'인증 절차 없는 메세지'로 통신 원격 마비...KAIST, 보안 허점 발견

이번 성과를 낸 연구진. 왼쪽부터 김용대 KAIST 교수와 손민철·김광민 박사과정. 오측 상단에 박출준 경희대 교수, 오범석 박사과정.

한국과학기술원(KAIST·총장 이광형) 연구진이 새로운 보안 취약점을 찾아냈다.

KAIST는 김용대 전기 및 전자공학부 교수팀이 LTE 코어 네트워크에서 인증되지 않은 공격자가 원격으로 다른 사용자의 내부 상태 정보를 조작할 수 있는 취약점을 세계 최초로 규명했다고 2일 밝혔다.

연구팀에 따르면 이들은 LTE 코어 네트워크에서 '컨텍스트 무결성 침해(CIV)'라는 취약점 클래스를 발견하고, 이를 체계적으로 탐지하는 세계 최초의 도구 'CITesting'을 개발했다.

이 연구는 10월 13~17일 대만 타이베이에서 열린 제32회 ACM CCS에서 발표됐으며, 우수논문상을 수상했다.

기존 보안 연구들이 주로 네트워크가 단말기를 공격하는 다운링크 취약점에 집중한 반면, 이번 연구는 상대적으로 소홀히 다뤄진 업링크 보안을 집중 분석했다.

단말이 정상 기지국을 통해 코어 네트워크로 메시지를 보낸 뒤, 그 메시지가 네트워크 내부 사용자 상태(정보)를 잘못 변경하게 만드는 업링크 보안에 집중했고, 인증되지 않거나 부적절하게 인증된 입력이 네트워크 내부 상태를 바꿔버리는 CIV에 집중했다.

이는 '인증되지 않은 메시지는 내부 시스템 상태를 변경해서는 안 된다'는 기본 보안 원칙을 위반하는 것이다. 3GPP(휴대전화·무선망의 작동 규칙을 만드는 국제 표준 기구)의 표준 초기 버전에서는 이러한 행위를 명시적으로 금지하지 않았다.

즉 3GPP 표준은 '인증에 실패한 메시지는 처리하지 말라'는 규칙은 갖고 있지만, '아예 인증 절차 없이 들어온 메시지를 어떻게 다뤄야 하는지'에 대한 규정은 명확히 없다는 점이 문제다.

유일한 선행 연구인 LTEFuzz가 31개의 제한된 테스트 케이스에 그친 것과 달리, 본 연구에서는 CITesting을 통해 2802개에서 4626개에 이르는 훨씬 광범위한 테스트 범위를 체계적으로 탐색했다.

연구팀은 CITesting을 활용해 오픈소스와 상용 LTE 코어 네트워크 4종을 대상으로 평가한 결과, 실제 공격 시연에서도 통신 마비를 확인했다.

이를 통해 모두 CIV 취약점이 존재하는 것으로 확인되었고 테스트 대상 탐지 결과(총 테스트 기반)와 고유 취약점 수는 △Open5GS 2354건 탐지, 29건 △srsRAN 2604건 탐지, 22건 △Amarisoft 672건 탐지, 16건 △Nokia 2523건 탐지, 59건으로 확인됐다.

연구팀은 해당 취약점이 △서비스 거부 △IMSI 유출 △특정 사용자 위치 추적 공격으로 이어질 수 있음을 증명했다.

기존의 가짜 기지국·신호 간섭 공격은 피해자 근처에 물리적으로 있어야 했지만, 이번 공격은 정상 기지국을 통해 코어로 조작된 메시지를 보내는 방식이라 피해자와 같은 MME(LTE 네트워크에서 가입자 인증과 이동·세션 관리를 총괄하는 중앙관제 역할을 하는 기지국) 관할 지역이면 어디서든 원격으로 영향을 줄 수 있어 훨씬 광범위하다.

김용대 교수는 “그동안 업링크 보안은 코어 네트워크 테스트의 어려움, 구현 다양성 부족, 규제 제약 등으로 인해 상대적으로 소홀히 다뤄져 왔으며, 컨텍스트 무결성 침해는 심각한 보안 위험을 초래할 수 있다”고 설명했다.

이어 “이번 연구에서 개발한 CITesting 도구와 검증 결과를 바탕으로 5G 및 프라이빗 5G 환경으로 검증 범위를 확대할 계획”이라며, “특히 산업·인프라용 전용망(프라이빗 5G)에서는 탱크 통신 차단이나 IMSI 노출과 같은 치명적 보안 위협을 예방하기 위한 필수 테스트 도구로 발전시켜 나가겠다”고 밝혔다.

결과는 세계 최고 보안학회 ACM CCS 2025에서 지난 14일 발표됐다.

김영준 기자 kyj85@etnews.com