RF Replay 공격(HackRF one)

개요

정보통신기술의 발전은 우리의 일상생활을 보다 편리하게 만들어놨습니다. 예를 들어 자동차 스마트키, 스마트 도어록, 자동문, 무인주차장 차단기, 등 점차 기술이 좋아지고 있으며 현재 IOT(Internet Of Things)와 다양한 산업, 의료, 국방에서도 널리 융합되어 발전하고 있습니다.

이러한 기기들은 RF(Radio Frequency)라는 무선통신 기술을 통해 상호작용하고 있습니다.

 

RF(Radio Frequency) 목적

온갖 자질구레한 잡음과 비, 눈 등 악조건 속에서도 원하는 주파수의 신호를 정확히 전달하고 분석해주는 것에 의의를 두고 있습니다.

 

공격방법

재생 공격이라고도 하며 정상적인 데이터를 악의적인 목적으로 가로채어 반복하여 재생시키거나 조작하는 공격으로 MITM(Man In The Middle) 공격의 형태를 가지고 있습니다. 

 

예를 들어 A와 B 가 통신하기 위해 A -> B에게 신원을 증명 또는 접근한다는 것을 인증 요청을 하기 위해 pwd, mac, 해시, 주파수 등 을 보냅니다.

 

이때 공격자 C는 A 와 B 가 서로 통신하는 과정을 엿보고 어떤 과정을 통해 인증을 하는지 스니 피하여 유효한 값을 갈취합니다. 이 과정에서 A 와 B는 공격자 C 가 자신의 통신과정을 갈취하려는지 인지하기 어렵습니다.

 

왜냐하면 어느 정도 사회공학적인 기법이 스며들어 접근할 가능성이 크기 때문이죠

 

이를 통해 공격자 C는 A 또는 B 가 없는 틈에 갈취한 인증수단을 Replay 하여 공격자 C 도 마치 정상적인 A인 것처럼 가장하여 인증 우회를 할 수 있습니다.

 

테스트에 사용될 HackRF one이라는 이 장비는 1 MHz ~ 6 MHz의 무선 신호를 반이 중 통신(Half Duflex) 하게 도와주는 오프소스 하드웨어입니다.

 

* WIN 환경에서 SDR 프로그램을 사용하기 위해선 http://zadig.akeo.ie/ 을 사전에 다운로드하여 HackRF one 기기를 액세스 할 수 있도록 드라이버를 설치해줘야 합니다

 

Linux 환경에서 HackRF one 장비에 액세스 하기

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Linux 환경에서 RF 분석 툴인 GNU Radio 설치하기

 

 드론 대상 Replay Attack

신호를 수집하기 위해선 대상의 기기가 어느 주파수를 통해 통신하는지를 먼저 수집을 해야 합니다. 실습에 사용될 드론의 경우2.4 GHz대역으로 통신하는 것으로 나와있습니다.

 

* 대역의 경우 일상생활에서 수많은 기기들이 사용하는 주파수인 만큼 딱2.4 GHz로통신하는 게 아니고 그중에서 남는 자리를 할당받아 사용함

 

Spectrum Analzer을 통해 대상 기기가 응답하는 대 역대를 찾아내서 파장이 반응하는지 확인합니다. 2.4 GHz안에서 통신하니 대략 2.450GHz로 잡고 확인해본 결과 파장이 뛰는 것을 확인합니다.

 

* 사용된 프로그램은 WIN 환경에서 사용 가능한 " SDR " 사용

 

여러 번의 테스트를 거쳐 획득한 신호들을 가지고 어느 대역에서 어떻게 움직이고 반응하는지 비교해보면 모션마다 반응하는 주파수대역이 조금씩 틀린 것을 확인할 수 있습니다.

 

수집된 주파수를 가지고 이제 공격자는 원하는 부분을 선택적으로 Replay Attack을을 할 수가 있습니다.

 

하이제 킹당한 RF 정보는 컨트롤러가 꺼져있어도 계속 드론을 띄우게 할 수 있습니다.

 

자동문 대상 Replay Attack

* 사전에 양해를 구하고 진행되었습니다.

해당 기기의 모델이 노출이 되어있지 않아 구글 검색을 통하여 대략적인 주파수대역을 알아낸 상태에서 진행해본 결과 성공적으로 반응하는 것을 확인하였습니다.

 

디바이스에 설치하여 분석하는 SDR 소프트웨어 이외에도 HackRF one 장비는 안드로이드 모델과 융합하여 주파수의 대역을 쉽게 분석할 수 있습니다.

 

주파수 대역을 SDR 을 통해 분석하여 어느 주파수 대역이 최적한 지 테스트를 해야 됩니다. 최적의 주파수 세팅을 찾게 된다면 5미터가 넘는 거리에서도 충분히 주파수를 재전송할 수 있습니다.

 

SDR의 신호를 멈추지 않는 이상 자동문은 닫히지 않고 계속 열리고 닫았고를 반복하게 됩니다.

 

 

스마트키 대상 Replay Attack

차량의 스마트키 신호를 복사하여 정상적인 사용자가 자리를 비운 사이에 차량의 문을 개방시킬 수 있는지 확인해보도록 하겠습니다.

 

대상 스마트키의 모델명이 지워져 있는 상태라 구글 검색을 통하여 대표적으로 사용되는 스마트키의 표준 주파수 대역의 정보를 습득한 후 실습에 진행하였습니다.

 

차량 문의 열고 닫기를 해보면서 어느 주파수 대역에 신호가 제대로 잡히는지 확인해야 됩니다. 모든 행위에 대한 주파수 파장은 모두 다르며 미세하게 차이가 날 수도 있습니다.

 

확인해 본 결과 문을 개방할 때의 파장보다 폐방할때가 좀 더 높게 확인됩니다.

 

 

 

RF(Radio Frequency)라는 기술은 통신의 목적을 벗어나 교육, 의료, 국방 등 다양한 산업분야에 적용되었고 앞으로도 사용화에 있어서 반드시 접목될 기술이기에 이러 하 보안적인 측면은 결코 쉽게 지나칠 수 있는 문제는 아닙니다.

 

200x 년도 초반의 차량의 경우 상호 간에 유효한 장치인지 검사할 수 있는 NFC가 선택적인 고급옵션 중 하나였기에 적용된 차량이 잘 없었습니다. 그래서 보통 스마트키와 단순하게 지정해둔 주파수를 쏳아올려 상호작용하는 경우가 많습니다. 이러한 문제로 해외에서는 차량 도난의 문제가 자주 발생했던 기사를 본 적이 있던 것 같습니다.

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최신의 차량의 경우 기본적으로 NFC(Near Field Communication)이라는 근거리 무선통신 방식으로 상호 간에 통신하기 때문에 위와 같은 replay attack 공격을 어느 정도 예방할 수 있습니다.

 

통신거리가 "10cm" 이내로 굉장히 짧기에 스마트키의 주파수가 쉽게 노출되지 않으며 키와 차량 간에 내장된 태그를 통해 인식하기 때문에 HackRF 장비로는 쉽게 다가갈 수 없습니다.

 

* 하지만 차량 주인이 자신의 스마트키를 아무 곳에 위치해둔다면 공 NFC를 통해 태그를 복사하고 접근한다면 조금 달라집니다. 차량 문 개방을 떠나 시동 거는 것 또한 가능할지도 모릅니다. 이는 쉽게 구할 수는 없지만 마음만 먹는다면 구하는 건 어려운 일이 아닙니다.

 

끝으로

 

보안적인 측면을 신경 쓴 장비들은 암호화나 유일 값을 넣어 Replay Attack의 대응 방안을 마련해둔 편이지만 산업장비나 여러 종류의 구형 장비들이 많이 있기 때문에 이러한 부분에 대해서도 좀 더 보완적인 측면을 신경 써야 될 것으로 확인됩니다.