KR101907846B1 - 의존 관계형 위변조 무결성 체크를 이용한 암호화 처리장치 및 방법 - Google Patents

의존 관계형 위변조 무결성 체크를 이용한 암호화 처리장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 안드로이드 및 기타 유사 시스템의 의존 관계형 위변조 무결성 체크를 이용한 암호화 처리장치, 방법 및 이에 의해 암호화된 애플리케이션에 관한 것이다. 이를 위하여 입력된 특정 애플리케이션의 실행가능한 코드부에서 암호화 대상이 되는 주요 실행코드 또는 주요 문자열을 추출하기 위한 주요 코드 추출 모듈; 추출된 주요 실행코드 또는 주요 문자열를 암호화하여 암호화 코드를 생성하고, 생성된 암호화 코드를 특정 애플리케이션의 보안 모듈에 저장하는 암호화 모듈; 추출된 주요 실행코드 또는 주요 문자열을 삭제하고, 삭제된 주요 실행코드 또는 주요 문자열의 위치에 보안 모듈에 저장된 암호화 코드를 참조하도록 하는 참조 코드를 생성하여 삽입하는 참조 코드 삽입 모듈; 및 참조 코드 삽입 모듈에 의해 수정된 특정 애플리케이션의 실행가능한 코드부의 데이터를 기반으로 보안 모듈을 암호화하는 보안 모듈 암호화 모듈;이 제공될 수 있다.

Description

의존 관계형 위변조 무결성 체크를 이용한 암호화 처리장치 및 방법{APPARATUS, METHOD FOR ENCRYPTION USING DEPENDENCY INTEGRITY CHECK OF ANDROIDS AND OTHER SIMILAR SYSTEMS}
본 발명은 애플리케이션 무결성과 관련하여, 안드로이드 및 기타 유사 시스템의 의존 관계형 위변조 무결성 체크를 이용한 암호화 처리장치, 방법 및 이에 의해 암호화된 애플리케이션에 관한 것이다.
최근 모바일 디바이스 수의 급격한 증가에 따라 보안 경계가 기존 네트워크나 디바이스에서 애플리케이션으로 이동되고 있다. 기존에 데스크탑이나 모바일 디바이스의 수가 많지 않았던 때에는 메인 프레임 중심의 컴퓨팅은 네트워크를 통한 상호 연결로 이동하였다. 따라서, 당시에는 라우터, 방화벽 관련 보안 정책 등으로 쉽게 보안 경계를 정의할 수 있었다. 하지만, 퍼스널 클라이언트인 데스크탑의 수가 폭발적으로 증가하게 되면서 보안 경계는 사용자 엑세스 및 인증 정책 또는 하드웨어를 통해 장치에 상주하도록 확장되었다. 그 이후, 최근까지 이어지는 모바일 디바이스 수의 급격한 증가에 따라 글로벌 앱 경제는 응용 프로그램 계층에서 혁신에 박차를 가하고 있고, 각각의 애플리케이션이 사용자의 삶에 깊게 침투하면서 중요 정보가 모바일 애플리케이션에 많이 저장되게 되면서, 해킹과 크래킹의 무결성을 유지하기 위한 보안 경계가 애플리케이션으로 이동되게 되었다.
특히, 2011년 이후에는 Droid-Dream, DroidKungFu, Ginermaster 등의 악성 코드들이 유포된 사례가 있었는데, 정상 안드로이드 앱을 역공학(Reverse engineering) 후에 위의 악성 코드가 포함된 형태로 재패키지 되어 유포되었다. 이와 같이, 안드로이드 애플리케이션이 악성코드 작성자들의 주요 표적이 되는 이유는 다음과 같다.
안드로이드 애플리케이션은 DEX 코드가 Javabyte 코드와 1:1 매핑이 가능하여 역공학이 쉽기 때문에 앱 위변조를 이용한 악성코드 삽입과 리패키징(Repackaging)이 용이하다. 또한, 구글의 공식 마켓인 Play Store 외에도 3rd party 마켓이 활성화되어 있고, 사용자가 직접 모바일 디바이스에 안드로이드 애플리케이션 패키지 파일(APK 파일)을 설치하는 것도 가능하기 때문에 악성 애플리케이션의 배포가 쉬운 문제가 있다.
도 1은 APK 파일이 만들어지는 과정을 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, *.dex 파일은 안드로이드 가상 머신(VM)인 달빅(dalvik)이 인식할 수 있도록 *.class 파일을 바이트 코드로 변환된 파일이다. 역으로 *.dex 파일을 달빅 바이트 코드로 디컴파일 하여 *.class 파일을 추출을 하게 되면, 안드로이드 애플리케이션의 java 코드로도 디컴파일이 가능하다. 개발된 APK 파일을 실행하여 애플리케이션의 설치를 시작하게 되면 APK 파일의 압축이 풀리고 APK는, 예를 들어, /data/app 에 Package 명으로 저장된다. *.dex 달빅 바이트 코드는, 예를 들어, /data/dalvik-cache 에 저장된다. lib 등 기타 파일은, 예를 들어, /data/data/Package명 에 저장된다. 실제적인 실행 파일인 *.dex 파일이 달빅(Dalvik) 가상 머신에서 작동된다.
도 2는 APK 파일의 구조를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, APK 파일은 실행가능한 프로그램 코드와 리소스들(resources)을 포함하는 자바 표준 jar 파일과 유사하다. 일반적으로 APK 파일에 포함되는 AndroidManifest.xml 파일은 애플리케이션 정보, 접근 권한 정보 등의 메타 정보를 포함하고 있는 XML 파일이고, classes.dex 파일은 달빅 가상머신에 의해서 로드되어 실행될 자바 바이트코드(bytecode) 정보이며, res 디렉토리는 레이아웃, 문자열 등을 정의한 파일들로 구성되어 있다. 그리고 lib 디렉토리에는 .so와 같은 컴파일된 네이티브 라이브러리들이 포함되고, assets 디렉토리에는 애플리케이션이 추가로 필요한 파일들을 포함시킬 수 있으며, 해당 파일들은 android.content.res.AssetManager 클래스로 처리할 수 있다.
대한민국 공개특허 10-2017-0089859, 애플리케이션 무결성의 검증을 제공하기 위한 방법 및 디바이스, 톰슨 라이센싱 대한민국 공개특허 10-2017-0088858, 애플리케이션 무결성 검증을 제공하기 위한 방법 및 디바이스, 톰슨 라이센싱
종전에는 문제점을 해결하고자 안드로이드 애플리케이션의 실행을 위한 덱스(dex)파일을 암호화한 후 실행과정에서 암호화된 덱스 파일이 복호화되록 함으로써 암호화 방법을 제공하였다. 그러나 이는 실행되는 안드로이드 애플리케이션의 경우 애플리케이션의 시장 규모의 확대와 동시에 크게 성행하고 있는 애플리케이션의 위변조에 활용되는 디컴파일을 방지하기가 용이하지 못한 문제점이 있었으며, 안드로이드 애플리케이션의 디컴파일 방지를 위해 단순히 덱스 파일에 포함된 실행 코드를 전부 암호화하는 경우에는 덱스 파일이 제대로 실행되지 못하는 문제점이 있었다.
즉, 기존의 데이터 무결성 검증은 Hash Algorithm을 이용하여 계산한 Hash 값 기반의 무결성 검증 방식을 사용하였다. 하지만, 만약 공격자가 기존의 hash 값 계산과 검증 절차를 별도의 프로세스를 통해 기존의 Hash 값을 알아낼 수 있다면 비교적 쉽게 우회하여 공격할 수 있는 가능성이 있다. 또한, 위변조를 탐지하는 Hash 값만 수정하게 되면 위변조 탐지 우회가 가능하다. 그래서 이를 해결하기 위한 다양한 방법에 대한 연구과제 개발이 요구되어 왔다. 동일한 보안 문제로 기존에 사용하던 Java(Dex)는 분석이 매우 쉽다는 문제가 있어 모바일 보안 시장에서는 무결성 검증을 위한 바이너리 모듈 제작이 지속적으로 증가하고 있다.
기존에는 무결성 검증 기능을 포함하는 모듈을 단순히 LoadLibrary와 같은 메서드를 이용한 바이너리 로드를 통해 해당 코드를 패치 또는 삭제함으로써 우회가 가능하였다.
안드로이드 환경 특성상 디컴파일(decompile)을 통한 Java 코드 분석이 가능하여 디컴파일을 방지하는 것이 불가능하다. Dex 파일은 디컴파일 도구를 통해 Dex파일을 jar 파일로 변환하여 APK파일의 소스코드 확인이 가능하며, 소스코드 분석 및 변조를 통해 모바일 앱에 대한 악의적인 행위가 가능하다. 따라서, 기존의 방식으로 Dex 파일을 암호화해서 보호하는 경우, 해당 복호화 코드 패치 및 삭제를 통해 Dex 파일을 디컴파일을 통해 쉽게 모바일 앱의 소스 코드를 확인할 수 있다. 따라서, Dex파일을 보호하기 위해서는 Java(DEX)분석 난이도를 향상 시켜야 하며 보안 시스템 우회를 방지할 수 있는 무결성 검증 기술이 기존 방법과는 확연한 차이점이 있어야 한다. 현재 시장에서 Dex 암호화 및 무결성 검증 기술을 연구개발 및 제품화하였지만, 분석 및 우회가 가능하여 보안 기술 본연의 역할을 하지 못하고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 Hash 값 계산 및 검증을 통해 무결성을 해제할 수 없도록 하며, Dex파일을 보호하는 방식을 기존 방식보다 어렵게 하여 공격자 입장에서 모바일 앱을 해킹하기 어렵도록 보호하는 안드로이드 및 기타 유사 시스템의 의존 관계형 위변조 무결성 체크를 이용한 암호화 처리장치, 방법 및 이에 의해 암호화된 애플리케이션를 제공하는 데에 있다.
이하 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구체적 수단에 대하여 설명한다.
본 발명의 목적은, 입력된 특정 애플리케이션의 실행가능한 코드부에서 암호화 대상이 되는 주요 실행코드 또는 주요 문자열을 추출하기 위한 주요 코드 추출 모듈; 추출된 상기 주요 실행코드 또는 상기 주요 문자열를 암호화하여 암호화 코드를 생성하고, 생성된 상기 암호화 코드를 상기 특정 애플리케이션의 보안 모듈에 저장하는 암호화 모듈; 추출된 상기 주요 실행코드 또는 상기 주요 문자열을 삭제하고, 삭제된 상기 주요 실행코드 또는 상기 주요 문자열의 위치에 상기 보안 모듈에 저장된 상기 암호화 코드를 참조하도록 하는 참조 코드를 생성하여 삽입하는 참조 코드 삽입 모듈; 및 상기 참조 코드 삽입 모듈에 의해 수정된 상기 특정 애플리케이션의 상기 실행가능한 코드부의 데이터를 기반으로 상기 보안 모듈을 암호화하는 보안 모듈 암호화 모듈;을 포함하고, 상기 보안 모듈과 상기 실행가능한 코드부의 의존 관계에 의해 위변조 무결성 체크가 가능한 암호화된 상기 특정 애플리케이션을 출력하는, 의존 관계형 위변조 무결성 체크를 이용한 암호화 처리장치를 제공하여 달성될 수 있다.
본 발명의 다른 목적은, 암호화 처리 방법이 수행되는 프로그램 코드를 저장하는 메모리 모듈; 및 상기 프로그램 코드를 수행하는 처리 모듈;을 포함하고, 상기 프로그램 코드는, 입력된 특정 애플리케이션의 실행가능한 코드부에서 암호화 대상이 되는 주요 실행코드 또는 주요 문자열을 추출하기 위한 주요 코드 추출 단계; 추출된 상기 주요 실행코드 또는 상기 주요 문자열를 암호화하여 암호화 코드를 생성하고, 생성된 상기 암호화 코드를 상기 특정 애플리케이션의 보안 모듈에 저장하는 암호화 단계; 추출된 상기 주요 실행코드 또는 상기 주요 문자열을 삭제하고, 삭제된 상기 주요 실행코드 또는 상기 주요 문자열의 위치에 상기 보안 모듈에 저장된 상기 암호화 코드를 참조하도록 하는 참조 코드를 생성하여 삽입하는 참조 코드 삽입 단계; 및 상기 참조 코드 삽입 단계에 의해 수정된 상기 특정 애플리케이션의 상기 실행가능한 코드부의 데이터를 기반으로 상기 보안 모듈을 암호화하는 보안 모듈 암호화 단계;를 포함하고, 상기 보안 모듈과 상기 실행가능한 코드부의 의존 관계에 의해 위변조 무결성 체크가 가능한 암호화된 상기 특정 애플리케이션을 출력하는, 의존 관계형 위변조 무결성 체크를 이용한 암호화 처리장치를 제공하여 달성될 수 있다.
본 발명의 다른 목적은, 주요 코드 추출 모듈이, 입력된 특정 애플리케이션의 실행가능한 코드부에서 암호화 대상이 되는 주요 실행코드 또는 주요 문자열을 추출하기 위한 주요 코드 추출 단계; 암호화 모듈이, 추출된 상기 주요 실행코드 또는 상기 주요 문자열를 암호화하여 암호화 코드를 생성하고, 생성된 상기 암호화 코드를 상기 특정 애플리케이션의 보안 모듈에 저장하는 암호화 단계; 참조 코드 삽입 모듈이, 추출된 상기 주요 실행코드 또는 상기 주요 문자열을 삭제하고, 삭제된 상기 주요 실행코드 또는 상기 주요 문자열의 위치에 상기 보안 모듈에 저장된 상기 암호화 코드를 참조하도록 하는 참조 코드를 생성하여 삽입하는 참조 코드 삽입 단계; 및 보안 모듈 암호화 모듈이, 상기 참조 코드 삽입 모듈에 의해 수정된 상기 특정 애플리케이션의 상기 실행가능한 코드부의 데이터를 기반으로 상기 보안 모듈을 암호화하는 보안 모듈 암호화 단계;을 포함하고, 상기 보안 모듈과 상기 실행가능한 코드부의 의존 관계에 의해 위변조 무결성 체크가 가능한 암호화된 상기 특정 애플리케이션을 출력하는, 의존 관계형 위변조 무결성 체크를 이용한 암호화 처리방법을 제공하여 달성될 수 있다.
본 발명의 다른 목적은, 암호화 처리방법에 의해 암호화되고, 컴퓨터에 의해 수행될 수 있는 기록매체에 저장된 애플리케이션에 있어서, 주요 실행코드 또는 주요 문자열의 위치에 보안 모듈에 저장된 상기 암호화 코드를 참조하도록 하는 참조 코드가 대신 저장되는 애플리케이션 코드; 및 상기 주요실행코드 또는 상기 주요 문자열을 암호화한 암호화 코드를 포함하고, 상기 애플리케이션 코드의 데이터를 기반으로 암호화되는 보안 모듈;을 포함하고, 상기 보안 모듈과 상기 애플리케이션 코드의 의존 관계에 의해 위변조 무결성 체크가 가능해지는, 컴퓨터에 의해 수행될 수 있는 기록매체에 저장된 애플리케이션을 제공하여 달성될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면 이하와 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명의 일실시예에 따르면, Java(DEX)와 바이너리 형태의 보안 모듈간의 의존도 향상으로 두 영역을 모두 분석 수정하는 문제를 해결하여야 하므로 무결성을 해제하고 분석하는데 기존보다 많은 시간이 소요되며 이를 통해 보안성을 유지할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 APK 파일이 만들어지는 과정을 도시한 것,
도 2는 APK 파일의 구조를 도시한 것,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 의존 관계형 위변조 무결성 체크를 이용한 암호화 처리장치(100)를 도시한 것,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 의존 관계형 위변조 무결성 체크를 이용한 암호화 처리방법을 도시한 흐름도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 의존 관계형 위변조 무결성 체크를 이용한 암호화 처리방법에 의해 암호화된 애플리케이션이 구현되는 시스템의 예시도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 암호화된 애플리케이션 구조의 예시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작원리를 상세하게 설명함에 있어서 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 특정 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 특정 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
안드로이드 및 기타 유사 시스템의 의존 관계형 위변조 무결성 체크를 이용한 암호화 처리장치
의존 관계형 위변조 무결성 체크를 이용한 암호화 처리장치와 관련하여, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 의존 관계형 위변조 무결성 체크를 이용한 암호화 처리장치(100)를 도시한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 의존 관계형 위변조 무결성 체크를 이용한 암호화 처리장치(100)는, 주요 코드 추출 모듈(110), 암호화 모듈(120), 참조 코드 삽입 모듈(130), 보안 모듈 암호화 모듈(140)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 주요 코드 추출 모듈(110), 암호화 모듈(120), 참조 코드 삽입 모듈(130), 보안 모듈 암호화 모듈(140)은 암호화 서비스를 수행하는 주체의 서버에 구성될 수 있다.
주요 코드 추출 모듈(110)은 특정 애플리케이션 APK 파일이 입력되면 애플리케이션의 실행가능한 코드부(예를 들면 DEX 파일)에서 암호화 대상이 되는 주요 실행코드 또는 주요 문자열을 추출하기 위한 구성이다. 주요 코드 추출 모듈(110)에서 암호화 대상이 되는 일부, 즉, 암호화 대상이 되는 실행코드와 비암호화 대상이 되는 실행코드는 본 발명을 수행하는 컴퓨터 프로그램의 관리자에 의해 임의로 설정되거나 기설정된 기준에 따라 선정될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 주요 코드 추출 모듈(110)에서 추출하기로 선정하는 주요 코드는 기저장된 중요도 판단 모델에 의해 중요도 판단되어 선정될 수 있다.
암호화 모듈(120)은 주요 코드 추출 모듈(110)에 의해 애플리케이션의 실행가능한 코드부로부터 추출된 주요 실행코드 또는 주요 문자열를 암호화하여 암호화 코드를 생성하고 라이브러리의 보안 모듈에 저장하기 위한 구성이다. 주요 코드 추출 모듈(110)에서 암호화 대상이 되는 실행코드를 추출하면, 암호화 모듈(120)에서 추출된 실행코드를 암호화한다. 이때, 암호화는 다양한 암호화 알고리즘을 이용하여 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 비밀키(Common key, Secret Key) 기반의 암호화 방식이 될 수 있다. 예를 들어, 암호화 코드는 라이브러리에 저장되는 보안 모듈인 .so 파일 등에 저장될 수 있다.
참조 코드 삽입 모듈(130)은 주요 코드 추출 모듈(110)에 의해 애플리케이션의 실행가능한 코드부로부터 추출된 주요 실행코드 또는 주요 문자열을 삭제하고, 해당 위치에 상기 보안 모듈에 저장된 해당 암호화 코드를 참조하도록 하는 참조 코드를 생성하여 삽입하는 모듈이다. 예를 들어, DEX 파일에 위치하던 주요 실행코드를 보안 모듈인 .so 파일에 저장한 경우, DEX 파일의 해당 주요 실행코드를 삭제하고, .so 파일의 해당 암호화 코드를 참조하도록 하는 참조 코드를 해당 주요 실행코드의 위치에 삽입하게 된다.
보안 모듈 암호화 모듈(140)은 주요 코드 추출 모듈(110)과 참조 코드 삽입 모듈(130)에 의해 생성된 애플리케이션의 실행 가능한 코드부의 데이터를 기반으로(적어도 일부의 실행 코드를 키(key)로 하여) 보안 모듈을 암호화하는 구성이다. 보안 모듈 암호화 모듈(140)은 예를 들어, 주요 실행코드가 삭제되고 참조 코드가 삽입된 DEX 파일을 Hash 값으로 변환하고 이를 토대로 보안 모듈을 암호화 할 수 있다. 보안 모듈 암호화 모듈(140)에 의해 암호화 처리된 애플리케이션(암호화된 애플리케이션의 APK 파일)이 출력될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면 보안 모듈이 실행 가능한 코드(예를 들어, DEX 파일)의 적어도 일부의 Hash 값을 키(Key)로하여 암호화되기 때문에, 보안모듈의 암호화에 동적으로 생성된 키(Key)가 이용된다고 할 수 있다. 기존에는 기저장된 Hash값 비교를 통해 무결성을 검사하여 Hash값이 노출되는 문제가 있었는데, 본 발명의 일실시예에 따르면 키 값이 동적으로 생성되게 되므로 공격자가 이를 침해하기 더 어려워지는 효과가 발생된다. 무결성이 깨어지는 결과로 인해 Hash값이 변경되면 정상적으로 암호화가 해제 되지 않기 때문에 침해사실 파악이 가능하게 되는 것이다.
결국, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 보안 모듈과 상기 실행가능한 코드부의 의존 관계에 의해 위변조 무결성 체크가 가능한 암호화된 애플리케이션이 출력되는 효과가 발생된다.
본 발명의 일실시예에 따른 보안 모듈은 앱의 정상 실행을 위해 암호화 코드 및 리소스를 포함하여 정상 앱을 생성할 수 있으며 이렇게 만들어진 Java(Dex)의 데이터 기반으로 보안 모듈을 암호화하여, 보안 모듈과 앱과의 의존성을 증대시킬 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 위와 같은 보안 모듈의 기술적 특징을 기반으로 보안성이 낮은 Java(DEX)와 보안 모듈과 앱과의 의존성을 증가시켜 시스템 성능 향상 및 무결성 검증과 같은 보안 기능의 우회를 어렵게 한다. 공격자가 본 발명의 일실시예에 따른 앱의 Dex 파일에 대한 위변조를 시도할 경우, Dex 파일은 보안 모듈이 동작하는데 필요한 하나의 값으로 사용되기 때문에, 보안 모듈 중 하나의 값이라도 변조가 되었을 경우 그 구조가 변경되어 정상적인 앱 실행이 불가능해지는 효과가 발생된다. 또한, 위변조 무결성 체크와 Dex 파일 암호화를 통해 Dex 파일을 위변조할 경우 보안 모듈의 앱 의존성으로 인해 변조가 되는 순간 앱 실행을 중단하게 되는 효과가 발생된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 보안 모듈 포함 앱을 생성하는 동안, 보안 모듈 로드 및 Java(DEX)의 난독화 및 분석 난이도 향상을 위해 Gradle Plugin으로 빌드하는 과정에 참조 코드를 삽입 수정하는 기술(기존 데이터 제거기능 포함)을 이용하여 높은 수준의 코드 난독화가 가능하다. Java(DEX)와 높은 의존성을 가지는 보안 모듈(바이너리)을 만들기 위해 매번 새롭게 코드를 생성할 수 있다.
기존에는 애플리케이션의 DEX 파일과 같은 실행 코드의 Hash 값과 보안 모듈이 보유한 원본값을 보안 모듈이 비교하여 위변조를 체크하였다. 기존의 방식으로는 원본값을 변조하는 경우 DEX 파일을 변조하여도 위변조 체크가 불가능하여 정상 실행이 가능하게 되는 문제가 있었다. 하지만, 본 발명의 일실시예에 따르면, DEX 파일과 보안 모듈이 상호 의존관계를 갖도록 구성되므로 위와 같은 문제가 해소되는 효과가 발생된다.
본 발명의 일실시예에 따른 의존 관계형 위변조 무결성 체크를 이용한 암호화 처리장치에 의해 암호화된 애플리케이션을 실행하게 되면, 아래와 같은 단계로 애플리케이션이 실행되게 된다.
(1) 라이브러리에서 암호화된 보안 모듈을 로드(Load)
(2) 애플리케이션 실행 코드(예를 들어, DEX 파일) 중 적어도 일부의 Hash 값을 이용하여 보안 모듈 복호화
(3) 복호화된 보안 모듈이 암호화된 실행 코드(예를 들어, DEX 파일)를 복호화
(4) 애플리케이션의 실행 코드를 실행하고, 참조코드를 통해 보안 모듈 내에 저장된 주요 코드를 포함하여 애플리케이션 정상 실행
따라서, 만일 DEX 파일이 변조된 경우에는 보안 모듈의 복호화에 문제가 발생되고, 라이브러리의 보안 모듈이 변조된 경우에는 애플리케이션의 실행에 문제가 발생되어 위변조를 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 보안 모듈 암호화 모듈이 암호화된 보안 모듈을 기초로 안드로이드 런타임을 수정하고, 상기 특정 애플리케이션이 실행되는 경우에 DEX 파일과 같은 암호화된 코드의 복호화는 안드로이드 런타임 상에서 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따라, 암호화된 보안 모듈을 기초로 안드로이드 런타임을 수정하여 안드로이드 런타임 상에서 암호화된 실행 코드의 복호화가 진행되도록 구성되는 경우에는, 보안 모듈을 변조하려는 경우에 안드로이드 런타임 자체를 변조해야 해서 보안 모듈의 변조가 더 어려워지는 효과가 발생된다.
안드로이드 및 기타 유사 시스템의 의존 관계형 위변조 무결성 체크를 이용한 암호화 처리방법
의존 관계형 위변조 무결성 체크를 이용한 암호화 처리방법과 관련하여, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 의존 관계형 위변조 무결성 체크를 이용한 암호화 처리방법을 도시한 흐름도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 의존 관계형 위변조 무결성 체크를 이용한 암호화 처리방법은, 주요 코드 추출 단계(S10), 암호화 단계(S20), 참조 코드 삽입 단계(S30), 보안 모듈 암호화 단계(S40)을 포함할 수 있다.
주요 코드 추출 단계(S10)는 특정 애플리케이션 APK 파일이 입력되면 애플리케이션의 실행가능한 코드부(예를 들면 DEX 파일)에서 암호화 대상이 되는 주요 실행코드 또는 주요 문자열을 추출하기 위한 단계이다.
암호화 단계(S20)는 주요 코드 추출 단계(S10)에 의해 애플리케이션의 실행가능한 코드부로부터 추출된 주요 실행코드 또는 주요 문자열를 암호화하여 암호화 코드를 생성하고 라이브러리의 보안 모듈에 저장하기 위한 단계이다.
참조 코드 삽입 단계(S30)는 주요 코드 추출 단계(S10)에 의해 애플리케이션의 실행가능한 코드부로부터 추출된 주요 실행코드 또는 주요 문자열을 삭제하고, 해당 위치에 상기 보안 모듈에 저장된 해당 암호화 코드를 참조하도록 하는 참조 코드를 생성하여 삽입하는 단계이다.
보안 모듈 암호화 단계(S40)는 주요 코드 추출 단계(S10)과 참조 코드 삽입 단계(S30)에 의해 생성된 애플리케이션의 실행 가능한 코드부의 데이터를 기반으로 보안 모듈을 암호화하는 단계이다.
결국, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 보안 모듈과 상기 실행가능한 코드부의 의존 관계에 의해 위변조 무결성 체크가 가능한 암호화된 애플리케이션이 출력되는 효과가 발생된다.
본 발명의 일실시예에 따른 의존 관계형 위변조 무결성 체크를 이용한 암호화 처리방법에 의해 암호화된 애플리케이션을 실행하게 되면, 아래와 같은 단계로 애플리케이션이 실행되게 된다.
(1) 라이브러리에서 암호화된 보안 모듈을 로드(Load)
(2) 애플리케이션 실행 코드(예를 들어, DEX 파일) 중 적어도 일부의 Hash 값을 이용하여 보안 모듈 복호화
(3) 복호화된 보안 모듈이 암호화된 실행 코드(예를 들어, DEX 파일)를 복호화
(4) 애플리케이션의 실행 코드를 실행하고, 참조코드를 통해 보안 모듈 내에 저장된 주요 코드를 포함하여 애플리케이션 정상 실행
따라서, 만일 DEX 파일이 변조된 경우에는 보안 모듈의 복호화에 문제가 발생되고, 라이브러리의 보안 모듈이 변조된 경우에는 애플리케이션의 실행에 문제가 발생되어 위변조를 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 보안 모듈 암호화 모듈이 암호화된 보안 모듈을 기초로 안드로이드 런타임을 수정하고, 상기 특정 애플리케이션이 실행되는 경우에 DEX 파일과 같은 암호화된 코드의 복호화는 안드로이드 런타임 상에서 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따라, 암호화된 보안 모듈을 기초로 안드로이드 런타임을 수정하여 안드로이드 런타임 상에서 암호화된 실행 코드의 복호화가 진행되도록 구성되는 경우에는, 보안 모듈을 변조하려는 경우에 안드로이드 런타임 자체를 변조해야 해서 보안 모듈의 변조가 더 어려워지는 효과가 발생된다.
안드로이드 및 기타 유사 시스템의 의존 관계형 위변조 무결성 체크를 이용한 암호화 처리방법에 의해 암호화된 애플리케이션
본 발명의 일실시예에 따른 의존 관계형 위변조 무결성 체크를 이용한 암호화 처리방법에 의해 암호화된 애플리케이션과 관련하여, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 의존 관계형 위변조 무결성 체크를 이용한 암호화 처리방법에 의해 암호화된 애플리케이션이 구현되는 시스템의 예시도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 암호화된 애플리케이션이 구현되는 시스템(1)은 클라이언트(10) 및 애플리케이션 제공자(애플리케이션 스토어)(20) 를 포함한다. 클라이언트(10)는 Android OS 상에서 구동하는 임의의 종류의 적절한 디바이스, 이를 테면, 스마트폰 또는 테블릿일 수 있고, 이는 적어도 하나의 하드웨어 프로세싱 유닛("프로세서")(11), 메모리 (12), 사용자와 상호작용하기 위한 사용자 인터페이스(13), 및 네트워크(30), 이를테면, 인터넷을 통하여 애플리케이션 제공자(20)와 통신하기 위한 통신 인터페이스(14)를 포함한다. 당해 기술 분야의 통상의 기술자는 예시된 디바이스가 명료화의 이유로 매우 간략화되어 있으며, 추가로 실제 디바이스들은 전력 공급 장치들, 및 영구 저장 장치와 같은 특징들을 포함하고 있음을 알고 있을 것이다. 애플리케이션 제공자(20)는 프로세서(21)를 포함하고, 클라이언트(10)에 의해 다운로드 될 수 있는 적어도 하나의 암호화된 애플리케이션 APK 파일(22)을 저장하며, APK 파일은 서명인 엔티티에 의해 서명된 APK 인증서를 포함한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 암호화된 애플리케이션 구조의 예시도이다. 암호화된 애플리케이션 APK 파일(22)은 서명인 엔티티에 의해 서명된 APK 인증서(201), 애플리케이션 코드(202)(설치 전 DEX 및 설치 후 ODEX 또는 ELF 파일들), 적어도 APK 인증서를 서명하는데 이용된 키와 상이한 키를 이용하여 서명한 경우 서명 검증 키(203)를 포함하는 서명 인증서, 보안 모듈(210)을 포함한 라이브러리(204)를 포함한다.
보안 모듈(210)은 애플리케이션 코드(202)의 Hash 값으로 암호화되어 상호 의존 관계로 구성될 수 있다. 따라서, 공격자가 본 발명의 일실시예에 따른 앱의 Dex 파일에 대한 위변조를 시도할 경우, Dex 파일은 보안 모듈이 동작하는데 필요한 하나의 Hash 값으로 사용되기 때문에, 보안 모듈 중 하나의 값이라도 변조가 되었을 경우 그 구조가 변경되어 정상적인 앱 실행이 불가능해지는 효과가 발생된다. 또한, 위변조 무결성 체크와 Dex 파일 암호화를 통해 Dex 파일을 위변조할 경우 보안 모듈의 앱 의존성으로 인해 변조가 되는 순간 앱 실행을 중단하게 되는 효과가 발생된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서 내에 기술된 특징들 및 장점들은 모두를 포함하지 않으며, 특히 많은 추가적인 특징들 및 장점들이 도면들, 명세서, 및 청구항들을 고려하여 당업자에게 명백해질 것이다. 더욱이, 본 명세서에 사용된 언어는 주로 읽기 쉽도록 그리고 교시의 목적으로 선택되었고, 본 발명의 주제를 묘사하거나 제한하기 위해 선택되지 않을 수도 있다는 것을 주의해야 한다.
본 발명의 실시예들의 상기한 설명은 예시의 목적으로 제시되었다. 이는 개시된 정확한 형태로 본 발명을 제한하거나, 빠뜨리는 것 없이 만들려고 의도한 것이 아니다. 당업자는 상기한 개시에 비추어 많은 수정 및 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있다.
그러므로 본 발명의 범위는 상세한 설명에 의해 한정되지 않고, 이를 기반으로 하는 출원의 임의의 청구항들에 의해 한정된다. 따라서, 본 발명의 실시예들의 개시는 예시적인 것이며, 이하의 청구항에 기재된 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
1: 시스템
10: 클라이언트
11: 프로세서
12: 메모리
13: UI
14: I/O
21: 프로세서
22: 암호화된 애플리케이션 APK 파일
20: 애플리케이션 제공자
30: 네트워크
100: 의존 관계형 위변조 무결성 체크를 이용한 암호화 처리장치
110: 주요 코드 추출 모듈
120: 암호화 모듈
130: 참조 코드 삽입 모듈
140: 보안 모듈 암호화 모듈
22: 암호화된 애플리케이션 APK 파일
201: APK 인증서
202: 애플리케이션 코드
203: 서명 검증키
204: 라이브러리
210: 보안 모듈

Claims (2)

  1. 입력된 특정 애플리케이션의 실행가능한 코드부에서 암호화 대상이 되는 코드인 주요 코드를 추출하기 위한 주요 코드 추출 모듈;
    추출된 상기 주요 코드를 암호화하여 암호화 코드를 생성하고, 생성된 상기 암호화 코드를 상기 특정 애플리케이션의 보안 모듈에 저장하는 암호화 모듈;
    추출된 상기 주요 코드를 삭제하고, 삭제된 상기 주요 코드의 위치에 상기 보안 모듈에 저장된 상기 암호화 코드를 참조하도록 하는 참조 코드를 생성하여 삽입하는 참조 코드 삽입 모듈; 및
    상기 참조 코드 삽입 모듈에 의해 수정된 상기 특정 애플리케이션의 상기 실행가능한 코드부의 전체 코드 중 적어도 일부를 키(Key)로 하여 상기 보안 모듈을 암호화하는 보안 모듈 암호화 모듈;
    을 포함하고,
    상기 보안 모듈과 상기 실행가능한 코드부의 의존 관계에 의해 위변조 무결성 체크가 가능한 암호화된 상기 특정 애플리케이션을 출력하고,
    상기 보안 모듈은, 상기 특정 애플리케이션이 실행되면 상기 키로 복호화되고, 복호화 된 이후 상기 암호화 코드를 복호화하며,
    상기 특정 애플리케이션이 실행되는 경우, 상기 특정 애플리케이션의 동작 가능 여부로 무결성이 체크되는 것을 특징으로 하는,
    의존 관계형 위변조 무결성 체크를 이용한 암호화 처리장치.
  2. 주요 코드 추출 모듈이, 입력된 특정 애플리케이션의 실행가능한 코드부에서 암호화 대상이 되는 주요 코드를 추출하기 위한 주요 코드 추출 단계;
    암호화 모듈이, 추출된 상기 주요 코드를 암호화하여 암호화 코드를 생성하고, 생성된 상기 암호화 코드를 상기 특정 애플리케이션의 보안 모듈에 저장하는 암호화 단계;
    참조 코드 삽입 모듈이, 추출된 상기 주요 코드를 삭제하고, 삭제된 상기 주요 코드의 위치에 상기 보안 모듈에 저장된 상기 암호화 코드를 참조하도록 하는 참조 코드를 생성하여 삽입하는 참조 코드 삽입 단계; 및
    보안 모듈 암호화 모듈이, 상기 참조 코드 삽입 모듈에 의해 수정된 상기 특정 애플리케이션의 상기 실행가능한 코드부의 전체 코드 중 적어도 일부를 키(Key)로 하여 상기 보안 모듈을 암호화하는 보안 모듈 암호화 단계;
    을 포함하고,
    상기 보안 모듈과 상기 실행가능한 코드부의 의존 관계에 의해 위변조 무결성 체크가 가능한 암호화된 상기 특정 애플리케이션을 출력하며,
    상기 보안 모듈은, 상기 특정 애플리케이션이 실행되면 상기 키로 복호화되고, 복호화 된 이후 상기 암호화 코드를 복호화하며,
    상기 특정 애플리케이션이 실행되는 경우, 상기 특정 애플리케이션의 동작 가능 여부로 무결성이 체크되는 것을 특징으로 하는,
    의존 관계형 위변조 무결성 체크를 이용한 암호화 처리방법.
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