Transcript RFID 보안위협 및 보안기술 현황

RFID 보안위협 및 보안기술 현황
ETRI 부설연구소
한대완([email protected])
2008. 5. 29.
유비쿼터스 정보보호 Workshop 2008
h
t
t
p
목차
1
RFID 시스템 개요
2
정보보호 관점에서 본 RFID의 특성
3
RFID 취약점 분석 사례
4
RFID 보안기술 현황
5
결론
2
:
/
/
w
w
w
.
n
s
r
i
.
r
e
.
k
r
h
t
t
p
:
/
/
w
w
w
.
n
s
r
i
.
r
RFID란?
Radio Frequency Identification
Identify physical objects through a radio interface
RFID 도입의 목적
: 물류, 운송, 유통, 재고 관리 등의 효율성 개선
바코드
RFID tag
빠르고 자동화된
인식이 가능
Line-of-sight
Specifies object type
Radio contact
Uniquely specifies object
유일한 코드로
데이터 베이스에
저장됨
e
.
k
r
h
RFID 시스템
Reader
Server: Secure
Tag
Reader: Insecure
RFID 보급 확산, 정보보호 등 모든 면에
서 태그가 Key 요소
t
t
p
:
/
/
w
w
w
.
n
s
r
i
.
r
e
.
k
r
h
t
t
p
:
/
/
w
w
w
.
n
s
r
i
.
r
RFID 태그의 분류(주파수별)
종류
저주파(LF)
고주파
(HF)
주파수
120-140
KHz
13.56
MHz
433
MHz
860-960
MHZ
2.45GHz
인식 거리
수십 cm
수십 cm
수m
수m
수십 m
가격
저가
중저가
고가
저가
고가
용도
동물식별
재고관리
출입통제
컨테이너
식별
유통
물류
차량흐름통제
인식속도
저속
고속
환경영향
강인
민감
태그크기
대형
소형
스마트카드
극초단파
(UHF)
극초단파
(UHF)
마이크로파
종이내장
e
.
k
r
h
t
t
p
:
/
/
w
w
w
.
n
s
r
i
.
r
e
RFID 태그의 분류(성능별)
종류
스마트
태그
“저가격”
RFID
가용자원
풍부
부족
가격
용도
정보보호
고가
스마트카드
Mifare
DESFire
비교적
용이
저가
EPC태그
Mifare
Classic
어려움
“RFID 정보보호”의 주요 대상 태그: 저가격 RFID !
.
k
r
h
t
t
p
목차
1
RFID 시스템 개요
2
정보보호 관점에서 본 RFID의 특성
3
RFID 취약점 분석 사례
4
RFID 보안기술 현황
5
결론
7
:
/
/
w
w
w
.
n
s
r
i
.
r
e
.
k
r
h
t
t
p
:
/
/
w
w
w
.
n
s
r
i
.
제3자의 정보 획득 용이성
태그는 리더의 요구에 수동적으로 반응함
Who?
I’m ~~
(별도의 정보보호 기능이 없는 한) 태그는 정당한 리더와 임의의 리더를
구분하지 못함
(별도의 정보보호 기능이 없는 한) 태그 내용이 제3자에게 그대로 노출됨
r
e
.
k
r
h
t
t
p
:
/
/
w
w
w
.
n
s
r
i
.
비대칭적 통신 채널
Forward Channel(리더->태그): 통신 거리가 긺
Backward Channel(태그->리더): 통신 거리가 짧음
Reader
Tag
Eavesdropper
Backward Channel Range (~5m)
Forward Channel Range (~100m)
태그의 많은 정보를 Forward Channel의 신호만으로 먼거리에
서 알 수 있음 => 수동적인 도청이 쉬움!
r
e
.
k
r
h
t
t
p
:
/
/
w
w
w
.
n
s
r
i
물리적 공격에 취약
태그의 물리적인 획득, 훼손, 삽입이 쉬움
태그의 복제가 쉬움
- 능동 또는 수동적인 방식에 의한 태그 정보 획득이 쉬움
- 태그 정보를 다른 태그에 삽입하는 것도 쉬움
이러한 성질을 이용한 공격
=> RFDump
Note !
- RFDump가 가능하다는 사실은 RFID의 특성이므로,
- RFDump를 방지 또는 의미 없게 만드는 정보보호 방식의 적용이 필요함
.
r
e
.
k
r
h
t
t
p
목차
1
RFID 시스템 개요
2
정보보호 관점에서 본 RFID의 특성
3
RFID 취약점 분석 사례
4
RFID 보안기술 현황
5
결론
11
:
/
/
w
w
w
.
n
s
r
i
.
r
e
.
k
r
h
t
t
p
:
/
/
분석사례 개요
13.56MHz 시스템 위주
기술적으로는 다른 주파수대역 시스템도 비슷하게 가능
파급 효과 면에서 13.56MHz 시스템이 주 분석 대상이 됨
금융, 사용자 인증 등 정보보호가 고려되어야 하는 서비스
보안 알고리즘 탑재
다양한 기술의 복합 적용
RFID 통신 분석 기술
S/W, H/W 역공학(reverse engineering) 기술
암호 알고리즘 분석 기술
분석 결과의 파급력
공격 가능성이 다른 분야 시스템들에 비해 비교적 현실적
보완 및 대응이 쉽지 않음
Q: RFID의 문제?
A: 사례 분석을 통해
w
w
w
.
n
s
r
i
.
r
e
.
k
r
h
t
t
p
:
/
/
w
w
w
.
n
s
r
i
RFDump 시연
L. Grunwald, RF-ID and Smart-Labels: Myth, Technology
and Attacks, Blackhat Breifings 2004, Las Vegas, July 2004.
Available at http://rf-dump.org
RFID 보안 취약성 관련 최
초 시연
13.56MHz 태그 정보 추출
후 동일 태그 복제
관련 소프트웨어가 모두
공개되어 있음
http://rf-dump.org
태그 정보
추출
.
r
e
.
k
r
h
t
t
p
:
/
/
w
w
w
.
n
s
r
i
.
r
e
자동차 스마트키 복제
S.C. Bono et al., Security Analysis of a CryptographicallyEnabled RFID Device, 14th USENIX Security Symposium, 2005.
TI사의 자동차 스마트
키 DST의 복제 성공
인증 알고리즘의 역
공학을 통한 복원
키크기가 40비트
전수조사에 의해 키
복원 후 복제
암호키 해킹
장비
통신도청
TI사의 스마트키
태그 정보
전달
태그 복제
.
k
r
h
t
t
p
:
/
/
w
w
w
.
n
s
r
의료용 RFID 복제
Demo: Cloning a Verichip, July 2006. http://cq.cx/verichip.pl
통신 도청
태그 UID 추출
A: RFID 통신 도청장치
B: 안테나
의료용 RFID 태그
태그 복제 장비
i
.
r
e
.
k
r
h
t
t
p
:
/
/
w
w
w
.
n
s
r
i
.
r
전자여권 BAC키 복원
E-passport hack demonstrated on Dutch TV,
http://www.heise.de/english/newsticker/news/69197, Feb. 2006
도청을 통해 얻은 정보를 이용해 BAC 키가 복원 가능함을 보임
키의 entropy가 작아서 더 취약해짐
주의: 전자여권 전체의 취약성을 의미하지는 않음(복제 가능성을 의미하지 않음)
통신정보
전달
도청
전자여권
전자여권
RFID 통신
도청장비
BAC 키 해킹장비
e
.
k
r
h
t
t
p
:
/
/
w
w
w
.
n
s
r
i
RFID 신용카드 취약성 분석
T.S. Heydt-Benjamin et al., Vulnerabilities in First-Generation
RFID-enabled Credit Cards, FC 2007, LNCS 4886, 2-14,
Springer-Verlag, 2007.
2006년 미국에서 발급된 20여 종의 RFID 신용카드 분석
모든 카드들은 replay 공격에 취약함
모든 카드들은 skimming에 의한 사용자 위치추적이 가능함
일부 카드들은 skimming에 의해 얻은 정보로 다른 거래가 가능함
주의: 잘못된 운용 방식으로 인한 문제 => 보완 가능
< Assembled Credit Card Emulator >
.
r
e
.
k
r
h
t
t
p
:
/
/
w
w
w
.
n
Mifare RFID카드 취약성 분석(1/4)
What is Mifare ?
네덜란드 필립스사에서 개발된 비접촉식 카드(ISO/IEC 14443A)
현재는 NXP 반도체에서 개발,보급
전세계적으로 10억개 이상 사용
교통카드, 신분증, 출입보안, 금융 서비스 등 40여개 응용분야
종류
Mifare Ultralight
512byte 메모리, 보안기능 없음
용도: 1회용 티켓(네덜란드 1회용 교통카드)
Mifare Classic
메모리 크기에 따라 1K, 4K, Mini로 분류, 보안기능 제공
용도: 교통카드, 출입카드 등(영국 Oyster 교통카드)
Mifare DESFire
스마트카드 표준 ISO/IEC 7816 지원
T-DES를 비롯한 높은 보안기능 제공
용도: 고비도 금융 카드
s
r
i
.
r
e
.
k
r
h
t
t
p
:
/
/
w
w
w
.
n
s
r
i
Mifare RFID카드 취약성 분석(2/4)
분석 결과
출처
K. Nohl et al., Mifare - Little security despite Obscurity,
http://events.ccc.de/congress/2007/Fahrplan/events/2378.en.html
P. Siekerman et al., Security Evaluation of the disposable OV-chipkaart,
v1.6, July, 2007
N.T. Courtois et al., Algebraic Attacks on the Crypto-1 Stream Cipher in
MiFare Classic and Oyster Cards, IACR ePrint 2008/166
전자신문 2008년 3월 14일자 “IC카드칩 ‘마이페어’ 해킹 노출”
주요 분석 내용
Mifare Ultralight
RFDump를 통한 새로운 카드 복제 가능(제작비: 40유로)
네덜란드 1회용 교통카드의 경우 복제 후 영구 사용 가능
Mifare Classic
H/W 역공학을 이용하여 암호 알고리즘(Crypto-1) 복원
대수적 공격을 이용하여 Crypto-1 해독
.
r
e
.
k
r
h
t
t
p
:
/
/
w
w
w
.
n
s
r
i
.
r
Mifare RFID카드 취약성 분석(3/4)
Mifare Classic 분석 내용
H/W 역공학을 이용한 Crpyto-1 알고리즘 복원
암호의 통계적특성과 난수발생기의 약점을 이용한 위조카드 제작 성공
카드 UID와 암호 key 간에 상관관계가 존재함
PC를 이용 수 분만에 위조카드 제작 가능
Crypto-1 알고리즘의 암호학적 해독 후 복제카드 제작 성공
SAT-solver를 이용한 스트림암호에 대한 대수적 공격 적용
초기값을 알 경우 50비트 키스트림으로 200초 이내에 키 복구 가능
현실적인 적용 가능성
런던 교통카드(Oyster Card)의 경우 단 1회의 수동적 도청으로 수 분 안에 비
밀키 복원 후 복제 가능한 것으로 보고됨
e
.
k
r
h
t
t
p
:
/
/
w
w
Mifare RFID카드 취약성 분석(4/4)
Q: RFID의 문제인가?
역공학을 통한 암호 알고리즘 복원은 RFID와 큰 연관은 없음
공격에 필요한 데이터 획득이 용이함
도청, Sniffing 등이 사용자의 인지 없이 가능함
획득한 정보의 악용이 용이함
보안 기능 없는 태그의 경우 메모리 write로만 복제 가능
실험실 제작 수준의 보드형 태그로도 태그 위장 가능
예) 출입카드, 교통카드 등
암호 알고리즘의 취약성은 RFID와 밀접함
RFID의 통신, 구현, 동작 환경의 열악함
경량 암호 알고리즘 채택이 불가피
알고리즘의 암호학적 안전성 저하
w
.
n
s
r
i
.
r
e
.
k
r
h
t
t
p
목차
1
RFID 시스템 개요
2
정보보호 관점에서 본 RFID의 특성
3
RFID 취약점 분석 사례
4
RFID 보안기술 현황
5
결론
22
:
/
/
w
w
w
.
n
s
r
i
.
r
e
.
k
r
h
t
t
p
:
/
/
w
RFID 정보보호 개요
RFID 정보보호의 목적
태그의 위조 방지
사용자 인증, 진품 확인 등 RFID 도입 목적의 하나이기도 함
태그 관련 정보의 노출 방지
사용자 프라이버시 보호와 연관
RFID 정보보호방식의 핵심
태그와 리더의 (강화된) 양방향 인증 기능 제공
RFID 보안기술의 분류
물리적 보안 기술
패스워드를 이용한 보안 기술
암호 프로토콜을 이용한 기술
w
w
.
n
s
r
i
.
r
e
.
k
r
h
t
t
p
:
/
/
w
w
w
.
n
s
r
i
.
물리적 보안 기술
Kill tag
Blocker tag
Active
Jamming
Clipped tag
사용자 프라이버시 보호 목적
구현은 용이하나, 범용 환경에 적용 불가
r
e
.
k
r
h
t
t
p
:
/
/
w
w
w
.
n
s
패스워드를 이용한 기술
EPC Class 1 Gen 2 태그의 핵심 정보보호 수단
태그 내 Kill, 잠금, 접근 패스워드 저장 후 필요시 리더 인증
암호학적으로 안전하지 못 함
패스워드 길이가 32비트 이하이며, 능동 공격 등에 안전하지 못 함
r
i
.
r
e
.
k
r
h
t
t
p
:
/
/
w
w
w
.
n
s
r
i
.
r
암호 프로토콜을 이용한 기술(1/3)
해쉬함수 기반 인증 프로토콜
초창기에 제안된 Hash Lock(S. Weis), Okubo 스킴 등을 비롯한 수십 여종
이론적으로 안전하나, 구현 가능성 면에서 현실적이지 못하여 최근에는 연
구되지 않는 추세임
비밀키 암호 기반 인증 프로토콜
AES 경량 구현(M. Feldhofer) 등을 통한 블록암호 기반 표준 인증프로토콜
구현
경량 블록암호(HIGHT, LDES 등) 및 스트림암호(eSTREAM 후보 알고리즘
들) 설계
AES 경량 구현의 경우 동작속도 상에 문제가 있음
새롭게 제안된 알고리즘들의 경우 세밀한 안전성 분석이 요구됨
공개키 암호 기반
ECC 경량 구현을 통한 공개키암호 기반 인증프로토콜 구현
현재 기술로는 저가용 태그에 적용이 가능한 수준은 아님
e
.
k
r
h
t
t
p
:
/
/
w
w
w
.
n
s
r
i
.
r
암호 프로토콜을 이용한 기술(2/3)
암호 알고리즘의 경량 구현 결과
출처: M. Feldhofer, RFIDSec’07
(0.35 μm CMOS 공정)
알고리즘
칩면적
(Gates)
(μA@100kHz)
속도
(Clock cycles)
요구조건
< 6,000
< 15
? (32)
AES-128
3,400
3.0
1,032
SHA-256
10,868
5.83
1,128
SHA-1
8,120
3.93
1,274
Trivium
3,090
0.68
(1,603) + 176
Grain
3,360
0.80
(130) + 104
ECC-192
23,600
13.3
500,000
전력소모
e
.
k
r
h
t
t
p
:
/
/
w
w
w
.
n
암호 프로토콜을 이용한 기술 (3/3)
최근 연구동향
경량 암호 연산에 기반한 프로토콜 제안
RFID 정보보호 관련 가장 최근 연구동향
신규 난제 기반 프로토콜: HB+(A. Juels)를 비롯한 그 아류 프로토콜 들
경량 연산 논리 사용 프로토콜: LMAP, EMAP 등
EPC 제공 함수 기반 프로토콜
이론적 안전성 모델 정립 노력이 활발
RFID 시스템에 있어서 공격 및 안전성 모델 정립
기 제안 및 신규 제안 프로토콜들의 안전성 증명 노력
현재까지 완벽한 효율성과 안전성을 제공하는 프로토콜은 없음
Ref: http://www.avoine.net/rfid/
RFID 보안 프로토콜 설계시 주의사항
구현 면적 못지 않게 동작속도, 통신량 등이 중요
태그에서 난수 생성의 문제점
HB류 프로토콜의 현실성?
s
r
i
.
r
e
.
k
r
h
t
t
p
목차
1
RFID 시스템 개요
2
정보보호 관점에서 본 RFID의 특성
3
RFID 취약점 분석 사례
4
RFID 보안기술 현황
5
결론
29
:
/
/
w
w
w
.
n
s
r
i
.
r
e
.
k
r
h
t
t
p
:
/
/
w
w
w
.
n
s
r
결론
RFID의 확산은 명약관화
사용자 편리성 증대 + 업무 효율성 및 생산성 향상 효과가 가시화됨
각국 정부의 확산 의지가 강함
RFID 정보보호 취약성의 문제점
이론적 과장이 아닌 실생활에서 침해 사례가 나타나고 있음
RFID 신용카드, Mifare 카드의 예
서비스 특성상 사후 보완에 어려움이 큼
RFID 정보보호 동향
초창기 heuristic한 접근 방식은 지양되고 있음
암호학적으로 엄밀한 안전성 모델 수립 및 분석이 진행 중임
안전성과 실제 환경을 고려한 현실적인 프로토콜들이 제안되고 있음
제안
RFID 정보보호 필요성에 대한 인식 제고 및 홍보가 필요함
다양한 학계, 산업계, 정부 기관의 공동 연구 및 대응 필요성
RFID 정보보호 기술의 지속적인 연구 개발이 필요함
현실적인 적용 가능성 + 이론적 엄밀함
i
.
r
e
.
k
r
감사합니다.