CANOpen 암호화 및 인증 적용 사례

CANOpen 암호화 및 인증 적용 사례

개요

CANOpen 네트워크는 산업 자동화, 의료 기기, 로봇 시스템 등 다양한 분야에서 활용됩니다. 하지만 이러한 네트워크는 보안 위협에 취약할 수 있으며, 데이터 무결성과 인증이 중요한 요소로 작용합니다. 본 장에서는 CANOpen에서 암호화 및 인증 기법을 적용하는 방법과 실무적인 사례를 소개합니다.

CANOpen 보안의 필요성

CANOpen은 기본적으로 브로드캐스트 기반의 메시지 전송을 사용하므로, 공격자가 네트워크 내의 데이터를 가로채거나 위조할 가능성이 있습니다. 따라서 CANOpen 네트워크에서 다음과 같은 보안 요구 사항이 고려되어야 합니다.

• 데이터 무결성: 메시지가 변조되지 않도록 보호해야 합니다.
• 인증(Authentication): 데이터의 출처를 확인하고, 신뢰할 수 있는 노드만 통신할 수 있도록 해야 합니다.
• 암호화(Encryption): 기밀성이 필요한 데이터를 보호해야 합니다.
• 재전송 방지: 동일한 메시지가 반복적으로 전송되는 공격을 방지해야 합니다.

CANOpen에서 적용 가능한 보안 기법

CANOpen 네트워크에서 보안을 강화하기 위해 여러 가지 방법을 적용할 수 있습니다. 여기에서는 대표적인 기법을 설명합니다.

1. 메시지 인증 코드(MAC, Message Authentication Code)

MAC는 송신자가 메시지를 보낼 때 특정 키를 이용하여 생성하며, 수신자는 동일한 키를 사용하여 메시지의 무결성을 확인할 수 있습니다. 이를 통해 데이터 변조 및 위조를 방지할 수 있습니다.

• HMAC(Hash-based MAC): SHA-256 또는 SHA-512를 기반으로 하는 메시지 인증 코드
• CMAC(Cipher-based MAC): AES 블록 암호화를 기반으로 하는 인증 코드

2. 전자 서명(Digital Signature)

전자 서명은 메시지의 출처를 검증할 수 있는 방법으로, 공개 키 기반의 ECDSA(Elliptic Curve Digital Signature Algorithm) 같은 알고리즘이 사용됩니다.

• 송신자가 메시지와 함께 서명을 생성하여 전송
• 수신자는 서명을 검증하여 메시지의 신뢰성을 확보

3. AES 기반 데이터 암호화

CANOpen 메시지는 기본적으로 평문으로 전송되므로, 중요한 데이터를 보호하기 위해 AES(Advanced Encryption Standard)를 적용할 수 있습니다.

• AES-128 또는 AES-256을 사용하여 메시지를 암호화
• 각 노드에서 사전에 공유한 키를 이용하여 복호화
• CANOpen 프로토콜 내에서 추가적인 데이터 필드를 활용하여 암호화된 메시지 전송

보안 적용 사례

사례 1: 산업용 로봇에서 CANOpen 보안 적용

한 산업용 로봇 제조업체는 외부 공격으로부터 네트워크를 보호하기 위해 다음과 같은 방법을 적용하였습니다.

• ECDSA 전자 서명을 활용하여 명령 메시지의 무결성을 보장
• AES-256 기반으로 중요한 데이터(로봇 위치 정보) 암호화
• HMAC을 사용하여 주요 명령 메시지의 변조 여부 확인

사례 2: 의료 기기에서 CANOpen 보안 강화

의료 기기에서는 환자의 데이터를 안전하게 보호해야 하므로, 다음과 같은 보안 기법이 활용되었습니다.

• CMAC을 사용하여 기기 간 인증 수행
• AES-128을 이용한 데이터 암호화로 기밀성 유지
• 주기적인 키 교체 및 보안 업데이트 수행

결론

CANOpen 네트워크에서 보안은 필수적인 요소이며, 다양한 암호화 및 인증 기법을 적용하여 안전한 통신을 구현할 수 있습니다. 특히 산업 자동화, 의료 기기, 로봇 시스템과 같이 높은 신뢰성이 요구되는 분야에서는 암호화 및 인증 기술을 적극적으로 도입해야 합니다. 이를 통해 데이터 무결성을 보장하고, 네트워크 공격으로부터 보호할 수 있습니다.