[논문 리뷰] MAC 주소를 이용한 NFC 릴레이 공격의 방어기법

 

요약

NFC 서비스는 원리와 구현이 간단한 릴레이 공격에 취약.

본 논문에서는 릴레이공격에 대한 방어기법으로 NFC 디바이스의 MAC 주소를 이용한 다중 요소 인증방법을 제안

1. 서론

NFC:

• 비접촉식 근거리 무선 통신 기술
• 13.56MHz의 주파수대역 이용, 4cm 이하의 근거리통신을 함
• 0.1초 이내의 인식 속도, 106-848Kbps의 데이터 전송 속도 지원하며 NFC 디바이스간 or NFC 디바이스와 리더기 간 정보 송수신
• NFC 표준:
  • ECMA (European Computer Manufacturers Association)
  • ISO (International Organization for Standardization)
  • ETSI (European Telecommunications Standards Institute)
• NFC 운용모드:
  • 카드 에뮬레이션 모드
  • 단말 대 단말 모드
  • 읽기/쓰기 모드

2. NFC 공격유형과 방어기법

2.1 릴레이공격

사용자로 가장한 공격자 A, 리더기로 가장한 공격자 B는 사용자와 결제리더기 사이에서 메시지 전달만으로 공격 성공 가능

 

2.2 방어기법

• 거리 제한 프로토콜 방식
  • 공격자가 유선 채널 이용하면 빠르게 메시지 전달할 수 있게 되어 탐지 어려움
• 위치 이용 탐지 방식
  • 대표적 위치 측정 기술인 GPS는 실내에서의 정확도 낮고 오류 발생빈도 높음
• 소리를 이용한 탐지방식

3. 제안

NFC 특성상 인증을 요청하는 디바이스-인증받는 기기 간의 거리가 가까워야 하지만 릴레이 공격은 메시지 전달만으로 이뤄지기 때문에 원거리에 위치한 NFC 디바이스도 정상적인 사용자의 디바이스처럼 인증 요청 가능

→ 인증 요청 디바이스가 인증시스템과 가까이에 위치한 정상 디바이스임을 입증해야 함!!

 

본 논문에서 제안하고 있는 건 NFC 디바이스의 고유 MAC 주소를 이용한 다중 요소 인증

1. 인증시스템은 인증을 요청한 디바이스(사용자 A)에게 인증요청메시지(인증시스템이 관리하는 무선보안채널의 SSID + 비밀번호)를 전송
2. 사용자 A는 인증시스템이 요청한 무선보안채널에 접속 후 인증시스템으로 접속완료메시지(디바이스의 MAC 주소)를 전송
3. 인증시스템은 전달받은 MAC 주소와 무선보안채널에 접속한 디바이스의 MAC 주소 비교해 일치하면 인증, 아니면 거부
4. 인증 성공했다면 사용자 A는 최종결제를 진행

※ 인증에 사용된 무선보안채널의 연결정보는 사용자 A의 디바이스에 저장되지 않음, 인증시스템의 SSID&비밀번호는 주기적으로 변경됨, 인증과정 진행 중 공격자에 의해 메시지 누락되면 인증은 취소됨.

 

MAC 주소를 이용한 인증방식

총 3번의 NFC 태깅이 이루어짐.

1. 사용자 A가 결제리더기에 결제 요청할 때
2. 사용자 A가 인증시스템의 무선보안채널에 접속 후 MAC 주소를 전송하기 위해
3. 인증이 완료된 후 최종결제를 위해

기존 NFC 서비스의 결제방식에서는 한 번의 태깅으로 가능하지만, MAC 주소 이용한 다중 요소 인증으로 인해 태깅 횟수 증가.

 

4. 보안분석

가정:

• 공격자 Ma&공격자 Mb: 디바이스에 NFC 기능 탑재, 서로 통신 가능한 채널 가짐
• 사용자 A: 디바이스에 시스템권한 획득할 수 있는 악성 코드/어플리케이션 설치되어있지 않고 공격자가 시스템 제어 불가

(가) 공격모델 A, (나) 공격모델 B

• 공격모델 A
  • 사용자 A가 인증시스템 무선보안채널의 접속허용범위 벗어나 있어서 접속 불가 → 접속 완료할 수 없어서 사용자 A는 MAC 주소 전송하지 않음 → 인증 실패
• 공격모델 B
  • 사용자 A가 접속허용범위 밖에 있지만, 공격자 Ma가 공격자무선보안채널 직접 만듦 (아래 사진처럼 사용자가 무선보안채널에 직접 연결해야 함)
  • 공격자 Ma가 사용자 A의 디바이스를 조작하여 무선보안채널에 연결하게끔 할 수 없음! → 인증과정 마무리할 수 없어 인증 실패

 

본 논문에서 증명하려고 한 것: 디바이스의 MAC 주소 이용해 두 디바이스가 인접하여 있는지 파악해 릴레이공격에 대한 방어 할 수 있다. 

→ 릴레이공격에 의한 인증의 경우, 

• 공격모델 A처럼 정상사용자의 디바이스가 인증시스템의 무선보안채널 접속허용범위 벗어날 경우 MAC 주소 전송 불가
• 공격모델 B처럼 공격자 무선보안채널로 접속 유도해도 사용자의 조작 없이는 무선보안채널에 접속 불가

※ 두 공격 모델 모두 릴레이 공격 실패! => 방어 성공

 

 

5. 결론

NFC 서비스에서의 릴레이 공격 방어를 위해서는 현재 인증을 요청하는 디바이스와 인증시스템이 가까운 거리에 있다는 것을 증명해야 함. 

본 논문에서는 릴레이 공격 방어책으로 다중 요소 인증을 제안하고, 인증 요소로 디바이스의 MAC 주소 이용

인증시스템이 요청하는 네트워크에 접속 위해서는 ①해당 네트워크 범위 내에 사용자의 디바이스 있어야 함, ②공격자가 인증 위한 무선 네트워크에 접속해도 사용자와 공격자의 MAC 주소 달라 공격자의 인증시도는 실패. 

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참고

•  오성택 외, 「MAC 주소를 이용한 NFC 릴레이 공격의 방어기법」, 한국정보처리학회 2014년도 춘계학술발표대회, 2014 Apr. 22, 2014년, pp.437 - 440.

https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticle.do?cn=NPAP12684747&dbt=NPAP