[논문 리뷰] An Implementation of SCADA Network Security Testbed

Liao Zhang|arXiv (Cornell University)|2017. 01. 19.

Network Security and Intrusion Detection참고 문헌 4인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 산업 제어 시스템 보안 연구를 위해 소프트웨어 기반으로 구현된 SCADA 네트워크 테스트베드를 제시한다. 주로 Modbus 프로토콜의 취약점을 중심으로 하며, 시뮬레이션된 탱크 시스템을 통해 공격 및 방어 툴킷을 통합하여 사이버 침입을 시뮬레이션하고 공격자 행동 데이터를 수집한다. 이는 통제된 환경에서 SCADA 보안 방어 기법을 테스트할 수 있는 실용적인 플랫폼을 입증한다.

ABSTRACT

The security of industrial network has become an increasing concern in industry infrastructure operation. Motivated by on-going collaborations with Fortinet Corp., a security company, this project implements a testbed for supervisory control and data acquisition (SCADA) network security research by software emulation. Concepts about SCADA and Modbus protocol are reviewed in the report. Besides Modbus, vulnerabilities about several other industrial protocols are also studied for this project. In this report, a typical tank system following Modbus protocol is built as a testbed. Both attack and defense toolkits are introduced to emulate the attack and protection of the Modbus network. The emulation platform is also capable of entrapping hackers and gathering their activity data.

연구 동기 및 목표

• SCADA 네트워크 보안 위협과 방어 조치를 연구하기 위한 재현 가능한 소프트웨어 기반 테스트베드를 개발하기 위해.
• Modbus를 지원하는 탱크 시스템을 대표 시스템으로 활용하여 실제 산업 제어 환경을 시뮬레이션하기 위해.
• 공격 및 방어 툴킷을 통합하여 능동적인 위협 시뮬레이션과 데이터 수집을 가능하게 하기 위해.
• 연구자가 통제된 고립된 환경에서 해커 행동을 관찰하고 분석할 수 있도록 하기 위해.
• 산업 파artner와의 협업을 통해 산업 프로토콜의 취약점을 식별하고 완화할 수 있도록 지원하기 위해.

제안 방법

• 테스트베드는 소프트웨어 에뮬레이션을 사용하여 SCADA 네트워크 환경을 재현한다.
• 기기 간 통신을 위해 Modbus 프로토콜을 사용하는 전형적인 산업용 탱크 시스템을 모델링한다.
• Modbus 통신을 대상으로 하는 일반적인 사이버 위협을 시뮬레이션하기 위해 공격 툴킷을 배치한다.
• 시뮬레이션된 공격를 탐지하고 대응하기 위해 방어 메커니즘을 통합한다.
• 침입 활동에 대한 상세한 활동 데이터를 로그 및 캡처하여 정밀 분석을 가능하게 한다.
• 공격자를 유인하고 연구 목적으로 행동 데이터를 수집할 수 있도록 설계된 시스템이다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떻게 실질적인 SCADA 네트워크 환경을 사이버보안 연구를 위해 에뮬레이션할 수 있는가?
• RQ2 어떤 유형의 공격가 Modbus 기반 산업 제어 시스템에서 효과적으로 시뮬레이션될 수 있는가?
• RQ3 통합된 방어 메커니즘은 시뮬레이션된 사이버 침입을 탐지하고 완화하는 데 얼마나 효과적인가?
• RQ4 통제된 테스트베드 환경에서 공격자로부터 어떤 행동 패턴을 캡처할 수 있는가?
• RQ5 산업 파artner와의 협업은 SCADA 보안 테스트의 현실성과 관련성을 어떻게 향상시킬 수 있는가?

주요 결과

• 소프트웨어를 사용하여 기능적인 SCADA 네트워크 환경을 성공적으로 에뮬레이션하여 반복 가능한 보안 실험을 가능하게 하였다.
• 시뮬레이션된 공격를 통해 일반적인 Modbus 프로토콜 취약점이 성공적으로 입증되었다.
• 플랫폼은 공격자 행동을 효과적으로 캡처하고 로깅하여 분석에 유용한 데이터를 제공하였다.
• 통합된 방어 메커니즘은 여러 유형의 공격 시나리오를 탐지하고 대응하는 데 성공하였다.
• Fortinet Corp.와의 협업을 통해 테스트베드 설계의 현실성과 실용적 관련성이 향상되었다.
• 이 시스템은 산업 제어 시스템 보안 분야의 훈련, 테스트 및 연구를 위한 통제된 환경으로 효과적으로 기능하였다.