정 41
• 1.2. 차량 내부 네트워크 테스트 프레임워크 구축 43
• 2. 차량 내부 네트워크 데이터 패킷 수집 47
• 2.1. CAN·CAN-FD 패킷 수집 48
• 2.2. Automotive Ethernet 패킷 수집 50
• 3. 차량 내부 네트워크 데이터 패킷 분석 53
• 3.1. CAN·CAN-FD 데이터 패킷 분석 53
• 3.2. Automotive Ethernet 패킷 분석 54
• 4. 차량 내부 네트워크 이상 탐지를 위한 보안 위협 가능성 검증 55
• 4.1. CAN·CAN-FD 보안 위협 가능성 검증 55
• 4.2. Automotive Ethernet 보안 위협 가능성 검증 58
• 5. 차량 사이버 보안 교육 플랫폼 활용 60
• V. 결론 62