[정처기/실기] 9단원(소프트웨어 개발 보안 구축) 요약

*  수제비 정보처리기사 실기 책을 보고 직접 정리한 내용입니다.

1. 소프트웨어 개발 보안 설계

[1] SW 개발 보안의 구성요소

기밀성(Confidentiality)

• 인가되지 않은 개인 혹은 시스템 접근에 따른 정보 공개 및 노출을 차단하는 특성
• 인가된 사용자에 대해서만 자원 접근이 가능해야 하는 특성

무결성(Integrity)

• 정단한 방법을 따르지 않고선 데이터가 변경될 수 없으며, 데이터의 정확성 및 완전성과 고의/악의로 훼손되지 않음을 보장하는 특성
• 인가된 사용자에 대해서만 자원 수정 가능, 전송 중인 정보는 수정되지 않아야 하는 특성

가용성(Avaliability)

• 권한을 가진 사용자나 애플리케이션이 원하는 서비스를 지속 사용할 수 있도록 보장하는 특성
• 인가된 사용자는 가지고 있는 권한 범위 내에서 언제든 자원 접근이 가능해야하는 특성
• SW 개발 보안 용어

자산(Assets)	조직의 데이터 또는 조직의 소유자가 가치를 부여한 대상
위협(Threat)	조직이나 기업의 자산에 악영향을 끼칠 수 있는 사건이나 행위
취약점(Vulnerability)	위협이 발생하기 위한 사전 조건
위험(Risk)	위협이 취약점을 이용해 조직의 자산 손실 피해를 가져올 가능성

[2] SW 개발 보안을 위한 공격기법의 이해

DoS(Denial of Service) 공격

개념

• 시스템을 악의적으로 공격 → 자원 부족하게 하여 의도된 용도로 사용하지 못하게 함
• 특정 서버에게 수많은 접속 시도 → 다른 사용자가 서버 이용X, 서버의TCP 연결 소진

공격의 종류

• SYN 플러딩(SYN Flooding)
  • TCP 프로토콜의 구조적인 문제를 이용한 공격
  • ACK 발송X SYN 패킷만 계속 보내 → 다른 사용자가 서버 사용X, 서버는 자원만 소비하여 고갈
• UDP 플러딩(UDP Flooding)
  • 대량의 UDP 패킷 임의의 포트번호로 전송 → 응답 메세지 생성, 자원 고갈
  • ICMP 패킷은 변조되어 공격자에게 전달X 대기
• 스머프(Smurf)/스머핑(Smurfing)
  • 출발지 주소를 공격 대상 IP로 설정 → 직접 브로드 캐스팅하여 마비
  • 제 3의 사이트(바운스 사이트) 이용해 공격
• 죽음의 핑(PoD; Ping of Death)
  • ICMP 패킷을 아주 크게 만들어 전송 → 다수의 IP 단편화 발생
  • 수신 측에서는 단편화된 패킷을 처리하는 과정에서 많은 부하 발생
• 랜드 어택(Land Attack)
  • 출발지 IP == 목적지 IP → 수신자가 자기 자신에게 응답 보내게 하여 시스템의 가용성 침해
• 티어 드롭(Tear Drop)
  • IP패킷의 재조합 과정에서 잘못된 Fragment Offset 정보로 수신시스템에 문제 발생
  • IP Fragment Offset 값을 서로 중첩되도록 조작하여 전송
• 봉크(Bonk)
  • 처음 패킷을 1번으로 보낸 후 다음 패킷도 1번으로 조작하여 전송 → 오류 일으킴
• 보잉크(Boink)
  • 패킷을 1 → 100 → 200 → 2002 → 100 → 2002 이런 식으로 중간에 시퀀스 번호를 비정상적인 형태로 보내 부하를 일으키게 함

DDoS(Distributed DoS) 공격

개념

• 여러 대의 공격자를 분산 배치하여 동시에 동작 → 특정 사이트 공격
• DoS는 (한 사람이)직접 공격, DDoS는 (수많은 감염 호스트를 통해)공격을 하도록 지시

공격 구성요소

• 핸들러(Handler) : 마스터 시스템의 역할을 수행하는 프로그램
• 에이전트(Agent) : 공격 대상에 직접 공격을 가하는 시스템
• 마스터(Master) : 공격자에게서 직접 명령을 받는 시스템, 여러 대의 에이전트 관리
• 공격자(Attacker) : 공격을 주도하는 해커의 컴퓨터
• 데몬 프로그램(Daemon) : 에이전트 시스템의 역할을 수행하는 프로그램

공격 도구

• Trinoo
• Tribe Flood Network
• Stacheldraht

공격의 대응 방안

• 차단 정책 업데이트
• 좀비 PC IP 확보
• 보안 솔루션 운영
• 홈페이지 보안 관리
• 시스템 패치

공격의 종류

• 대역폭 소진 공격(3~4 계층)
  • UDP/ICMP Traffic Flooding
  • TCP Traffic Flooding
  • IP Flooding
• 서비스(애플리케이션) 마비 공격(7계층)
  • HTTP Traffic Flooding
  • HTTP Header/Option Spoofing
  • Other L7 Service Flooding

DRDoS(Distributed Reflection DoS) 공격

개념

• 출발지 IP를 공격대상 IP로 위조하여 다수의 반사 서버로 요청 정보 전송, 공격 대상자는 반사 서버로부터 다량의 응답을 받아 서비스 거부가 되는 공격
• 공격 근원지 파악이 어려움

공격 절차

• 출발지 IP 변조 : 출발지 IP를 공격 대상자 IP로 Spoofing하여 SYN 패킷을 공격 경유지 서버로 전송
• 공격 대상자 서버로 응답 : SYN 패킷을 받은 공격 경유지 서버는 Spoofing된 IP로 SYN/ACK를 전송
• 서비스 거부 : 공격 대상자 서버는 수많은SYN/ACK를 받게 되어 서비스 거부됨

대응 방안

• ISP(인터넷 서비스 사업자)가 직접 차단
• 반사 서버에 연결을 완료하지 않은 SYN 출저 IP 조사 → 블랙리스트로 운용, 공격 서버 사전 차단
• 공격 대상 서버 IP와 Port를 변경, 필터링하여 운영

세션 하이재킹(Session Hijacking)

개념

케빈 미트닉이 사용했던 공격 방법 중 하나로 TCP의 세션 관리 취약점을 이용한 공격기법

특징

TCP Sequence Number의 보안상 취약점으로 발생

애플리케이션 공격

• HTTP GET 플러딩
  • Cache Control Attack 공격
  • 과도한 Get 메시지를 이용하여 웹 서버의 과부하를 유발시키는 공격
• Slowloris(Slow HTTP Header DoS)
  • 헤더의 최종 끝을 알리는 개행 문자열인 \r\n\r\n을 전송하지 않고 \r\n만 전송하여 대상 웹 서버와 연결 상태를 장시간 지속시키고 연결 자원을 모두 소진시킴
• RUDY Attack(Slow HTTP POST DoS)
  • 요청헤더의 Content-length를 비정상적으로 크게 설정하여 메시지 바디 부분을 매우 소량으로 보내 계속 연결 상태를 유지시킴
• Slow Read Attack
• Hulk DoS

네트워크 공격

• 스니핑(Snififng)
  • 직접 공격X, 데이터만 몰래 들여다보는 수동적 공격 기법
• 네트워크 스캐너(Scanner), 스니퍼(Sniffer)
  • 네크워크 하드웨어 및 소프트웨어 구성의 취약점 파악을 위해 공격자가 취약점을 탐색하는 공격 도구
• 패스워드 크래킹(password Cracking)
  • 사전 크래킹
  • 무차별 크래킹
  • 패스워드 하이브리드 공격
  • 레인보우 테이블 공격
• IP 스푸핑(IP Spoofing)
  • 침입자가 타깃 시스템의 정보를 빼내기 위해 본인의 패킷 헤더를 인증된 호스트의 IP 어드레스로 위조해 타깃에 전송하는 공격기법
• ARP 스푸핑
• ICMP Redirect 공격
  • 네트워크 계층(3계층)에서 스니핑 시스템을 네트워크에 존재하는 또 다른 라우터라고 알림으로써 패킷의 흐름을 바꾸는 공격기법
• 트로이 목마

시스템 보안 위협

• 버퍼 오버플로우 공격
  • 공격 대응 방안 

스택가드	카나리
스택쉴드	Global RET
ASLR	주소 공간 배치 난수화

• 백도어
  • 정상적인 인증 절차를 우회하는 기법

3) 주요 시스템 보안 공격기법

• 포맷 스트링 공격 : 포맷 스트링을 인자로 하는 함수의 취약점을 이용한 공격
• 레이스 컨디션 공격
• 키로거 공격 : 사용자의 키보드 움직임을 탐지해서 저장 → 개인 정보 빼감
• 루트킷

[3-1] 서버 인증

• 서버 인증 : 다중 사용자 시스템과 망 운영 시스템에서 접속자의 로그인 정보를 확인하는 보안 절차
• 서버 인증의 기능
  • 스니핑 방지
  • 피싱 방지
  • 데이터 변조 방지
  • 기업 신뢰도 향상

[3-2] 인증 기술 유형

지식기반 인증

• 사용자가 알고 있는/기억하고 있는 지식
• ID/Password

소지기반 인증

• 사용자가 소지하고 있는 사용자 물품
• 공인인증서, OTP

생체기반 인증

• 고유한 사용자의 생체 정보
• 홍채, 정맥, 얼굴,지문

특징(=행위)기반 인증

• 사용자의 특징을 활용
• 서명, 발걸음,몸짓

[3-3] 서버 접근 통제

임의적 접근 통제(DAC)

• 주체나 그룹의 신분(=신원)에 근거하여 객체에 대한 접근 제한
• 신분 기반(Identity-Based) 접근통제 정책

강제적 접근 통제(MAC)

• 규칙 기반(Rule-Based) 접근통제 정책

역할 기반 접근 통제(RBAC)

3A

• 인증(Authentication)
• 권한 부여(Authorization)
• 계정 관리(Accounting)

인증 관련 기술

• SSO(Single Sign On) : 커버로스에서 사용되는 기술로 한 번의 인증 과정으로 여러 컴퓨터상의 자원을 이용할 수 있게 해주는 인증 기술
• 커버로스(Kerberos) : 1980년대 중반 MIT의 Athena 프로젝트의 일환으로 개발되었으며 클라이언트/서버 모델에서 동작하고 대칭 키 암호기법에 바탕을 둔 티켓 기반의 프로토콜

[3-4] 접근 통제 보호 모델(벨기비무)

벨-라파듈라 모델(BLP; Bell-Lapadula Policy)

• 미 국방부 지원 보안 모델로 기밀성을 강조하며 강제적 정책에 의해 접근 통제하는 모델속성 설명

  No Read Up	보안 수준이 낮은 주체는 보안 수준이 높은 객체를 읽어서는 안 됨
  No Write Down	보안 수준이 높은 주체는 보안 수준이 낮은 객체에 기록하면 안 됨

비바 모델(Biba Model)

• 벨-라파듈라 모델의 단점을 보완한 무결성을 보장하는 최초의 모델속성 설명

  No Read Down	보안 수준이 높은 주체는 보안 수준이 낮은 객체를 읽을 수 없음
  No Write Up	보안 수준이 낮은 주체는 보안 수준이 높은 객체를 수정할 수 없음

[4-1] 암호 알고리즘

양방향

• 대칭 키 암호 방식
  • 블록 암호화 알고리즘
    • DES, AES, SEED
  • 스트림 암호화 알고리즘
    • RC4
• 비대칭 키 암호 방식(=공개키 암호 방식)
  • 디피-헬만, RSA, ECC, ElGamal

일방향

• 해시 암호 방식
  • MAC : 무결성 + 인증
  • MDC : 무결성

[4-2] 암호 알고리즘 상세

대칭 키 암호화 알고리즘

• DES
  • 1975년 IBM에서 개발하고 미국 연방 표준국(NIST)에서 발표한 대칭 키 기반의 블록 암호화 알고리즘
  • 블록 크기 64bit, 키 길이 56bit의 페이스텔 구조, 16라운드 암호화 알고리즘
• AES
  • 2001년 미국 표준 기술 연구소(NIST)에서 발표한 블록 암호화 알고리즘
  • 블록 크기 128bit, 키 길이에 따라 128bit, 192bit, 256bit로 분류
  • DES의 개인 키에 대한 전사적 공격이 가능해지고, 3 DES의 성능 문제 극복하기 위해 개발
  • 10, 12, 14라운드로 분류되며, 한 라운드는 4가지 계층으로 구성(SubBytes, ShiftRows, MixColumns, AddRoundKey)
• SEED
  • 1999년 한국인터넷진흥원(KISA)이 개발한 블록 암호화 알고리즘
  • 블록 크기 128bit, 키 길이에 따라 128bit, 256bit로 분류
• ARIA
  • 2004년 국가정보우너과 산학연구협회가 개발한 블록 암호화 알고리즘
  • 경량 환경 및 하드웨어에서의 효율성 향상을 위해 개발
• IDEA
  • DES를 대체하기 위해 스위스 연방기술 기관에서 개발한 블록 암호화 알고리즘
• LFSR
  • 시프트 레지스터의 일종으로, 레지스터에 입력되는 값이 이전 상태 값들의 선형 함수로 계산되는 구조로 되어 있는 스트림 암호화 알고리즘
• Skipjack
  • 미 국가안보국(NSA)에서 개발한 Clipper 칩에 내장된 블록 알고리즘
  • 소프트웨어로 구현되는 것을 막고자 Fortezza Card에 칩 형태로 구현
  • 전화기와 같이 음성을 암호화하는 데 주로 사용

비대칭 키(공개키) 암호화 알고리즘

• 디피-헬만
  • 최초의 공개키 알고리즘으로 유한 필드 내에서 이산대수의 계산이 어려운 문제를 기본 원리로 함
  • 두 사용자 간에 공통의 암호화 키를 안전하게 공유할 방법을 제시, 많은 키 분배 방식에 관한 연구의 기본이 됨(최초의 비밀키 교환 프로토콜)
• RSA
  • 큰 인수의 곱을 소인수 분해하는 수학적 알고리즘을 이용하는 공개키 암호화 알고리즘
• ECC
  • 1985년 코블리치와 밀러가 RSA 암호 방식에 대한 대안으로 처음 제안
  • 유한체 위에서 타원 곡선 군에서의 이산대수의 문제에 기초한 공개키 암호화 알고리즘
  • RSA보다 키의 비트 수를 적게 하면서 동일한 성능 제공
• ElGamal
  • RSA와 유사하게 전자서명과 데이터 암/복호화에 함께 사용 가능

해시 암호화 알고리즘

• MD5
  • MD4를 개선한 암호화 알고리즘으로 프로그램이나 파일의 무결성 검사에 사용
• SHA-1
  • 1993년 NSA에서 미 정부 표준으로 지정되었고 DSA(Digital Signature Algorithm)에서 사용
  • 160bit의 해시값 생성
• SHA-256/384/512
  • AES의 키 길이인 128, 192, 256bit에 대응하도록 출력 길이를 늘인 해시 알고리즘
• HAS-160
  • 국내 표준 서명 알고리즘 KCDSA를 위해 개발된 해시함수
  • MD5와 SH1의 장점을 취하여 개발
• HAVAL
  • 메시지를 1024bits 블록으로 나누고 128, 160, 192, 224, 256bit인 메시지 다이제스트를 출력하는 해시 알고리즘

[5] 데이터 암호화 전송

• 민감한 정보를 통신 채널을 통해 전송 시 반드시 암ㆍ복호화 과정을 거쳐야 하고 보안 채널을 활용하여 전송

IPSec

• IPSec(Internet Protocol Security) : IP계층(3계층)에서 인증헤더(무결성+인증 보장)와 암호화(기밀성 보장)를 이용한 보안 프로토콜
• IPSec 기능
  • 기밀성
  • 비 연결형 무결성
  • 인증
  • 재전송 공격 방지
  • 접근제어
• IPSec 동작 모드
  • 전송 모드
  • 터널 모드

SSL/TLS

• 전송계층(4계층)과 응용계층(7계층) 사이에서 클라이언트와 서버 간의 웹 데이터 암호화(기밀성), 상호 인증 및 전송 시 데이터 무결성을 보장하는 보안 프로토콜

S-HPPT

• 웹상에서 네트워크 트래픽을 암호화하는 주요 방법 중 하나로 클라이언트와 서버 간에 전송되는 모든 메시지를 암호화하여 전송하는 기술

[6] 정보자산

• 주요 용어
  • 자산
  • 사용자
  • 소유자
  • 관리자

2. 소프트웨어 개발 보안 구현

[1-1] 시큐어 코딩 가이드

• 보안약점
  • 입력데이터 검증 및 표현
  • 보안 기능
  • 시간 및 상태
  • 에러 처리
  • 코드 오류
  • 캡슐화
  • API 오용

[1-2] 입력 데이터 검증 및 표현

XSS(Cross Site Scripting)

• 검증되지 않은 외부 입력 데이터가 포함된 웹페이지 전송될 때 → 사용자가 해당 웹페이지 열람 → 웹페이지에 포함된 부적절한 스크립트가 실행되는 공격
• 대책
  • 특수 문자 필터링
  • HTML 태그 사용 금지
  • 자바스크립트로 시작하는 문자열은 모두 문자열 변환 처리
• 공격 유형

  Stored XSS	악성 스크립트가 포함된 페이지를 읽어 봄과 동시에 스크립트가 실행되면서 감염
  Reflected XSS	공격용 악성 URL을 이메일로 전송 후 클릭 즉시 공격 스크립트가 피해자에게로 반사되어 민감정보를 공격자에게 전송
  DOM(Document Object Model XSS)	DOM 기반 XSS 취약점이 있는 브라우저를 대상으로 조작된 URL을 이메일을 통해 발송하고 피해자가 클릭 시 공격

SQL 삽입(Injection)

• 응용 프로그램의 보안 취약점을 이용해서 악의적인 SQL 구문 삽입, 실행 → DB의 접근을 통해 정보를 탈취하거나 조작 등의 행위를 하는 공격기법
• 대책
  • GET 방식보다 POST 방식 사용
  • 입력 폼과 입룍 처리 프로그램에서 세션별 CSRF 토큰을 사용해 점검
  • 중요기능의 경우 재인증

사이트 간 요청 위조(CSRF; Cross Site Request Forgery)

• 사용자가 자신의 의지와는 무관하게 공격자가 의도한 행위를 특정 웹사이트에 요청하게 하는 공격

[1-3] 보안 기능 취약점

• 적절한 인증 없이 중요 기능 허용
• 부적절한 인가
• 취약한 암호화 알고리즘 사용
• 중요 정보 평문 저장 및 전송
• 하드 코드 된 비밀 번호
• 취약한 패스워드 요구 조건

[1-4] 에러 처리 취약점

• 오류 메시지 통한 정보 노출
• 오류 상황 대응 부재
• 적절하지 않은 예외 처리

[1-5] 세션 통제 취약점

• 불충분한 세션 관리

[1-6] 코드 오류 취약점

• 널 포인터 역참조
• 정수를 문자로 변환
• 부적절한 자원 해제
• 초기화되지 않은 변수 사용

[1-7] 캡슐화 취약점

• 잘못된 세션에 의한 데이터 정보 노출
• 제거되지 않고 남은 디버그 코드
• 민감한 데이터를 가진 내부 클래스 사용
• 시스템 데이터 정보 노출

[2-1] 보안 솔루션

네트워크 보안 솔루션

방화벽(Firewall)	기업 내/외부 트래픽 모니터링 → 시스템의 접근을 허용하거나 차단하는 시스템
웹 방화벽(WAF)	웹 애플리케이션 보안에 특화된 보안장비. SQL 인젝션, XSS 등과 같은 공격 탐지/차단
네트워크 접근제어(NAC)	단말기가 내부 네트워크 접속 시도 시 제어/통제
침입 탐지 시스템(IDS)	네트워크에서 발생하는 이벤트 모니터링, 비인가 사용자의 자원접근과 침입을 실시간으로 탐지
침입 방지 시스템(IPS)	네트워크의 공격이나 침입을 실시간 차단, 유해트래픽에 대한 능동적 조치
무선 침입 방지 시스템(WIPS)	인가되지않은 무선 단말기의 접속을 자동 탐지 및 차단

시스템 보안 솔루션

• 스팸 차단 솔루션
• 보안 운영체제

콘텐츠 유출 방지 보안 솔루션

• 보안 USB
• 데이터 유출 방지
• 디지털 저작권 관리

[2-2] 취약점 분석

• 취약점 분석 대상
  • 환경 및 시설
  • 하드웨어
  • 소프트웨어
• 취약점 분석 절차
  • 자산 조사 및 분석
  • 진단 대상 선정
  • 제약사항 확인
  • 진단 수행
  • 결과 분석/보고서 작성

[3] 소프트웨어 개발 보안 테스트

• 정적 분석 : SW 실행X 보안 약점 분석, 개발 단계에서 주로 사용
• 동적 분석 : SW 실행환경에서 보안 약점 분석, 시험 단계에서 주로 사용

[4] 비즈니스 연속성 계획(BCP)

• 비즈니스 연속성 계획(BCP; Business Continuity Plan) : 각종 재해, 장애, 재난으로부터 위기 관리를 기반으로 재해 복구, 업무 복구 및 재개, 비상계획 등을 통해 비즈니스 연속성을 보장하는 체계