[논문 리뷰] Beware of the App! On the Vulnerability Surface of Smart Devices through their Companion Apps

Davino Mauro, Luís Melo외 3명|arXiv (Cornell University)|2019. 01. 29.

Advanced Malware Detection Techniques참고 문헌 18인용 수 9

한 줄 요약

이 논문은 자동차 기반 IoT 기기의 보안 취약점을 밝혀내기 위해 동반 모바일 앱을 분석하는 실용적인 방법을 제안한다. 정적 및 동적 분석을 통해 기기-앱 간 통신에서 약한 또는 하드코딩된 암호화를 폭 드러내며, 핵심 발견은 분석된 기기의 38%에 해당하는 32개 앱 중 50%가 적절한 암호화를 사용하지 않아, 다섯 대의 유명한 아마존 IoT 기기를 원격으로 악용할 수 있게 되었다.

ABSTRACT

Internet of Things (IoT) devices are becoming increasingly important. These devices are often resource-limited, hindering rigorous enforcement of security policies. Assessing the vulnerability of IoT devices is an important problem, but analyzing their firmware is difficult for a variety of reasons, including requiring the purchase of devices. This paper finds that analyzing companion apps to these devices for clues to security vulnerabilities can be an effective strategy. Compared to device hardware and firmware, these apps are easy to download and analyze. A key finding of this study is that the communication between an IoT device and its app is often not properly encrypted and authenticated and these issues enable the construction of exploits to remotely control the devices. To confirm the vulnerabilities found, we created exploits against five popular IoT devices from Amazon by using a combination of static and dynamic analyses. We also did a larger study, finding that analyzing 96 popular IoT devices only required analyzing 32 companion apps. Among the conservative findings, 50% of the apps corresponding to 38% of the devices did not use proper encryption techniques to secure device to companion app communication. Finally, we discuss defense strategies that developers can adapt to address the lessons from our work.

연구 동기 및 목표

• 자원이 제한된 IoT 기기의 보안 취약점을 식별하는 데 있어 동반 앱이 실용적인 접근점이 될 수 있는지 조사하기 위해.
• 암호화, 인증 및 프로토콜 설계에 중점을 두고, IoT 기기와 그 동반 앱 간의 통신 보안을 평가하기 위해.
• 동반 앱 분석에서 발견된 결함을 바탕으로 개념 증명용 악용 코드를 개발하고 검증하기 위해.
• 다양한 인기 있는 IoT 기기 전체에 걸쳐 앱 기반 취약점 탐지의 확장성과 효과성을 평가하기 위해.
• 개발자가 동반 앱 및 기기 간 통신 보안을 강화하기 위한 실천 가능한 방어 전략을 제공하기 위해.

제안 방법

• 주로 아마존에서 제공하는 96대의 인기 있는 IoT 기기용 32개의 동반 앱에 대해 정적 및 동적 분석을 수행하였다.
• 역공학 및 네트워크 모니터링을 통해 암호화 매개변수를 추출하였으며, 하드코딩된 키와 암호화 모드를 포함하였다.
• 앱과 기기 간의 인증되지 않은 또는 약한 암호화된 통신 채널을 활용하여 개념 증명용 악용 코드를 개발하였다.
• 클라우드 기반 및 로컬 네트워크(예: 블루투스, Wi-Fi) 상호작용을 포함한 통신 프로토콜에 대해 보안 결함을 평가하였다.
• 96대의 기기 전체에 걸쳐 광범위한 연구를 수행하여 동반 앱에서의 보안 불량 관행의 보편성을 평가하였다.
• 공유된 하드코딩된 키를 기반으로 한 스푸핑 공격을 통해 TP-링크 스마트 플러그를 포함한 다섯 대의 기기를 성공적으로 악용함으로써 발견 결과를 검증하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 펌웨어 분석을 통해는 감지하기 어려운 보안 취약점이 동반 앱 분석을 통해 드러날 수 있는가?
• RQ2 동반 앱은 기기-앱 간 통신에서 얼마나 잘 암호화 및 인증을 구현하고 있는가?
• RQ3 인기 있는 IoT 동반 앱에서 하드코딩된 암호화 키와 약한 암호화 관행이 얼마나 퍼져 있는가?
• RQ4 동반 앱의 정적 및 동적 분석을 통해 IoT 기기에서 실질적인 원격 또는 로컬 악용이 가능할 수 있는가?
• RQ5 동반 앱에서 가장 흔한 보안 불량 통신 패턴은 무엇이며, 이러한 패턴은 기기의 해킹을 어떻게 가능하게 하는가?

주요 결과

• 분석된 32개의 동반 앱 중 50%는 96대의 기기 중 38%에 해당하는 기기의 기기-앱 간 통신을 보호하기 위해 적절한 암호화를 사용하지 않았다.
• 19%의 앱은 하드코딩된 암호화 키를 사용하여 공격자가 기기를 위장하거나 통신을 가로챌 수 있게 하였다.
• 31%의 앱은 기기-앱 간 통신을 보호하기 위해 암호화를 전혀 사용하지 않아 도청 및 재생 공격에 매우 취약하였다.
• 40–60%의 앱은 로컬 통신 또는 브로드캐스트 메커니즘을 사용하여, 약한 또는 누락된 암호화가 악용될 수 있는 공격 표면을 제공하였다.
• 하드코딩된 키와 인증되지 않은 설정 절차를 활용하여, TP-링크 스마트 플러그를 포함한 다섯 대의 유명한 IoT 기기 대상으로 개념 증명 악용 코드를 성공적으로 개발하였다.
• 본 연구는 동반 앱 분석이 기기 자체의 펌웨어 접근 또는 기기 역공학이 필요 없이 기기 수준의 취약점을 식별하는 데 있어 확장성 있고 효과적인 방법임을 확인하였다.