대규모 네트워크에서의 웜 시뮬레이션을 위한 공격표현 및 모델링

Abstract

오늘 날 인터넷은 우리 일상생활에 필요한 다양한 서비스를 제공할 뿐 아니라 기업 및 공공기관의 업무처리를 위한 필수적 도구로 자리 잡고 있다. 그러나 인터넷 웜이나 분산 서비스거부 공격 등 사이버 공격이 천문학적인 피해를 야기하고 있고, 이를 방지하기 위해 다양한 방어 기법에 대한 연구가 진행되고 있다. 인터넷 웜은 컴퓨터 바이러스와는 달리 독립적인 자기복제가 가능한 성질이 있어 매우 빠른 속도로 전파되는 속성이 있으며, 짧은 시간에 대규모 네트워크 전체에 영향을 미친다. 인터넷 웜의 종류가 다양해지고, 그 피해가 빠르게 증가하는 상황을 고려할 때, 웜 공격을 방어하기 위한 연구의 필요성이 증가하고 있다. 네트워크에 공격이 가해졌을 때 네트워크나 시스템이 받는 영향이나 사이버전에서 사용되는 공격들의 특징이 어떠한가를 연구하기 위해서는 실제 현실의 네트워크에서 웜 공격을 감행하고 이때 발생하는 트래픽 특성을 관찰하고 분석하는 것이 가장 정확하지만, 사이버 공격은 인터넷 서비스 지연이나 마비 등을 유발 시켜 실제 네트워크가 피해를 입을 수 있다. 따라서 실제 네트워크에서 인터넷 웜을 실험하는 것은 불가능 한 일이다. 대신 많은 경제적 및 시간적 비용을 요구하는 시뮬레이션을 이용한다. 이러한 비용 문제를 해결하기 위해 모델링 네트워크를 사용한 시뮬레이션 방법이 많이 사용된다. 이 방법은 수학적인 모델을 사용하므로 대규모 네트워크를 해석하기 편한 장점을 가지는 반면, 실제 현상에서 발생하는 다양한 변화를 고려하기가 힘들다. 또한, 변종이 많은 웜의 특성상 하나의 모델로 여러 종류의 웜을 효과적으로 시뮬레이션하기 힘들다. 본 논문에서는 대규모 인터넷 웜 시뮬레이션을 효과적으로 수행하기 위한 웜 공격의 표현 기법 및 표현된 웜 공격을 시뮬레이션에 적용하기 위한 맵핑 기법을 제안하였다. 또한, 표현된 웜 공격 시나리오를 Hybrid 모델링 방법에 적용한 시뮬레이션 기법도 제안하였다. 제안하는 웜 공격의 표현 및 시뮬레이터 맵핑 기법은 개별 웜을 상세히 표현할 수 있다. 또한, 유사한 동작을 그룹으로 묶어 표현할 수 있어 다양한 웜을 보다 간단명료하게 표현할 수 있다. 본 논문에서는 패킷 네트워크와 연동모델을 함께 사용하는 Hybrid 모델을 통해 현실에 가까운 가상 네트워크를 구현하는 방안을 제시하였다. 패킷 네트워크는 기존 큐잉 모델을 적용한 패킷 단위 네트워크 시뮬레이터를 이용하여 소규모 네트워크를 직접 시뮬레이션 할 수 있도록 한 가상 네트워크며, 연동모델은 Fluid 모델과 Epidemic 모델의 해석적 모델링 기법을 이용하여 실제로는 거의 만들 수 없는 수십만 노드를 지니는 대규모 네트워크에서의 웜 전파 현상을 시뮬레이션 할 수 있도록 한 네트워크 모델이다. 제안한 방법은 hybrid 모델을 SSFNet 기반의 시뮬레이터를 이용하여 구현 하였으며, 시뮬레이션의 결과가 실제 네트워크상의 전파 현상과 유사한 결과를 얻을 수 있음을 입증하였다. 예를 들면, 시뮬레이션 상의 웜 전파 지연은 Code Red v2 웜과 SQL Slammer 웜의 실제 전파 현상과 매우 유사함을 보인다. 이 때, 패킷 네트워크와 연동모델간의 파라미터 업데이트 메커니즘을 적용하여 정확도 향상을 기하였다.