[논문 리뷰] SwissCovid: a critical analysis of risk assessment by Swiss authorities

Paul-Olivier Dehaye, Joel Reardon|arXiv (Cornell University)|2020. 06. 18.

Advanced Malware Detection Techniques참고 문헌 2인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 스위스Covid 접촉 추적 앱을 철저히 분석하여, 구글과 애플의 노출 알림(GAEN) 프레임워크에 내재된 암호학적 결함이 재식별 공격과 위조 양성 비콘 조작을 가능하게 한다고 밝힌다. 저자들은 공격자가 스위스 현장에 물리적으로 존재하지 않더라도 이러한 취약점을 악용해 사용자 신원을 유추하고 위험 평가를 조작할 수 있음을 입증한다. 이는 공식적으로 저위험이라고 주장한 바와 직접적으로 배치된다.

ABSTRACT

Ahead of the rollout of the SwissCovid contact tracing app, an official public security test was performed. During this audit, Prof. Serge Vaudenay and Dr. Martin Vuagnoux described a large set of problems with the app, including a new variation of a known false-positive attack, leveraging a cryptographic weakness in the Google and Apple Exposure Notification framework to tamper with the emitted Bluetooth beacons. Separately, the first author described a re-identification attack leveraging rogue apps or SDKs. The response from the Swiss cybersecurity agency and the Swiss public health authority was to claim these various attacks were unlikely as they required physical proximity of the attacker with the target (although it was admitted the attacker could be further than two meters). The physical presence of the attacker in Switzerland was deemed significant as it would imply such attackers would fall under the Swiss Criminal Code. We show through one example that a much larger variety of adversaries must be considered in the scenarios originally described and that these attacks can be done by adversaries without any physical presence in Switzerland. This goes directly against official findings of Swiss public authorities evaluating the risks associated with SwissCovid. To move the discussion further along, we briefly discuss the growth of the attack surface and harms with COVID-19 and SwissCovid prevalence in the population. While the focus of this article is on Switzerland, we emphasize the core technical findings and cybersecurity concerns are of relevance to many contact tracing efforts.

연구 동기 및 목표

• 공개 출시 이전에 스위스Covid 접촉 추적 앱의 임파워링된 암호학적 및 프라이버시 취약점을 폭 드러내기 위해.
• 공격자가 물리적 접근이 필요하다는 스위스 당국의 평가를 도전하기 위해.
• 물리적 존재 없이도 스위스 외부에 있는 원격 공격자가 시스템 결함을 악용해 사용자를 재식별하고 위험 알림을 조작할 수 있음을 입증하기 위해.
• GAEN 프레임워크에 의존하는 디지털 접촉 추적 시스템에 대한 광범위한 영향을 강조하기 위해.
• 스위스 당국과 기술 플랫폼이 공공 보건 감시 시스템의 프라이버시 위험을 재평가하고 투명성 및 보안을 향상시줄 것을 촉구하기 위해.

제안 방법

• 재식별 및 위조 양성 비콘 조작이라는 두 가지 주요 공격 벡터에 초점을 맞춘 위협 모델 분석을 수행하였다.
• AES-CTR 암호화된 페이로드에서 메타데이터 조작을 통해 블루투스 신호 세기 값을 변경하여 위조 근접 감지 가능성을 확보하였다.
• 기존 데이터베이스(예: 카메라 피드, 결제 시스템 등)와 연계된 이력 블루투스 비콘 데이터를 사용해 재식별 공격을 시연하였다.
• 스위스Covid 및 공공 보건 당국과의 공격자 지식 획득 정도를 비교 분석하였으며, 커버리지 및 정확도 지표($\alpha_{SC}^2$ 대비 $\alpha_{CD}$)를 사용하였다.
• 제3자 앱과 SDK가 감시를 가능하게 하는 역할을 분석하였으며, 특히 과도한 블루투스 권한을 통해 발생하는 위험을 다루었다.
• 스위스 법원 해석 기준으로 지속적으로 방출되는 롤링 프록시미티 식별자(RPIs)를 개인 정보로 재분류할 근거를 제시하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 공격자가 이력 블루투스 비콘 데이터와 외부 측면 채널(예: 카메라 피드, 결제 시스템 등)만을 사용해 스위스Covid 사용자를 얼마나 정확히 재식별할 수 있는가?
• RQ2 GAEN 프레임워크의 암호학적 결함이 물리적 접근 없이도 접촉 추적 신호를 원격으로 조작할 수 있도록 하는 방식은 무엇인가?
• RQ3 원격 공격자가 동일한 취약점을 악용할 수 있음에도 불구하고, 공격에 물리적 접근이 필요하다는 공식 주장이 왜 정당하지 않은가?
• RQ4 공공 보건 당국보다 감염 사건 및 접촉 네트워크에 대해 더 높은 지식을 확보한 공격자가 초래하는 정량적·정성적 위험은 무엇인가?
• RQ5 제3자 앱과 SDK는 GAEN 프레임워크에 의존하는 시스템에서 공격 표면을 어떻게 확장시키며, 누락된 보안 조치는 무엇인가?

주요 결과

• 인증되지 않은 AES-CTR 암호화를 악용해 블루투스 신호 세기 메타데이터를 조작함으로써 원격에서 접촉 이벤트를 위조할 수 있는 새로운 유형의 위조 양성 공격이 발견되었다.
• 앱 출시 후에도 재식별 공격이 가능하며, 업로드된 일시적 노출 키(TEKs)에서 RPIs를 재구성할 수 있어 외부 데이터 소스와의 연계가 가능하다.
• 스위스 외부에 있는 공격자도 여전히 효과적인 공격을 수행할 수 있어, 스위스 당국이 물리적 접근이 필수 조건이라고 주장한 바는 무효화된다.
• 감염자 위험 대상자에 대한 공격자 지식($\alpha_{SC}^2$)은 감염 증가 비율이 높아질수록 공식 시스템의 지식($\alpha_{CD}$)을 초월할 수 있다.
• 과도한 블루투스 권한을 가진 제3자 앱과 SDK는 공격 표면을 크게 확장시키며, 암묵적인 감시와 데이터 유출을 가능하게 한다.
• 스위스 개인정보 보호위원회는 RPIs가 식별 가능성이 있으며 연계 공격 가능성이 있으므로, 지속적으로 방출되는 RPIs를 스위스 법상 개인 정보로 재분류해야 한다.