하드웨어 해킹 핸드북
하드웨어 공격으로 임베디드 보안 무너뜨리기
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| Publication Date | 2024/09/30 |
| Pages/Weight/Size | 188*235*31mm |
| ISBN | 9791161758725 |
| Categories | IT 모바일 > 네트워크/해킹/보안 |
Description
임베디드 시스템은 우리의 일상 속에서 깊이 자리 잡고 있다. 휴대폰, 자동차, 신용카드, 노트북, 의료 장비 등 수많은 장치가 작은 크기의 마이크로컴퓨터, 즉 임베디드 장치에 의해 구동된다. 이러한 임베디드 장치의 보안은 이제 더 이상 선택의 문제가 아닌 필수적인 요소가 되었으며, 이를 이해하는 것은 매우 중요하다. 이 책은 이러한 임베디드 시스템의 보안 문제를 깊이 있게 다루며, 실제 하드웨어를 통해 다양한 공격 기법을 이해하고 실습할 수 있도록 안내하는 훌륭한 길잡이다.
특히 실험실 환경에서 직접 수행할 수 있는 다양한 공격 기법을 상세히 설명하고 있어, 학생부터 전문가까지 폭넓은 독자층이 유용하게 활용할 수 있을 것이다. 각종 인터페이스, 포트 및 통신 프로토콜, 전기적 신호 분석, 펌웨어 이미지 분석 등의 기본기를 다지고, 결함 주입(fault-injection), 사이드 채널 분석(SCA), 전력 분석(SPA/DPA) 등을 통해 실제 장치에서 비밀번호나 암호화 키를 추출하는 등의 고급 기술을 배울 수 있다.
특히 실험실 환경에서 직접 수행할 수 있는 다양한 공격 기법을 상세히 설명하고 있어, 학생부터 전문가까지 폭넓은 독자층이 유용하게 활용할 수 있을 것이다. 각종 인터페이스, 포트 및 통신 프로토콜, 전기적 신호 분석, 펌웨어 이미지 분석 등의 기본기를 다지고, 결함 주입(fault-injection), 사이드 채널 분석(SCA), 전력 분석(SPA/DPA) 등을 통해 실제 장치에서 비밀번호나 암호화 키를 추출하는 등의 고급 기술을 배울 수 있다.
Contents
1장. 임베디드 보안 소개
__하드웨어 구성 요소
__소프트웨어 구성 요소
____초기 부트 코드
____부트로더
____신뢰 실행 환경 OS 및 신뢰 애플리케이션
____펌웨어 이미지
____메인 운영체제 커널 및 애플리케이션
__하드웨어 위협 모델링
____보안이란?
____공격 트리
__공격자 프로파일링
__공격 유형
____하드웨어에 대한 소프트웨어적 공격
____PCB 수준 공격
____논리적 공격
____비침습적 공격
____칩-침습적 공격
__에셋과 보안 대상
____이진 코드의 기밀성과 무결성
____키의 기밀성과 무결성
____원격 부트 증명
____개인 식별 정보의 기밀성과 무결성
____센서 데이터 무결성 및 기밀성
____콘텐츠 기밀성 보호
____안전성과 회복 탄력성
__대응책
____보호
____탐지
____반응
__공격 트리 예제
____식별과 악용
____확장성
____공격 트리 분석
____하드웨어 공격 경로 평가
__보안 문제 공개
__요약
2장. 하드웨어 주변 장치 인터페이스
__전기 기초
____전압
____전류
____저항
____옴의 법칙
____AC/DC
____저항 구분
____전력
__전기와의 인터페이스
____논리 레벨
____하이 임피던스, 풀업,풀다운
____푸시-풀와 3 상태 및 오픈 컬렉터 또는 오픈 드레인
____비동기식과 동기식 및 내장 클럭
____차분 신호
__저속 직렬 인터페이스
____범용 직렬 비동기식 수신기/송신기
____직렬 주변 장치 인터페이스
____IC 간 인터페이스
____보안 디지털 입력/출력 및 내장형 멀티미디어 카드
____CAN 버스
____JTAG 및 기타 디버깅 인터페이스
__병렬 인터페이스
____메모리 인터페이스
__고속 직렬 인터페이스
____범용 직렬 버스
____PCI 익스프레스
____이더넷
__측정
____멀티미터: 전압
____멀티미터: 연속성
____디지털 오실로스코프
____논리 분석기
__요약
3장. 구성 요소 식별 및 정보 수집
__정보 수집
____연방 통신 위원회 기록
____특허
____데이터시트와 회로도
____정보 검색 예제: USB Armory 장치
__분해 시작
____보드에서 IC 식별
____소형 리드 패키지: SOIC, SOP, QFP
____노리드 패키지: SO, QFN
____볼 그리드 어레이
____칩 스케일 패키징
____DIP, 스루홀, 기타
__PCB의 샘플 IC 패키지
____보드의 기타 구성 요소 식별
__PCB 매핑
____매핑을 위한 JTAG 경계 스캔 사용
__펌웨어에서 정보 추출
____펌웨어 이미지 얻기
____펌웨어 이미지 분석
__요약
4장. 결함 주입 소개
__잘못된 보안 메커니즘
____펌웨어 서명 확인 우회
____잠금된 기능에 접근하기
____암호화 키 복구
__OpenSSH 결함 주입 연습
____C 코드에 결함 주입
____기계 코드에 결함 주입
__결함 주입 허풍
____대상 장치 및 폴트 목표
____결함 주입기 도구
____대상 준비와 제어
__폴트 검색 방법
____폴트 프리미티브 탐색
____효과적인 폴트 검색
____검색 전략
____결과 분석
__요약
5장. 결함 주입 방법
__클럭 결함 주입
____준안전성
____폴트 민감도 분석
____제한 사항
____필수 하드웨어
____클럭 결함 주입 매개변수
__전압 결함 주입
____전압 글리치 생성
____스위칭 기반 주입기 구축
____쇠지레 결함 주입
____쇠지레를 이용한 라즈베리 파이 폴트 공격
____전압 결함 주입 검색 매개변수
__전자기 결함 주입
____전자기 폴트 생성
____전자기 결함 주입을 위한 아키텍처
____EMFI 펄스 모양과 폭
____전자기 결함 주입을 위한 매개변수 검색
__광학 결함 주입
____칩 준비
____전면 및 후면 공격
____광원
____광학 결함 주입 설정
____광학 결함 주입 구성 가능 매개변수
__바디 바이어싱 주입
____바디 바이어싱 주입을 위한 매개변수
__하드웨어 폴트 트리거
____예측할 수 없는 대상 타이밍 작업
__요약
6장. 결함 주입 실험
__실험 1: 간단한 반복문
____고통의 BBQ 라이터
__실험 2: 유용한 글리치 삽입
____환경설정 폴트를 위한 쇠지레 글리칭
____먹스 결함 주입
__실험 3: 차분 오류 분석
____약간의 RSA 이론
____대상에서 올바른 서명 얻기
__요약
7장. 트레저 원 지갑 메모리 덤프
__공격 소개
__트레저 원 지갑 내부
__USB 읽기 요청 폴트
__코드 분해
__펌웨어 구축과 글리치 검증
__USB 트리거링과 타이밍
__케이스를 통한 글리치
____설정
____결합 주입을 위한 코드 검토
____코드 실행
____덤프 확인
____EM 펄스 미세 조정
____USB 메시지를 기반으로 타이밍 조정
__요약
8장. 전력 분석 소개
__타이밍 공격
____하드 드라이브 타이밍 공격
____타이밍 공격을 위한 전력 측정
__단순 전력 분석
____RSA에 SPA 적용
____RSA에 SPA 적용 다시보기
____ECDSA의 SPA
__요약
9장. 단순 전력 분석
__자택 실험실
____기본 하드웨어 설정 구성
____설정 구매
____대상 코드 준비
____설정 구축
__통합: SPA 공격
____대상 준비
____오실로스코프 준비
____신호 분석
____통신 및 분석 스크립트 제작
____공격 스크립트 제작
__칩위스퍼러-나노 예제
____펌웨어 구축과 로딩
____첫 통신 살펴보기
____트레이스 캡처
____트레이스에서 공격으로
__요약
10장. 차분 전력 분석
__마이크로컨트롤러 내부
____커패시터의 전압 변경
____전력에서 데이터로 그리고 다시 반대로
__XOR 예제
__차분 전력 분석 공격
____누출 가정을 사용한 전력 소비량 예측
____파이썬의 DPA 공격
__지피지기: 고급 암호화 표준 공격 과정
____DPA를 사용해 AES-128 공격
__상관관계 전력 분석 공격
____상관 계수
____CPA를 이용한 AES-128 공격
____대상 장치와 통신
____오실로스코프 캡처 속도
__요약
11장. 고급 전력 분석
__주요 장애물
____더 강력한 공격
__성공 측정
____성공률 기반 메트릭
____엔트로피 기반 메트릭
____상관관계 피크 진행
____상관관계 피크 높이
__실제 장치에 대한 측정
____장치 작동
____측정 프로브
____민감한 망 결정
____자동화된 프로브 스캐닝
____오실로스코프 설정
__트레이스 세트 분석과 처리
____분석 기술
____처리 기술
____컨볼루션 신경망을 사용한 딥러닝
__요약
12장. 실험 사례: 차분 전력 분석
__부트로더 배경지식
____부트로더 통신 프로토콜
____AES-256 CBC의 세부 사항
____AES-256 공격
__부트로더 코드 얻기 및 빌드
__대상 실행과 트레이스 캡처
____CRC 계산
____부트로더와 통신
____개요 트레이스 캡처
____상세 트레이스 캡처
__분석
____라운드 14 키
____라운드 13 키
__IV 복구
____캡처 대상
____첫 번째 트레이스 얻기
____나머지 트레이스 얻기
____분석
__서명 공격
____공격 이론
____전력 트레이스
____분석
____4바이트 전체
__부트로더 소스코드 엿보기
____서명 확인 타이밍
__요약
13장. 실제 사례
__결함 주입 공격
____플레이스테이션 3 하이퍼바이저
____엑스박스 360
__전력 분석 공격
____필립스 휴 공격
__요약
14장. 대응책, 인증, 종장
__대응책
____대응책 실행
____대응책 확인
__산업 인증
__일신우일신
__요약
부록 A. 테스트 환경설정
__연결성 및 전압 확인: 50달러에서 500달러까지
__최적 피치 납땜: 50달러에서 1,500달러까지
__쓰루홀 냅땜 제거: 30달러에서 500달러
__표면 실장 장치의 납땜 및 납땜 제거: 100달러에서 500달러
__PCB 수정: 5달러에서 700달러
__광학 현미경: 200달러에서 2,000달러
__사진 촬영 보드: 50달러에서 2,000달러
__대상 전원 공급: 10달러에서 1,000달러
__아날로그 파형 보기(오실로스코프): 300달러에서 25,000달러
____메모리 깊이
____샘플링 속도
____대역폭
____기타 특징
__논리 파형 보기: 300달러에서 8,000달러
__직렬 버스에서 트리거링: 300달러에서 8,000달러
__직렬 프로토콜 디코딩: 50달러에서 8,000달러
__CAN 버스 스니핑과 트리거링: 50달러에서 5,000달러
__이더넷 스니핑: 50달러
__JTAG를 통한 상호작용: 20달러에서 10,000달러
____일반 JTAG 및 경계 스캔
____JTAG 디버그
__PCIe 통신: 100달러에서 1,000달러
__USB 스니핑: 100달러에서 6,000달러
__USB 트리거링: 250달러에서 6,000달러
__USB 에뮬레이션: 100달러
__SPI 플래시 연결: 25달러에서 1,000달러
__전력 분석 측정: 300달러에서 50,000달러
__아날로그 파형 트리거링: 3,800달러 이상
__자기장 측정: 25달러에서 10,000달러
__클럭 결함 주입: 100달러에서 30,000달러
__전압 결함 주입: 25달러에서 30,000달러
__전자기 결함 주입: 100달러에서 50,000달러
__광학 결함 주입: 1,000달러에서 250,000달러
__포지셔닝 프로브: 100달러에서 50,000달러
__대상 장치: 10달러에서 10,000달러
부록 B. 인기 핀아웃
__SPI 플래시 핀아웃
__0.1인치 헤더
____20핀 Arm JTAG
____14핀 PowerPC JTAG
__0.05인치 헤더
____Arm 코어텍스 JTAG/SWD
____엠버 패킷 트레이스 포트 커넥터
__하드웨어 구성 요소
__소프트웨어 구성 요소
____초기 부트 코드
____부트로더
____신뢰 실행 환경 OS 및 신뢰 애플리케이션
____펌웨어 이미지
____메인 운영체제 커널 및 애플리케이션
__하드웨어 위협 모델링
____보안이란?
____공격 트리
__공격자 프로파일링
__공격 유형
____하드웨어에 대한 소프트웨어적 공격
____PCB 수준 공격
____논리적 공격
____비침습적 공격
____칩-침습적 공격
__에셋과 보안 대상
____이진 코드의 기밀성과 무결성
____키의 기밀성과 무결성
____원격 부트 증명
____개인 식별 정보의 기밀성과 무결성
____센서 데이터 무결성 및 기밀성
____콘텐츠 기밀성 보호
____안전성과 회복 탄력성
__대응책
____보호
____탐지
____반응
__공격 트리 예제
____식별과 악용
____확장성
____공격 트리 분석
____하드웨어 공격 경로 평가
__보안 문제 공개
__요약
2장. 하드웨어 주변 장치 인터페이스
__전기 기초
____전압
____전류
____저항
____옴의 법칙
____AC/DC
____저항 구분
____전력
__전기와의 인터페이스
____논리 레벨
____하이 임피던스, 풀업,풀다운
____푸시-풀와 3 상태 및 오픈 컬렉터 또는 오픈 드레인
____비동기식과 동기식 및 내장 클럭
____차분 신호
__저속 직렬 인터페이스
____범용 직렬 비동기식 수신기/송신기
____직렬 주변 장치 인터페이스
____IC 간 인터페이스
____보안 디지털 입력/출력 및 내장형 멀티미디어 카드
____CAN 버스
____JTAG 및 기타 디버깅 인터페이스
__병렬 인터페이스
____메모리 인터페이스
__고속 직렬 인터페이스
____범용 직렬 버스
____PCI 익스프레스
____이더넷
__측정
____멀티미터: 전압
____멀티미터: 연속성
____디지털 오실로스코프
____논리 분석기
__요약
3장. 구성 요소 식별 및 정보 수집
__정보 수집
____연방 통신 위원회 기록
____특허
____데이터시트와 회로도
____정보 검색 예제: USB Armory 장치
__분해 시작
____보드에서 IC 식별
____소형 리드 패키지: SOIC, SOP, QFP
____노리드 패키지: SO, QFN
____볼 그리드 어레이
____칩 스케일 패키징
____DIP, 스루홀, 기타
__PCB의 샘플 IC 패키지
____보드의 기타 구성 요소 식별
__PCB 매핑
____매핑을 위한 JTAG 경계 스캔 사용
__펌웨어에서 정보 추출
____펌웨어 이미지 얻기
____펌웨어 이미지 분석
__요약
4장. 결함 주입 소개
__잘못된 보안 메커니즘
____펌웨어 서명 확인 우회
____잠금된 기능에 접근하기
____암호화 키 복구
__OpenSSH 결함 주입 연습
____C 코드에 결함 주입
____기계 코드에 결함 주입
__결함 주입 허풍
____대상 장치 및 폴트 목표
____결함 주입기 도구
____대상 준비와 제어
__폴트 검색 방법
____폴트 프리미티브 탐색
____효과적인 폴트 검색
____검색 전략
____결과 분석
__요약
5장. 결함 주입 방법
__클럭 결함 주입
____준안전성
____폴트 민감도 분석
____제한 사항
____필수 하드웨어
____클럭 결함 주입 매개변수
__전압 결함 주입
____전압 글리치 생성
____스위칭 기반 주입기 구축
____쇠지레 결함 주입
____쇠지레를 이용한 라즈베리 파이 폴트 공격
____전압 결함 주입 검색 매개변수
__전자기 결함 주입
____전자기 폴트 생성
____전자기 결함 주입을 위한 아키텍처
____EMFI 펄스 모양과 폭
____전자기 결함 주입을 위한 매개변수 검색
__광학 결함 주입
____칩 준비
____전면 및 후면 공격
____광원
____광학 결함 주입 설정
____광학 결함 주입 구성 가능 매개변수
__바디 바이어싱 주입
____바디 바이어싱 주입을 위한 매개변수
__하드웨어 폴트 트리거
____예측할 수 없는 대상 타이밍 작업
__요약
6장. 결함 주입 실험
__실험 1: 간단한 반복문
____고통의 BBQ 라이터
__실험 2: 유용한 글리치 삽입
____환경설정 폴트를 위한 쇠지레 글리칭
____먹스 결함 주입
__실험 3: 차분 오류 분석
____약간의 RSA 이론
____대상에서 올바른 서명 얻기
__요약
7장. 트레저 원 지갑 메모리 덤프
__공격 소개
__트레저 원 지갑 내부
__USB 읽기 요청 폴트
__코드 분해
__펌웨어 구축과 글리치 검증
__USB 트리거링과 타이밍
__케이스를 통한 글리치
____설정
____결합 주입을 위한 코드 검토
____코드 실행
____덤프 확인
____EM 펄스 미세 조정
____USB 메시지를 기반으로 타이밍 조정
__요약
8장. 전력 분석 소개
__타이밍 공격
____하드 드라이브 타이밍 공격
____타이밍 공격을 위한 전력 측정
__단순 전력 분석
____RSA에 SPA 적용
____RSA에 SPA 적용 다시보기
____ECDSA의 SPA
__요약
9장. 단순 전력 분석
__자택 실험실
____기본 하드웨어 설정 구성
____설정 구매
____대상 코드 준비
____설정 구축
__통합: SPA 공격
____대상 준비
____오실로스코프 준비
____신호 분석
____통신 및 분석 스크립트 제작
____공격 스크립트 제작
__칩위스퍼러-나노 예제
____펌웨어 구축과 로딩
____첫 통신 살펴보기
____트레이스 캡처
____트레이스에서 공격으로
__요약
10장. 차분 전력 분석
__마이크로컨트롤러 내부
____커패시터의 전압 변경
____전력에서 데이터로 그리고 다시 반대로
__XOR 예제
__차분 전력 분석 공격
____누출 가정을 사용한 전력 소비량 예측
____파이썬의 DPA 공격
__지피지기: 고급 암호화 표준 공격 과정
____DPA를 사용해 AES-128 공격
__상관관계 전력 분석 공격
____상관 계수
____CPA를 이용한 AES-128 공격
____대상 장치와 통신
____오실로스코프 캡처 속도
__요약
11장. 고급 전력 분석
__주요 장애물
____더 강력한 공격
__성공 측정
____성공률 기반 메트릭
____엔트로피 기반 메트릭
____상관관계 피크 진행
____상관관계 피크 높이
__실제 장치에 대한 측정
____장치 작동
____측정 프로브
____민감한 망 결정
____자동화된 프로브 스캐닝
____오실로스코프 설정
__트레이스 세트 분석과 처리
____분석 기술
____처리 기술
____컨볼루션 신경망을 사용한 딥러닝
__요약
12장. 실험 사례: 차분 전력 분석
__부트로더 배경지식
____부트로더 통신 프로토콜
____AES-256 CBC의 세부 사항
____AES-256 공격
__부트로더 코드 얻기 및 빌드
__대상 실행과 트레이스 캡처
____CRC 계산
____부트로더와 통신
____개요 트레이스 캡처
____상세 트레이스 캡처
__분석
____라운드 14 키
____라운드 13 키
__IV 복구
____캡처 대상
____첫 번째 트레이스 얻기
____나머지 트레이스 얻기
____분석
__서명 공격
____공격 이론
____전력 트레이스
____분석
____4바이트 전체
__부트로더 소스코드 엿보기
____서명 확인 타이밍
__요약
13장. 실제 사례
__결함 주입 공격
____플레이스테이션 3 하이퍼바이저
____엑스박스 360
__전력 분석 공격
____필립스 휴 공격
__요약
14장. 대응책, 인증, 종장
__대응책
____대응책 실행
____대응책 확인
__산업 인증
__일신우일신
__요약
부록 A. 테스트 환경설정
__연결성 및 전압 확인: 50달러에서 500달러까지
__최적 피치 납땜: 50달러에서 1,500달러까지
__쓰루홀 냅땜 제거: 30달러에서 500달러
__표면 실장 장치의 납땜 및 납땜 제거: 100달러에서 500달러
__PCB 수정: 5달러에서 700달러
__광학 현미경: 200달러에서 2,000달러
__사진 촬영 보드: 50달러에서 2,000달러
__대상 전원 공급: 10달러에서 1,000달러
__아날로그 파형 보기(오실로스코프): 300달러에서 25,000달러
____메모리 깊이
____샘플링 속도
____대역폭
____기타 특징
__논리 파형 보기: 300달러에서 8,000달러
__직렬 버스에서 트리거링: 300달러에서 8,000달러
__직렬 프로토콜 디코딩: 50달러에서 8,000달러
__CAN 버스 스니핑과 트리거링: 50달러에서 5,000달러
__이더넷 스니핑: 50달러
__JTAG를 통한 상호작용: 20달러에서 10,000달러
____일반 JTAG 및 경계 스캔
____JTAG 디버그
__PCIe 통신: 100달러에서 1,000달러
__USB 스니핑: 100달러에서 6,000달러
__USB 트리거링: 250달러에서 6,000달러
__USB 에뮬레이션: 100달러
__SPI 플래시 연결: 25달러에서 1,000달러
__전력 분석 측정: 300달러에서 50,000달러
__아날로그 파형 트리거링: 3,800달러 이상
__자기장 측정: 25달러에서 10,000달러
__클럭 결함 주입: 100달러에서 30,000달러
__전압 결함 주입: 25달러에서 30,000달러
__전자기 결함 주입: 100달러에서 50,000달러
__광학 결함 주입: 1,000달러에서 250,000달러
__포지셔닝 프로브: 100달러에서 50,000달러
__대상 장치: 10달러에서 10,000달러
부록 B. 인기 핀아웃
__SPI 플래시 핀아웃
__0.1인치 헤더
____20핀 Arm JTAG
____14핀 PowerPC JTAG
__0.05인치 헤더
____Arm 코어텍스 JTAG/SWD
____엠버 패킷 트레이스 포트 커넥터