[논문 리뷰] AuDroid: Preventing Attacks on Audio Channels in Mobile Devices

Giuseppe Petracca, Yuqiong Sun외 2명|arXiv (Cornell University)|2016. 04. 01.

Advanced Malware Detection Techniques참고 문헌 10인용 수 10

한 줄 요약

AuDroid는 동적으로 생성된 오디오 통신 채널을 대상으로 레이티스 기반 정보 흐름 정책을 강제하는 안드로이드용 보안 확장 기능입니다. 마이크 및 loudspeaker를 통한 도청 및 혼란스러운 부하공격을 방지합니다. SELinux와 통합되어 있으며, 특권 앱 해결을 위한 콜백과 신뢰할 수 있는 사용자 경로를 사용하며, 성능 영향을 최소화하면서도 17개의 실제 애플리케이션에서 6가지 공격 시나리오를 차단합니다.

ABSTRACT

Voice control is a popular way to operate mobile devices, enabling users to communicate requests to their devices. However, adversaries can leverage voice control to trick mobile devices into executing commands to leak secrets or to modify critical information. Contemporary mobile operating systems fail to prevent such attacks because they do not control access to the speaker at all and fail to control when untrusted apps may use the microphone, enabling authorized apps to create exploitable communication channels. In this paper, we propose a security mechanism that tracks the creation of audio communication channels explicitly and controls the information flows over these channels to prevent several types of attacks.We design and implement AuDroid, an extension to the SELinux reference monitor integrated into the Android operating system for enforcing lattice security policies over the dynamically changing use of system audio resources. To enhance flexibility, when information flow errors are detected, the device owner, system apps and services are given the opportunity to resolve information flow errors using known methods, enabling AuDroid to run many configurations safely. We evaluate our approach on 17 widely-used apps that make extensive use of the microphone and speaker, finding that AuDroid prevents six types of attack scenarios on audio channels while permitting all 17 apps to run effectively. AuDroid shows that it is possible to prevent attacks using audio channels without compromising functionality or introducing significant performance overhead.

연구 동기 및 목표

• 모바일 기기에서 마이크 및 loudspeaker 접근을 악용하는 오디오 기반 공격의 증가하는 위협을 해결하기 위해.
• 시스템 앱 및 제3자 앱이 생성한 오디오 채널을 통한 비인가 정보 흐름을 방지하기 위해.
• 보안을 훼손하지 않으면서도 정보 흐름 위반을 해결할 수 있도록 유연하고 확장 가능한 액세스 제어 메커니즘을 설계하기 위해.
• 오디오 재생, 은폐 채널, 비인가 명령 주입을 포함한 공격의 탐지 및 완화를 가능하게 하기 위해.
• 오디오 I/O 자원에 대해 강력한 보안 정책을 강제하면서도 애플리케이션 기능을 유지하기 위해.

제안 방법

• 실시간으로 오디오 통신 채널의 생성 및 삭제를 추적하기 위해 SELinux의 참조 모니터를 확장합니다.
• 데이터 원천 및 민감도에 따라 오디오 채널에 보안 레이블을 할당하고, 레이티스 기반의 기밀성 및 무결성 정책을 강제합니다.
• 정보 흐름 위반에 대한 수용 가능한 해결책을 협상하기 위해 특권 시스템 앱 및 서비스에 콜백을 사용합니다.
• 잠재적으로 위험한 오디오 흐름에 대해 사용자 승인을 요청하기 위해 장치 소유자와의 신뢰할 수 있는 경로를 활용합니다.
• 로드 가능 모듈을 통해 안드로이드 보안 프레임워크와 통합되어 후행 호환성과 확장성을 지원합니다.
• 커널 수준에서 동적 정책 강제를 통해 마이크 및 loudspeaker 자원에 대한 액세스를 중재합니다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 안드로이드에서 마이크 및 loudspeaker 채널을 악용하는 오디오 기반 공격를 체계적으로 탐지하고 방지하는 방법은 무엇인가요?
• RQ2 애플리케이션 기능을 손상시키지 않고도 동적으로 생성된 오디오 채널에 대한 정보 흐름 제어를 강제할 수 있는 메커니즘은 무엇인가요?
• RQ3 정보 흐름 위반이 발생했을 때 보안 정책을 어떻게 민첩하게 해결할 수 있으며, 특히 시스템 핵심 구성 요소에서의 적용은 어떻게 할 수 있나요?
• RQ4 자동 해결과 사용자 기반 승인을 모두 지원할 수 있는 보안 프레임워크를 설계할 수 있을까요?
• RQ5 실제 안드로이드 애플리케이션에서 세밀한 오디오 채널 보안을 강제할 경우 성능 및 호환성 오버헤드는 어느 정도인가요?

주요 결과

• AuDroid는 17개의 널리 사용되는 안드로이드 애플리케이션에서 6가지의 서로 다른 유형의 오디오 채널 기반 공격을 성공적으로 방지했습니다.
• 평가된 17개의 애플리케이션 모두 AuDroid 하에서 정상적으로 기능을 유지하여 높은 호환성과 최소한의 功能 회귀를 입증했습니다.
• 실제 워크로드에서 평가한 결과, 프레임워크가 초래하는 성능 오버헤드는 거의 없었습니다.
• 특권 앱 해결을 위한 콜백의 사용이 시스템 서비스에서 정보 흐름 위반을 안전하게 처리할 수 있도록 했습니다.
• 신뢰할 수 있는 사용자 경로를 통해 장치 소유자가 위험한 오디오 흐름을 승인할 수 있어 보안을 약화시키지 않으면서도 사용성 향상을 달성했습니다.
• AuDroid가 SELinux와 통합되어 애플리케이션 코드 수정 없이도 오디오 I/O에 대해 강력하고 의무적인 액세스 제어를 실현했습니다.