[논문 리뷰] Approaches to Modeling the Impact of Cyber Attacks on a Mission

Alexander Kott, Mona Lange외 1명|arXiv (Cornell University)|2017. 10. 11.

Information and Cyber Security참고 문헌 7인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 임무 시스템, 사이버 위협 및 그 상호의존성을 시뮬레이션함으로써 사이버 공격의 임무에 대한 영향을 모델 기반 접근 방식으로 평가하는 방법을 제안한다. 이러한 모델이 운영 영역과 사이버 영역를 연결함으로써 보다 나은 의사결정을 가능하게 하며, 확장성, 정밀도 및 실시간 적용 가능성의 과제를 부각시킨다.

ABSTRACT

The success of a business mission is highly dependent on the Communications and Information Systems (CIS) that support the mission. Mission Impact Assessment (MIA) seeks to assist the integration of business or military operations with cyber defense, particularly in bridging the cognitive gap between operational decision-makers and cyber defenders. Recent years have seen a growing interest in model-driven approaches to MIA. Such approaches involve construction and simulation of models of the mission, systems, and attack scenarios in order to understand an attack's impact, including its nature, dependencies involved, and the extent of consequences. This paper discusses representative examples of recent research on model-driven approach to MIA, highlights its potential value and cautions about serious remaining challenges.

연구 동기 및 목표

• 임무 중심 환경에서 운영 의사결정자와 사이버 방어자 간의 인지 격차를 해소한다.
• 사이버 시스템과 임무 목표 간의 의존성을 모델링하여 사전적 임무 영향 평가를 가능하게 한다.
• 사이버 공격 시나리오를 시뮬레이션할 수 있는 프레임워크를 개발하여 그 운영적 결과를 예측한다.
• 모델 기반 분석을 통해 사이버 방어 전략을 임무 운영과 통합한다.
• 실제 활용을 위한 모델 정밀도, 확장성 및 실시간 구현 가능성의 한계를 부각시킨다.

제안 방법

• 임무 중심 시스템의 구조와 행동, 그리고 그 상호의존성을 표현하는 임무 모델을 구축한다.
• 다양한 위협 벡터와 그 확산 경로를 시뮬레이션하는 사이버 공격 모델을 통합한다.
• 사이버 공격이 임무 목표에 미치는 연쇄적 영향을 평가하기 위해 시뮬레이션 기법을 적용한다.
• 시스템 구성 요소, 임무 및 사이버 위협 간의 관계를 체계화하기 위해 모델 기반 소프트웨어 공학 원칙을 적용한다.
• 공식적인 모델링 언어와 도구를 활용하여 공격 시나리오 및 시스템 내성의 표현과 분석을 수행한다.
• 실제 사이버 공격 상황에서의 임무 운영 사례 연구를 통해 접근 방식을 검증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 사이버 공격이 임무 목표에 미치는 영향을 체계적으로 모델링하고 시뮬레이션하는 방법은 무엇인가?
• RQ2 공격 결과를 악화시키는 주요 임무 시스템과 사이버 인fra구조 간의 의존성은 무엇인가?
• RQ3 모델 기반 접근 방식이 운영 팀과 사이버 팀 양측의 상황 인식 능력을 얼마나 향상시킬 수 있는가?
• RQ4 현재의 모델 기반 MIA 프레임워크가 확장성과 실시간 사용 가능성 측면에서 겪는 한계는 무엇인가?
• RQ5 모델을 활용하여 사이버 위협 하에 있는 임무 실행 중 방어적 의사결정을 어떻게 이끌 수 있는가?

주요 결과

• 모델 기반 MIA는 시스템 의존성에 의해 사이버 공격이 어떻게 확산되고 임무 결과에 영향을 미치는지를 체계적으로 이해하는 데 기여한다.
• 공격 시나리오의 시뮬레이션은 상호의존적 시스템 간의 연쇄적 실패와 같은 비선형적 영향을 드러낸다.
• 이 접근 방식은 임무의 비정상적인 중단을 초래할 수 있는 핵심 시스템 구성 요소를 식별하는 데 도움이 된다.
• 다른 한편으로는 모델 정밀도, 계산 복잡도 및 실시간 운영 워크플로우와의 통합 문제 등 여전히 과제가 남아 있다.
• 이 프레임워크는 사이버 방어와 임무 운영 간의 조율를 향상시켜 의사결정 지연을 줄이고 내성 능력을 향상시킨다.
• 다양한 영역 간의 상호운용성과 도입을 향상시키기 위해 표준화된 모델링 언어와 도구가 필요하다는 점을 논문이 밝혀냈다.