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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 권태경
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 연세대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
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펌웨어는 하드웨어를 직접 구동시키고 제어하기 위한 소프트웨어를 말한다. 펌웨어에서 오작동이 발생할 경우 실제 임베디드 기기가 작동이 중지되어 큰 문제가 발생하게 될 것이다. 따라서 펌웨어를 대상으로 취약점 테스팅을 수행할 필요가 있다. 소프트웨어에서는 취약점 테스팅을 위해 변이된 입력값을 사용해 대상에 반복적인 입출력을 통해 버그를 탐지하는 퍼징 기술을 사용한다. 그러나 펌웨어에서는 MCU의 제한된 리소스로 인해 실제 장비에서의 퍼징에 어려움이 존재하기 때문에 테스팅을 위해서는 펌웨어 에뮬레이션이 필요하다. 펌웨어 에뮬레이션을 위해서는 주변장치를 고려해야하는데, 만약 펌웨어가 주변장치에 접근을 하거나 사용하는 코드가 존재할 경우 펌웨어가 에뮬레이션을 통해 원활히 동작하기 위해서는 연결된 주변장치들도 에뮬레이션해야 하는 문제가 발생한다. 또한 IoT 장비 등과 같이 인터넷에 연결되어있거나 외부와 통신을 하는 펌웨어의 경우, 외부장치들도 에뮬레이션을 해줘야 정상적인 펌웨어의 구동이 가능하다. 따라서 구동을 원하는 펌웨어뿐만 아니라 다른 주변장치들도 에뮬레이션을 해야 원활한 구동이 가능하기 때문에 비용이 많이 발생하게 된다. 이 문제를 해결하기 위해 HAL을 사용해 에뮬레이션하는 방법이 제안되었다. 그러나 HAL 함수를 사용한 에뮬레이션은 HAL을 사용하지 않는 코드로 구현된 펌웨어일 경우 주변장치 관련 함수의 탐색이 어려워 에뮬레이션이 불가능한 한계점이 존재한다.
본 논문에서는 기존의 HAL을 이용한 에뮬레이터의 한계점을 개선하기 위한 방법으로 레지스터 오프셋 기반 특징 비교를 통해 주변장치 관련 함수를 탐색하는 유사 HAL 탐색 방법을 제안한다. 4개의 HAL 함수 펌웨어를 대상으로 제안하는 방법과 기존 방법의 주변장치 관련 HAL 탐색 비교 실험을 수행하였으며, HAL이 사용되지 않는 펌웨어 10개를 대상으로 제안하는 방법을 사용해 주변장치 관련 함수를 찾을 수 있는지에 대한 실험을 수행하였다. 또한 기존 연구에서 구동하지 못하던 펌웨어를 대상으로 제안하는 방법을 적용하여 퍼징의 수행이 가능한지 실험을 통해 비교 평가하여 HAL 함수를 사용하지 않는 펌웨어의 퍼징이 가능한 것을 확인하였다. 본 연구에서 제안한 유사 HAL 탐색 기법을 적용하여 다양한 펌웨어의 에뮬레이션 활용을 기대할 수 있을 것이다.
본 논문에서는 기존의 HAL을 이용한 에뮬레이터의 한계점을 개선하기 위한 방법으로 레지스터 오프셋 기반 특징 비교를 통해 주변장치 관련 함수를 탐색하는 유사 HAL 탐색 방법을 제안한다. 4개의 HAL 함수 펌웨어를 대상으로 제안하는 방법과 기존 방법의 주변장치 관련 HAL 탐색 비교 실험을 수행하였으며, HAL이 사용되지 않는 펌웨어 10개를 대상으로 제안하는 방법을 사용해 주변장치 관련 함수를 찾을 수 있는지에 대한 실험을 수행하였다. 또한 기존 연구에서 구동하지 못하던 펌웨어를 대상으로 제안하는 방법을 적용하여 퍼징의 수행이 가능한지 실험을 통해 비교 평가하여 HAL 함수를 사용하지 않는 펌웨어의 퍼징이 가능한 것을 확인하였다. 본 연구에서 제안한 유사 HAL 탐색 기법을 적용하여 다양한 펌웨어의 에뮬레이션 활용을 기대할 수 있을 것이다.
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