[논문 리뷰] Science of Cyber Security as a System of Models and Problems

Alexander Kott|arXiv (Cornell University)|2015. 11. 29.

Network Security and Intrusion Detection참고 문헌 28인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 악성 소프트웨어를 핵심 자산으로 삼아, 사이버 보안 정책 위반, 공격자 및 방어자 도구, 네트워크 동역학 간의 관계를 이론적으로 모델링하는 방식으로 사이버 보안 과학의 공식적 프레임워크를 제안한다. 이 모델 기반 접근을 통해 주요 사이버 보안 문제 유형을 체계적으로 분류한다.

ABSTRACT

Terms like "Science of Cyber" or "Cyber Science" have been appearing in literature with growing frequency, and influential organizations initiated research initiatives toward developing such a science even though it is not clearly defined. We propose to define the domain of the science of cyber security by noting the most salient artifact within cyber security -- malicious software -- and defining the domain as comprised of phenomena that involve malicious software (as well as legitimate software and protocols used maliciously) used to compel a computing device or a network of computing devices to perform actions desired by the perpetrator of malicious software (the attacker) and generally contrary to the intent (the policy) of the legitimate owner or operator (the defender) of the computing device(s). We further define the science of cyber security as the study of relations -- preferably expressed as theoretically-grounded models -- between attributes, structures and dynamics of: violations of cyber security policy; the network of computing devices under attack; the defenders' tools and techniques; and the attackers' tools and techniques where malicious software plays the central role. We offer a simple formalism of these key objects within cyber science and systematically derive a classification of primary problem classes within cyber science.

연구 동기 및 목표

• 악성 소프트웨어를 핵심 자산으로 삼아 사이버 보안 과학 분야를 명확하고 공식적으로 정의하는 것.
• 사이버 보안 과학을 정책 위반, 공격자/방어자 도구, 네트워크 동역학 간의 이론적으로 기반을 둔 모델의 연구로 정의하는 것.
• 제안된 모델 기반 프레임워크를 바탕으로 사이버 보안의 주요 문제 유형을 체계적으로 분류하는 것.
• 정책, 공격, 방어와 같은 핵심 사이버 보안 객체를 위한 형식적 언어를 제공하여 철저한 분석을 가능하게 하는 것.
• 현재 개념적 프레임워크가 부족한 상황을 해결하고, 성숙한 이론 기반 사이버 보안 과학의 기초를 다지는 것.

제안 방법

• 악성 소프트웨어와 그 정책 위반을 유도하는 역할을 중심으로 사이버 보안 과학의 핵심 영역을 정의하는 것.
• 공격자, 방어자, 네트워크의 속성, 구조, 동역학을 포함하는 사이버 보안 현상의 공식적 모델을 도입하는 것.
• 핵심 사이버 보안 객체인 정책, 공격(합법 소프트웨어의 오용 포함), 방어, 네트워크 구성 등을 형식화하는 것.
• 모델 구성 요소와 그 상호작용을 체계적으로 분석하여 주요 문제 유형의 분류를 도출하는 것.
• 이론적 기반을 통해 모델이 다양한 사이버 보안 시나리오에 일반화되고 분석 가능하도록 보장하는 것.
• 형식적 언어를 적용하여 사이버 보안의 근본적 과제, 예를 들어 탐지, 예방, 내성 등과 같은 문제를 식별하고 분류하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 사이버 보안 과학의 핵심 영역은 무엇이며, 어떻게 공식적으로 정의할 수 있는가?
• RQ2 공격자 및 방어자 도구, 정책, 네트워크 동역학 간의 관계는 어떻게 이론적으로 기반을 두고 모델링할 수 있는가?
• RQ3 이 공식적 모델에서 도출되는 사이버 보안의 주요 문제 유형은 무엇인가?
• RQ4 악성 소프트웨어는 어떻게 체계적으로 사이버 보안 현상의 핵심 자산으로 분석할 수 있는가?
• RQ5 어떤 이론적 프레임워크가 사이버 보안 문제의 체계적이고 반복 가능한 철저한 연구를 가능하게 하는가?

주요 결과

• 사이버 보안 과학은 악성 소프트웨어를 핵심 자산으로 삼아, 정책 위반, 공격자 및 방어자 도구, 네트워크 동역학 간의 관계의 연구로 공식적으로 정의된다.
• 제안된 공식적 모델에서 유도된 사이버 보안의 주요 문제 유형에 대한 체계적 분류가 존재한다.
• 이 프레임워크는 이론적으로 기반을 둔 사이버 보안 현상 분석을 가능하게 하여, 일시적인 또는 경험적 접근 방식을 넘어서는 데 기여한다.
• 형식적 언어는 악성 소프트웨어뿐 아니라 공격에 사용되는 합법 소프트웨어까지도 포괄하여 모델의 완전성을 향상시킨다.
• 이 접근법은 현재 개념적 및 방법론적 격차를 해소하고, 성숙한 이론 기반 사이버 보안 과학의 발전을 지원한다.
• 이 모델은 네트워크 수준의 공격 및 정책 이행 과제를 포함한 다양한 사이버 보안 시나리오에 일반화 가능하다.