[논문 리뷰] A Survey on Security and Privacy Issues in Modern Healthcare Systems: Attacks and Defenses

Akm Iqridar Newaz, Amit Kumar Sikder외 2명|arXiv (Cornell University)|2020. 05. 15.

Wireless Body Area Networks참고 문헌 187인용 수 62

한 줄 요약

본 고찰은 현대 의료 시스템에서의 보안 및 프라이버시 위협을 분석하고, 공격을 분류하며, 기존 방어책과 향후 연구 방향을 검토한다.

ABSTRACT

The recent advancements in computing systems and wireless communications have made healthcare systems more efficient than before. Modern healthcare devices can monitor and manage different health conditions of the patients automatically without any manual intervention from medical professionals. Additionally, the use of implantable medical devices (IMDs), body area networks (BANs), and Internet of Things (IoT) technologies in healthcare systems improve the overall patient monitoring and treatment process. However, these systems are complex in software and hardware, and optimizing between security, privacy, and treatment is crucial for healthcare systems as any security or privacy violation can lead to severe effects on patients' treatments and overall health conditions. Indeed, the healthcare domain is increasingly facing security challenges and threats due to numerous design flaws and the lack of proper security measures in healthcare devices and applications. In this paper, we explore various security and privacy threats to healthcare systems and discuss the consequences of these threats. We present a detailed survey of different potential attacks and discuss their impacts. Furthermore, we review the existing security measures proposed for healthcare systems and discuss their limitations. Finally, we conclude the paper with future research directions toward securing healthcare systems against common vulnerabilities.

연구 동기 및 목표

• 일반적인 의료 시스템과 그 구성요소에 대한 상세한 개요를 제공한다.
• 의료 환경에서의 보안 및 프라이버시 목표와 적대적 모델을 식별한다.
• 의료 시스템에 대한 공격의 분류 체계를 제시하고 CVSS 지표를 사용하여 영향력을 평가한다.
• 기존 방어 메커니즘을 요약하고 한계와 해결해야 할 과제를 강조한다.
• 의료 시스템의 일반적 취약점을 완화하기 위한 향후 연구 방향을 제시한다.

제안 방법

• 5개 구성요소(의료기기, 센서, 네트워킹, 데이터 처리, 의료 제공자)를 갖는 일반적인 의료 시스템 아키텍처를 설명한다.
• 인증, 기밀성, 무결성, 부인방지, 가용성 및 다양한 익명성 특성을 포함한 보안 및 프라이버시 목표를 정의한다.
• 공격자의 목표, 능력, 공격 유형(수동/능동, 하드웨어/소프트웨어 위협, 사이드 채널 등)을 분류하는 형식적 공격 모델을 개발한다.
• 의료 기기 및 애플리케이션에 보고된 공격을 조사하고 CVSS 지표를 기반으로 영향 평가와 함께 분류한다.
• 의료 시스템을 대상으로 제안된 기존 보안 및 프라이버시 방어책을 검토하고 한계점을 논의한다.
• 의료 시스템 보안을 위한 미해결 과제와 향후 방향을 개략한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 현대 의료 시스템의 주요 구성요소와 아키텍처 및 보안/프라이버시 함의는 무엇인가?
• RQ2 주요 보안 및 프라이버시 목표는 무엇이며 의료 환경에서 이를 어떻게 달성할 수 있는가?
• RQ3 의료 기기와 네트워크에 대해 관찰된 공격은 무엇이며 CVSS에 따라 그 영향은 얼마나 심각한가?
• RQ4 이러한 공격에 대해 어떤 방어책이 존재하며 해결되어야 할 격차는 무엇인가?
• RQ5 식별된 보안 및 프라이버시 격차를 해소할 수 있는 향후 연구 방향은 무엇인가?

주요 결과

• 본 논문은 3계층 의료 시스템 아키텍처(의료기기, 개인 기기, 건강 서버/제공자)를 제시하고 인증, 기밀성, 무결성, 부인방지, 가용성 및 프라이버시 요구사항을 논의한다.
• 형식적 공격 모델이 제공되며 공격자의 목표(하드웨어 수정, 무가용성, 데이터 스니핑/수정, 정보 누출)와 능력(물리적/원격 접근, 프로토콜 지식, 제3자 기기)을 상세히 설명한다.
• 하드웨어 트로이목마, 악성코드, 랜섬웨어, 구식 시스템, 위조 펌웨어, 약한 인증, 권한 상승, 사이드 채널 및 스푸핑 위협을 포함하는 공격 분류 체계가 제시되고 CVSS 기반 영향 평가가 제공된다.
• 본 조사에서는 현재 방어책의 한계를 지적하며 프라이버시 보존 통신, 암호화된 데이터베이스 및 의료 생태계 전반에 걸친 보다 광범위한 엔드투엔드 보안 솔루션의 필요성을 강조한다.
• 향후 방향은 포괄적인 엔드투엔드 보안, 표준화, 지속적 인증, 그리고 기기, 네트워크, 제공자 전반에 걸친 강력한 프라이버시 보존 메커니즘을 강조한다.