자동차 사이버보안 엔지니어링 핸드북(해킹과 보안)

◈ 이 책에서 다루는 내용 ◈

◆ 현재 및 미래의 차량 네트워킹 기술 이해
◆ 자동차 시스템 보안을 위한 기본 개념 탐구
◆ 시스템 위협 모델링을 위한 다양한 접근법
◆ 베스트 케이스를 활용한 자동차 시스템 TARA 수행
◆ ISO/SAE 21434의 사이버보안 엔지니어링 접근법
◆ 차량 전체 수명주기에 대한 사이버보안 컨트롤 구현
◆ ECU 수준의 사이버보안 통제

◈ 이 책의 대상 독자 ◈

이 책은 업계 표준(특히 ISO21434 및 UNECE REG 155-156)을 준수해 시스템이 사이버 복원력을 갖추도록 설계해야 하는 자동차 엔지니어와 보안 전문가를 위한 것이다. 여러분은 기능 안전 분야와 관련된 경험을 갖고 있으며 안전하면서 동시에 보안이 확보된 시스템을 개발하는 것이 무엇을 의미하는지 궁금할 수 있다. 또는 안전성과 무관한 양산 소프트웨어 개발 분야에 익숙하면서 보안 관련 기능을 추가하는 방법을 배우고 싶을 수 있다. 혹은 보안 분야에 이미 몸담고 있지만 자동차 산업으로 전환하려는 사람일 수도 있다. 여러분의 기술적 배경이 무엇이든, 이 책은 조직의 기존 프로세스를 활용해 합리적인 시간과 노력으로 적용할 수 있는 자동차 사이버보안 엔지니어링에 대한 실용적인 접근 방식을 제공하고자 한다.

1부 - 차량 전기 아키텍처의 사이버보안 관련성 이해

1장 차량 전기/전자 아키텍처 소개
__E/E 아키텍처의 기본 구성 요소 개요
__전자 제어 장치
____MCU 기반 ECU 살펴보기
____SoC 기반 ECU 살펴보기
____MCU 및 SoC 소프트웨어 계층 들여다보기
__ECU 도메인
____연료 기반 파워트레인 도메인
____전기 구동 파워트레인 도메인
____섀시 안전 제어 도메인
____실내 캐빈 도메인
____인포테인먼트 및 커넥티비티 도메인
____크로스 도메인
__차량 내 네트워크 살펴보기
____CAN
____FlexRay
____LIN
____UART
____SENT
____GMSL
____I2C
____이더넷
____J1939
__센서와 액추에이터
____센서 종류
____액추에이터
__차량 아키텍처 유형 살펴보기
____고도로 분산된 E/E 아키텍처
____도메인 중앙집중형 E/E 아키텍처
____존 아키텍처
____상용 트럭 아키텍처 유형
__요약
__토론 사항에 대한 답변
__추가 읽을거리


2장 자동차 활용 사례를 위한 사이버보안 기초
__공격 클래스 탐색하기
____수동적 공격
____능동적 공격
__보안 목표 식별하기
____무결성
____진정성
____기밀성
____책임성
____가용성
__자동차 사용 사례에 적용되는 암호학
____구성 요소
____일방향 해시 함수
____메시지 인증 코드 알고리듬
____난수 생성기
____공개 키 암호화
____키 관리
____NIST가 정의한 보안 강도
____중국 암호화
____PQC 알고리듬
__보안 원칙
____심층 방어
____도메인 분리
____최소 권한 원칙
____최소 공유
____중재된 접근
____보호 기본값
____이상 징후 탐지
____분산된 권한
____계층적 보호와 제로 트러스트
____최소 신뢰 요소
____최소 지속성
____보호 실패
____지속적인 보호
____이중화
____표준화된 암호화의 사용
__요약
__추가 읽을거리


3장 차량 구성 요소에 대한 위협 환경
__외부 차량 인터페이스에 대한 위협
____백엔드 관련 위협
____연결성 위협
__E/E 토폴로지에 대한 위협
____고도로 분산된 E/E 아키텍처
____도메인 집중식 E/E 아키텍처
____중앙 차량 컴퓨터 아키텍처
__차량 내 네트워크에 대한 위협
____CAN
____FlexRay
____이더넷
____UDS 프로토콜
____SAE J1939 프로토콜
____SAE J2497
__센서에 대한 위협
__일반적인 ECU 위협
____디버그 포트
____플래시 프로그래밍
____전원 및 모드 조작
____머신러닝 알고리듬 변조
____소프트웨어 공격
____암호화 키의 공개 및 변조
__요약
__참고 자료


2부 - 보안 엔지니어링 개발 프로세스의 이해


4장 차량 사이버보안 표준 환경의 탐색
__주요 표준들
____유엔 유럽경제위원회 차량규제조화포럼(UNECE WP.29)
____중국의 규제 및 표준화
__보조 표준
____IATF 16949:2016
____ASPICE
____TISAX
____SAE J3101 - 지상 차량을 위한 하드웨어 보호 보안
____코딩 및 소프트웨어 표준
____NIST 암호화 표준
__지원 표준과 참고 자료
____MITRE CWE
____US DoT NHTSA - 현대 차량 안전을 위한 사이버보안 모범 사례
____ENISA 스마트카 보안 모범 사례
____SAE J3061 - 사이버-물리 차량 시스템을 위한 사이버보안 가이드북
____ISO/IEC 27001 - 정보보안 관리 시스템
____NIST SP 800-160
____Uptane
__요약
__참고 자료


5장 ISO/SAE 21434 심층 분석
__표기법
__한눈에 보는 ISO 21434 표준
__조직 차원의 사이버보안 관리
____관리 시스템
____사이버보안과 타 분야의 교차점
____도구 관리
__계획 수립
__공급업체 컴포넌트들의 획득 및 통합
____공급업체 역량 평가 및 CSIA의 역할
__콘셉트 단계
____아이템 수준 개념
____사이버보안 콘셉트
____컴포넌트 수준 개발에 대한 시사점
__설계 및 구현
____개발 이후 요구 사항
____형상 및 캘리브레이션
____취약점 분석
____단위 구현
__검증 테스팅
__확인 테스팅
__제품 릴리스
____사이버보안 케이스
____사이버보안 평가
__생산 계획
__운영 및 유지보수
____모니터링
____취약점 분석
____취약점 관리
____업데이트
__수명 종료
__요약


6장 기능 안전과 사이버보안 간의 상호작용
__두 표준에 대한 이야기
__단일화된 접근 방식과 통합된 접근 방식의 비교
__기능 안전과 사이버보안에 대한 기초적인 이해 확립
____두 영역의 고유한 특성과 상호 의존성에 대한 이해
____안전과 보안 범위의 차이
____안전 요구 사항과 보안 요구 사항 간 상호 의존성 수준의 차이
____충돌 해결
__안전 및 품질 지원 프로세스의 확장
____계획
____공급업체 관리
____콘셉트 단계
____설계 단계
____구현 단계
____테스팅 및 확인
____릴리스
____생산 단계
____수명 종료
__콘셉트 단계에서의 시너지 창출
____아이템 기능
____아이템 경계와 운용 환경
____피해 시나리오와 위험원
____안전 목표와 보안 목표
____안전 요구 사항과 보안 요구 사항
__설계 단계에서의 시너지와 충돌 식별
____안전 및 보안 메커니즘의 활용
____안전과 보안 전반에 걸친 자체 테스트
____오류 탐지 안전 메커니즘의 활용
____오류 처리에서의 불일치 제거
____설계 원칙의 공통점
__보안 코딩 관행과 안전 코딩 기법의 비교
__테스팅 단계에서의 시너지와 차이점
__요약
__참고 자료


3부 - 보안이 갖춰진 차량 제품을 설계하기 위한 프로세스 실행


7장 차량 시스템을 위한 실용적 위협 모델링 접근법
__효과적인 TARA를 수행하기 위한 기본 사항
____자산
____피해 시나리오
____위협 시나리오
____공격자 모델 및 위협 유형
____공격 경로
____위험 평가 방법
____리스크 처리
__TARA를 준비할 때 흔히 발생하는 함정들
__적절한 TARA 범위 정의하기
__실용적인 접근 방식
____시스템을 파악하라
____가정 사항을 명확히 하라
____사용 사례 주도 분석
____컨텍스트 및 데이터 흐름도 준비
____피해와 자산 - 어디서 시작할 것인가?
____자산 카테고리를 활용한 자산 식별
____위협 카탈로그 구축
____시스템 흐름도를 사용한 공격 경로 생성
____위험 우선순위 지정
____사이버보안 목표 정의하기
____보안 통제 및 운영 환경 요구 사항 선택
____공유되고 수용된 위험 추적
____검토 및 승인
__디지털 비디오 레코더를 사용한 사례 연구
____가정
____컨텍스트 다이어그램
____자산 식별
____피해 시나리오
____사이버보안 요구 사항 및 통제
__요약
__참고 자료


8장 차량 수준 보안 통제
__사이버보안 통제 선택
____도전적인 영역
__차량 수준 통제 대 ECU 수준 통제
__정책 통제
__보안 제조
____도전 과제
__보안 오프보드 네트워크 통신
____Wi-Fi
____블루투스
____셀룰러
__호스트 기반 침입 탐지
__네트워크 침입 탐지 및 방지
__도메인 분리 및 필터링
__센서 인증
__보안 소프트웨어 업데이트
__차량 내 네트워크 보호
____CAN 메시지 인증
____이더넷
__진단 기능 보안
____UDS 서비스 0x27을 통한 보안 접근 통제
____UDS 서비스 0x29를 통한 역할 기반 접근 통제
____플래시 프로그래밍 서비스 보안
__안전한 폐기
__요약
__추가 읽을거리


9장 ECU 수준 보안 통제
__통제 조치 및 계층 이해
__정책 통제 탐구
__하드웨어 통제 탐구
____RoT
____OTP 메모리
____하드웨어 보호 키 저장소
____보안 범용 플래시 저장소
____암호화 가속기
____잠금 가능한 하드웨어 구성
____CPU 보안
____MMU와 MPU를 통한 격리
____암호화된 비휘발성 메모리
____디버그 접근 관리
__소프트웨어 보안 통제 탐구
____소프트웨어 디버그 및 구성 관리
____보안 제조
____키 관리 정책
____다단계 보안 부팅
____신뢰받는 런타임 구성
____TEE
____보안 업데이트
____공간적 격리
____시간적 격리
____암호화 및 인증된 파일시스템
____런타임 실행 강화
____보안 모니터
__물리적 보안 통제 살펴보기
____변조 탐지 및 방지
____인쇄 회로 기판 레이아웃 핀 및 트레이스 은닉
____은폐 및 차폐
__요약
__추가 읽을거리

아흐마드 MK 나세르 아흐마드 MK 나세르 박사(Dr. Ahmad MK Nasser)
안전 필수 시스템 보안 분야에서 풍부한 경험을 쌓은 자동차 사이버보안 아키텍트다. 자동차 네트워크 드라이버, 진단 프로토콜, 플래시 프로그래밍 솔루션 개발에 주력하는 소프트웨어 엔지니어로 경력을 시작했으며, 이러한 경험은 자연스럽게 자동차 사이버보안 분야로 이어졌다. 지금껏 다양한 마이크로컨트롤러와 SoC를 위한 보안 펌웨어 솔루션을 설계하고, 임베디드 시스템의 보안 하드웨어 및 소프트웨어 아키텍처를 정의하며, 수많은 차량 아키텍처, ECU, 스마트 센서에 대한 위협 분석을 수행해왔다.
웨인주립대학교(Wayne State University)에서 전기공학 및 컴퓨터공학 학사와 석사 학위를 취득했으며, 미시간대학교 디어본(University of Michigan in Dearborn)에서 컴퓨터 과학 박사 학위를 받았다. 현재는 NVIDIA에서 자율주행 소프트웨어 플랫폼의 수석 보안 아키텍트로 활동하고 있다.