RFID 보안위협 및 보안기술 현황

RFID 보안위협 및 보안기술 현황

ETRI 부설연구소

한대완 ([email protected])

유비쿼터스 정보보호 유비쿼터스 정보보호 Workshop Workshop 20082008

2008. 5. 29.

h t t p : / / w w w . n s r i . r e . k r

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목 차

RFID 시스템 개요

정보보호 관점에서 본 RFID 의 특성

RFID 취약점 분석 사례

RFID 보안기술 현황

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결 론55


RFID 란 ?

Radio Frequency IdentificationIdentify physical objects through a radio interface

RFID 도입의 목적 : 물류 , 운송 , 유통 , 재고 관리 등의 효율성 개선

바코드 RFID tag

Line-of-sight Radio contact

Specifies object type Uniquely specifies object

빠르고 자동화된인식이 가능

유일한 코드로데이터 베이스에저장됨


RFID 시스템

Reader Server: Secure

Tag Reader: Insecure

RFID 보급 확산 , 정보보호 등 모든 면에서 태그가 Key 요소


RFID 태그의 분류 ( 주파수별 )

종류 저주파 (LF)고주파(HF)

극초단파(UHF)

극초단파(UHF)

마이크로파

주파수120-140

KHz

13.56

MHz

433

MHz

860-960

MHZ2.45GHz

인식 거리 수십 cm 수십 cm 수 m 수 m 수십 m

가격 저가 중저가 고가 저가 고가

용도동물식별재고관리

출입통제스마트카드

컨테이너 식별

유통물류

차량흐름통제

종이내장

인식속도 저속 고속

환경영향 강인 민감

태그크기 대형 소형


RFID 태그의 분류 ( 성능별 )

스마트스마트태그태그

스마트스마트태그태그

비교적비교적용이용이

비교적비교적용이용이

““ 저가격저가격””RFIDRFID

““ 저가격저가격””RFIDRFID 어려움어려움어려움어려움

종류종류종류종류 가용자원가용자원가용자원가용자원

풍부풍부풍부풍부

부족부족부족부족

가 격가 격가 격가 격

고가고가고가고가

저가저가저가저가

정보보호정보보호정보보호정보보호용 도용 도용 도용 도

스마트카드스마트카드MifareMifare

DESFireDESFire

스마트카드스마트카드MifareMifare

DESFireDESFire

EPCEPC 태그태그MifareMifareClassicClassic

EPCEPC 태그태그MifareMifareClassicClassic

““RFID RFID 정보보호정보보호””의 주요 대상 태그의 주요 대상 태그 : : 저가격 저가격 RFID !RFID !


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목 차





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결 론55


태그는 리더의 요구에 수동적으로 반응함

제 3 자의 정보 획득 용이성

( 별도의 정보보호 기능이 없는 한 ) 태그는 정당한 리더와 임의의 리더를 구분하지 못함( 별도의 정보보호 기능이 없는 한 ) 태그 내용이 제 3 자에게 그대로 노출됨

Who?Who?

II’’m ~~m ~~


Forward Channel( 리더 -> 태그 ): 통신 거리가 긺Backward Channel( 태그 -> 리더 ): 통신 거리가 짧음

비대칭적 통신 채널

Reader Tag Eavesdropper

Forward Channel Range (~100m)

Backward Channel Range (~5m)

태그의 많은 정보를 Forward Channel 의 신호만으로 먼거리에서 알 수 있음 => 수동적인 도청이 쉬움 !


태그의 물리적인 획득 , 훼손 , 삽입이 쉬움

물리적 공격에 취약

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 !

- RFDump 가 가능하다는 사실은 RFID 의 특성이므로 ,

- RFDump 를 방지 또는 의미 없게 만드는 정보보호 방식의 적용이 필요함


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목 차





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결 론55


13.56MHz 시스템 위주기술적으로는 다른 주파수대역 시스템도 비슷하게 가능파급 효과 면에서 13.56MHz 시스템이 주 분석 대상이 됨

금융 , 사용자 인증 등 정보보호가 고려되어야 하는 서비스보안 알고리즘 탑재

분석사례 개요

다양한 기술의 복합 적용RFID 통신 분석 기술S/W, H/W 역공학 (reverse engineering) 기술암호 알고리즘 분석 기술

분석 결과의 파급력 공격 가능성이 다른 분야 시스템들에 비해 비교적 현실적보완 및 대응이 쉽지 않음

Q: RFID 의 문제 ?A: 사례 분석을 통해


L. Grunwald, RF-ID and Smart-Labels: Myth, Technology and Attacks, Blackhat Breifings 2004, Las Vegas, July 2004. Available at http://rf-dump.org

RFDump 시연

태그 정보 추출

RFID 보안 취약성 관련 최초 시연13.56MHz 태그 정보 추출 후 동일 태그 복제관련 소프트웨어가 모두 공개되어 있음http://rf-dump.org


S.C. Bono et al., Security Analysis of a Cryptographically-Enabled RFID Device, 14th USENIX Security Symposium, 2005.

자동차 스마트키 복제

TI 사의 스마트키

통신도청

암호키 해킹 장비

태그 복제

태그 정보 전달

TI 사의 자동차 스마트키 DST 의 복제 성공인증 알고리즘의 역공학을 통한 복원키크기가 40 비트전수조사에 의해 키복원 후 복제


Demo: Cloning a Verichip, July 2006. http://cq.cx/verichip.pl

의료용 RFID 복제

A: RFID 통신 도청장치

B: 안테나

태그 UID 추출

통신 도청

의료용 RFID 태그 태그 복제 장비


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 보임키의 entropy 가 작아서 더 취약해짐주의 : 전자여권 전체의 취약성을 의미하지는 않음 ( 복제 가능성을 의미하지 않음 )

전자여권 BAC 키 복원

전자여권 RFID 통신

도청장비

전자여권

BAC 키 해킹장비

도청통신정보

전달


T.S. Heydt-Benjamin et al., Vulnerabilities in First-Generation RFID-enabled Credit Cards, FC 2007, LNCS 4886, 2-14, Springer-Verlag, 2007.

2006 년 미국에서 발급된 20 여 종의 RFID 신용카드 분석모든 카드들은 replay 공격에 취약함모든 카드들은 skimming 에 의한 사용자 위치추적이 가능함일부 카드들은 skimming 에 의해 얻은 정보로 다른 거래가 가능함주의 : 잘못된 운용 방식으로 인한 문제 => 보완 가능

RFID 신용카드 취약성 분석

< Assembled Credit Card Emulator >< Assembled Credit Card Emulator >


What is Mifare ?네덜란드 필립스사에서 개발된 비접촉식 카드 (ISO/IEC 14443A)

현재는 NXP 반도체에서 개발 , 보급

전세계적으로 10 억개 이상 사용교통카드 , 신분증 , 출입보안 , 금융 서비스 등 40 여개 응용분야

종류Mifare Ultralight

512byte 메모리 , 보안기능 없음용도 : 1 회용 티켓 ( 네덜란드 1 회용 교통카드 )

Mifare Classic메모리 크기에 따라 1K, 4K, Mini 로 분류 , 보안기능 제공용도 : 교통카드 , 출입카드 등 ( 영국 Oyster 교통카드 )

Mifare DESFire스마트카드 표준 ISO/IEC 7816 지원T-DES 를 비롯한 높은 보안기능 제공용도 : 고비도 금융 카드

Mifare RFID 카드 취약성 분석(1/4)


분석 결과출처

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 2008 년 3월 14 일자 “ IC 카드칩 ‘마이페어’ 해킹 노출”

주요 분석 내용Mifare Ultralight

RFDump 를 통한 새로운 카드 복제 가능 ( 제작비 : 40 유로 )

네덜란드 1 회용 교통카드의 경우 복제 후 영구 사용 가능

Mifare ClassicH/W 역공학을 이용하여 암호 알고리즘 (Crypto-1) 복원대수적 공격을 이용하여 Crypto-1 해독



Mifare Classic 분석 내용H/W 역공학을 이용한 Crpyto-1 알고리즘 복원


암호의 통계적특성과 난수발생기의 약점을 이용한 위조카드 제작 성공카드 UID 와 암호 key 간에 상관관계가 존재함PC 를 이용 수 분만에 위조카드 제작 가능

Crypto-1 알고리즘의 암호학적 해독 후 복제카드 제작 성공SAT-solver 를 이용한 스트림암호에 대한 대수적 공격 적용초기값을 알 경우 50 비트 키스트림으로 200 초 이내에 키 복구 가능

현실적인 적용 가능성런던 교통카드 (Oyster Card) 의 경우 단 1 회의 수동적 도청으로 수 분 안에 비밀키 복원 후 복제 가능한 것으로 보고됨


Q: RFID 의 문제인가 ?역공학을 통한 암호 알고리즘 복원은 RFID 와 큰 연관은 없음공격에 필요한 데이터 획득이 용이함

도청 , Sniffing 등이 사용자의 인지 없이 가능함

획득한 정보의 악용이 용이함보안 기능 없는 태그의 경우 메모리 write 로만 복제 가능실험실 제작 수준의 보드형 태그로도 태그 위장 가능

예 ) 출입카드 , 교통카드 등

암호 알고리즘의 취약성은 RFID 와 밀접함 RFID 의 통신 , 구현 , 동작 환경의 열악함경량 암호 알고리즘 채택이 불가피알고리즘의 암호학적 안전성 저하



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목 차





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결 론55


RFID 정보보호의 목적태그의 위조 방지

사용자 인증 , 진품 확인 등 RFID 도입 목적의 하나이기도 함

태그 관련 정보의 노출 방지사용자 프라이버시 보호와 연관

RFID 정보보호방식의 핵심태그와 리더의 ( 강화된 ) 양방향 인증 기능 제공

RFID 보안기술의 분류물리적 보안 기술 패스워드를 이용한 보안 기술암호 프로토콜을 이용한 기술

RFID 정보보호 개요


사용자 프라이버시 보호 목적

물리적 보안 기술

구현은 용이하나 , 범용 환경에 적용 불가

Kill tagKill tag Blocker tagBlocker tag

ActiveJamming

ActiveJamming

Clipped tagClipped tag


EPC Class 1 Gen 2 태그의 핵심 정보보호 수단태그 내 Kill, 잠금 , 접근 패스워드 저장 후 필요시 리더 인증

패스워드를 이용한 기술

암호학적으로 안전하지 못 함패스워드 길이가 32 비트 이하이며 , 능동 공격 등에 안전하지 못 함


암호 프로토콜을 이용한 기술 (1/3)

해쉬함수 기반 인증 프로토콜초창기에 제안된 Hash Lock(S. Weis), Okubo 스킴 등을 비롯한 수십 여종이론적으로 안전하나 , 구현 가능성 면에서 현실적이지 못하여 최근에는 연구되지 않는 추세임

비밀키 암호 기반 인증 프로토콜AES 경량 구현 (M. Feldhofer) 등을 통한 블록암호 기반 표준 인증프로토콜 구현경량 블록암호 (HIGHT, LDES 등 ) 및 스트림암호 (eSTREAM 후보 알고리즘들 ) 설계AES 경량 구현의 경우 동작속도 상에 문제가 있음새롭게 제안된 알고리즘들의 경우 세밀한 안전성 분석이 요구됨

공개키 암호 기반ECC 경량 구현을 통한 공개키암호 기반 인증프로토콜 구현현재 기술로는 저가용 태그에 적용이 가능한 수준은 아님



암호 알고리즘의 경량 구현 결과출처 : M. Feldhofer, RFIDSec’07 (0.35 μm CMOS 공정 )

알고리즘칩면적(Gates)

전력소모(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



최근 연구동향경량 암호 연산에 기반한 프로토콜 제안

RFID 정보보호 관련 가장 최근 연구동향신규 난제 기반 프로토콜 : HB+(A. Juels) 를 비롯한 그 아류 프로토콜 들경량 연산 논리 사용 프로토콜 : LMAP, EMAP 등EPC 제공 함수 기반 프로토콜

이론적 안전성 모델 정립 노력이 활발RFID 시스템에 있어서 공격 및 안전성 모델 정립기 제안 및 신규 제안 프로토콜들의 안전성 증명 노력

현재까지 완벽한 효율성과 안전성을 제공하는 프로토콜은 없음Ref: http://www.avoine.net/rfid/

RFID 보안 프로토콜 설계시 주의사항구현 면적 못지 않게 동작속도 , 통신량 등이 중요태그에서 난수 생성의 문제점

HB 류 프로토콜의 현실성 ?


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목 차





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결 론55


RFID 의 확산은 명약관화사용자 편리성 증대 + 업무 효율성 및 생산성 향상 효과가 가시화됨 각국 정부의 확산 의지가 강함

RFID 정보보호 취약성의 문제점이론적 과장이 아닌 실생활에서 침해 사례가 나타나고 있음

RFID 신용카드 , Mifare 카드의 예서비스 특성상 사후 보완에 어려움이 큼

RFID 정보보호 동향초창기 heuristic 한 접근 방식은 지양되고 있음암호학적으로 엄밀한 안전성 모델 수립 및 분석이 진행 중임안전성과 실제 환경을 고려한 현실적인 프로토콜들이 제안되고 있음

제안RFID 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

결 론

감사합니다 .

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