[논문 리뷰] Robotics CTF (RCTF), a playground for robot hacking

Gorka Olalde Mendia, Lander Usategui San Juan외 10명|arXiv (Cornell University)|2018. 10. 01.

Advanced Malware Detection Techniques참고 문헌 22인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 실세계 공격 기법을 사용하여 시뮬레이션된 로봇 시스템의 보안 취약점을 공격할 수 있도록 해주는 온라인, 브라우저 기반 플랫폼인 Robotics CTF(RCTF)를 소개한다. 컨테이너 기반 환경과 ROS/ROS2를 기반으로 구축된 RCTF는 클리어텍스트 데이터 전송, 하드코딩된 자격 증명, 비안전한 명령 실행과 같은 일반적인 결함을 중심으로 점차 복잡도가 증가하는 9개의 시나리오를 제공하며, 모든 시나리오는 공동 로봇 보안 연구를 촉진하기 위해 오픈소스로 제공된다.

ABSTRACT

Robots state of insecurity is onstage. There is an emerging concern about major robot vulnerabilities and their adverse consequences. However, there is still a considerable gap between robotics and cybersecurity domains. For the purpose of filling that gap, the present technical report presents the Robotics CTF (RCTF), an online playground to challenge robot security from any browser. We describe the architecture of the RCTF and provide 9 scenarios where hackers can challenge the security of different robotic setups. Our work empowers security researchers to a) reproduce virtual robotic scenarios locally and b) change the networking setup to mimic real robot targets. We advocate for hacker powered security in robotics and contribute by open sourcing our scenarios.

연구 동기 및 목표

• 로봇 공학과 사이버보안 간의 격차를 해소하기 위해 공격 보안 연구를 위한 접근성 있고 실습 기반의 플랫폼을 조성한다.
• 보안 연구자들과 로봇 기술자들이 고립되고 사용자 정의 가능한 가상 환경에서 로봇 보안 결함을 재현하고 테스트할 수 있도록 한다.
• 웹 브라우저를 통해 접근 가능한 게임화된 CTF(캡처 더 플래그) 도전 과제를 통해 해커 주도 보안을 로봇 분야에 확산시킨다.
• 9개의 초기 보안 시나리오를 오픈소스로 제공하고 새로운 시나리오 개발을 위한 프레임워크를 제공함으로써 커뮤니티 기여를 장려한다.
• 특히 잘못된 기본 설정으로 인한 심각한 취약점이 포함된 로봇 프레임워크인 ROS 및 ROS2에 대한 인식을 제고한다.

제안 방법

• RCTF는 Docker와 Docker Compose를 사용한 컨테이너 기반, 상태 없는 플랫폼으로 구현되었으며, 각 시나리오는 고립되고 자가 포함된 환경으로 배포된다.
• 각 시나리오는 ROS 및 ROS2를 사용하여 실제 로봇 시스템을 시뮬레이션하며, 암호화되지 않은 통신, 하드코딩된 자격 증명, 명령어 삽입 취약점과 같은 의 intensional 보안 결함을 포함한다.
• 플랫폼은 터미널 세션과 Gazebo 시각화 환경에 브라우저 기반으로 액세스할 수 있도록 제공하여 공격 결과의 상호작용적 탐색과 관찰을 가능하게 한다.
• 시나리오는 '제로보이' 방식의 CTF 모드로 설계되어, 특정 취약점을 악용하여 '플래그'를 확보하는 도전 과제를 해결하는 방식이다.
• 중앙 집중식 오케스트레이션을 피함으로써 클라우드 플랫폼 간 이식이 용이해지고 배포 및 관리가 단순화된다.
• 모든 시나리오는 https://github.com/aliasrobotics/rctf-list 에 GitHub에 호스팅되어 있으며, 커뮤니티가 제출한 도전 과제를 위한 피어 리뷰 기반의 풀 리퀘스트 기반 기여 워크플로우를 제공한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 실세계 보안 취약점을 탐색하고 악용할 수 있도록 하는 확장성 있고 브라우저 접근이 가능한 플랫폼을 어떻게 설계할 수 있는가?
• RQ2 통제된 고립 환경에서 ROS 및 ROS2 기반 로봇 시스템에서 가장 흔하고 악용 가능한 보안 결함의 유형은 무엇인가?
• RQ3 게임화된 CTF 스타일의 과제가 로봇 전용 공격 표면에 대한 보안 연구자들의 훈련과 참여를 얼마나 효과적으로 유도할 수 있는가?
• RQ4 로봇 보안 시나리오를 오픈소스로 제공함으로써 커뮤니티 주도의 개선과 로봇 보안 연구 분야의 보편적 수용을 어떻게 촉진할 수 있는가?
• RQ5 중앙 집중식 오케스트레이션 없이 컨테이너 기반의 자가 포함된 환경이 물리적 하드웨어가 없이도 실제 로봇 네트워킹 및 공격 표면을 효과적으로 재현할 수 있는가?

주요 결과

• RCTF는 ROS 및 ROS2 기반 로봇 시스템의 보안 취약점을 탐색하고 악용할 수 있도록 24시간 내내 브라우저 기반 환경을 성공적으로 제공한다.
• 클리어텍스트 데이터 전송(CWE-319), 하드코딩된 자격 증명(CWE-788), 잘못된 명령어 중화(CWE-78)와 같은 일반적인 취약점을 겨냥한 9개의 고유한 보안 시나리오가 개발되었다.
• 플랫폼은 시나리오의 로컬 재현과 유연한 네트워크 구성 기능을 제공하여 실제 로봇 배포 환경을 시뮬레이션할 수 있도록 한다.
• 중앙 집중식 오케스트레이션 없이 컨테이너 기반의 고립 배포를 사용함으로써 배포가 단순화되고 클라우드 및 온프레미스 인fra구조로의 이식성이 향상된다.
• GitHub 통한 모든 시나리오의 오픈소스화는 커뮤니티 기여와 통합을 가능하게 하였으며, 새로운 도전 과제 제출을 위한 명확한 워크플로우를 제공한다.
• 플랫폼는 게임화된 접근 방식과 접근성이 뛰어난 CTF 환경이 효과적으로 로봇 보안 연구에 대한 인식 제고와 참여 유도에 기여할 수 있음을 입증한다.