[Paper] OT 컨텍스트에서 컨테이너 배포의 보안 위험 식별을 위한 온톨로지 기반 접근법

Source: arXiv - 2601.04010v1

개요

이 논문은 Container Security Risk Ontology (CSRO) 를 제시한다. 이는 모델‑드리븐 프레임워크로, 엔지니어가 컨테이너화된 Operational Technology (OT) 배포에서 보안 위험을 자동으로 식별하고 정량화할 수 있게 한다. 컨테이너 아티팩트, 공격 시나리오, 위험‑평가 규칙 간의 관계를 형식화함으로써, CSRO는 저수준 컨테이너 구성과 고수준 보안 결정 사이의 격차를 메워준다—OT 환경이 Docker‑style 마이크로‑서비스를 채택함에 따라 점점 더 중요한 필요가 되고 있다.

주요 기여

• 통합 온톨로지는 적 행동, 상황 가정, 공격 시나리오, 위험 평가 규칙, 컨테이너 보안 아티팩트 등 다섯 개의 상호 연관된 도메인을 포괄합니다.
• 엔드‑투‑엔드 위험 계산: 구체적인 컨테이너 설명자(예: privileged 플래그, 네트워크 기능)에서 재현 가능한 위험 점수까지.
• 툴에 구애받지 않는 통합: 온톨로지는 기존 CI/CD 파이프라인, IaC 매니페스트(Docker‑Compose, Helm) 및 보안 스캐너와 재작성 없이 연동될 수 있습니다.
• 현실적인 OT 환경에서의 사례 연구 검증을 통해 CSRO가 수동 감사에서 놓칠 수 있는 고위험 구성을 자동으로 표시할 수 있음을 보여줍니다.
• 모듈식 설계는 기술적(컨테이너 수준) 레이어를 상위 수준의 호스트 및 조직 수준 위험 요소와 분리하여 향후 확장을 가능하게 합니다.

Methodology

1. Domain analysis – 저자들은 OT 컨테이너 배포를 조사하고, 일반적인 특권 모드 패턴을 식별했으며, IT, OT 및 보안 팀 간의 지식 격차를 매핑했습니다.
2. Ontology engineering – OWL(Web Ontology Language)을 사용하여 다섯 개 도메인을 클래스, 속성 및 추론 규칙으로 인코딩했습니다. 예를 들어, 다음과 같은 규칙이 있을 수 있습니다: 컨테이너가 --privileged 및 호스트 /dev 디렉터리를 마운트하면 공격 시나리오 “Escalate to host root”가 적용됩니다.
3. Risk assessment rules – 각 공격 시나리오는 정량적 위험 공식(예: CVSS‑유사 점수)과 연결되며, 여기서는 적대자 역량에서 파생된 가능성과 OT 자산의 중요도에서 파생된 영향을 결합합니다.
4. Toolchain integration – 경량 파서가 Dockerfile, Compose 파일 또는 Kubernetes 매니페스트에서 컨테이너 기술자를 추출하고 온톨로지를 채웁니다. 추론 엔진(예: Pellet)이 자동으로 적용 가능한 공격 시나리오를 도출하고 위험 수준을 계산합니다.
5. Case‑study evaluation – 이 접근법을 컨테이너화된 모니터링 에이전트를 사용하는 실제 OT 플랜트에 적용했습니다. 저자들은 CSRO가 생성한 위험 점수를 수동 보안 감사 결과와 비교했습니다.

Results & Findings

• Automation: CSRO는 수동 검토에서 놓친 12개의 고위험 컨테이너를 식별하여 감사 시간을 약 70 % 단축했습니다.
• Reproducibility: 서로 다른 머신에서 동일한 아티팩트를 온톨로지에 적용했을 때 동일한 위험 점수가 산출되어 결정론적 동작을 확인했습니다.
• Interpretability: 각 위험 플래그는 특정 온톨로지 규칙에 추적 가능하므로 엔지니어가 컨테이너가 위험한 이유를 쉽게 이해할 수 있습니다(예: “privileged 플래그 + host 네트워크 = 잠재적 패킷 삽입”).
• Scalability: 추론 단계는 표준 노트북에서 250개의 컨테이너 정의를 3 초 미만에 처리했으며, CI 파이프라인에 적합함을 나타냅니다.

실용적 시사점

• CI/CD 보안 게이트 – 팀은 CSRO 검사를 빌드 파이프라인에 삽입하여, 구성 가능한 위험 임계값을 초과하는 이미지를 프로덕션 OT 네트워크에 도달하기 전에 거부할 수 있습니다.
• 동적 컴플라이언스 – 온톨로지가 데이터 기반이기 때문에, 컴플라이언스 팀은 코드를 수정하지 않고 위험 평가 규칙(예: 새로운 CVE 영향 점수)을 업데이트할 수 있어, 새로운 위협에 맞춰 위험 모델을 최신 상태로 유지합니다.
• 팀 간 정렬 – 공유된 온톨로지는 OT 엔지니어, IT 운영, 보안 분석가 간의 공통 언어 역할을 하여, 권한이 부여된 컨테이너 사용에 관한 오해를 줄입니다.
• 사고 대응 우선순위 지정 – 위험 점수는 티켓 시스템에 전달되어, 중요한 OT 자산을 노출하는 컨테이너에 자동으로 높은 심각도를 할당합니다.
• 보다 넓은 위험 모델의 기반 – 모듈식 구조 덕분에 호스트 수준 요인(예: 커널 하드닝)이나 조직 정책(예: 역할 기반 접근) 등을 나중에 쉽게 추가할 수 있습니다.

제한 사항 및 향후 작업

• 범위가 컨테이너 수준 기술 제어에만 제한됨 – 호스트 하드닝 조치, 네트워크 세분화 정책 및 조직 프로세스는 아직 모델링되지 않음.
• 온톨로지 유지 관리 부담 – 새로운 컨테이너 기능이나 OT 특화 공격 패턴으로 지식 베이스를 최신 상태로 유지하려면 전용 노력이 필요함.
• 평가가 단일 사례 연구에 국한됨 – 다양한 산업(예: 에너지, 제조) 전반에 걸친 폭넓은 검증이 일반화 가능성을 강화할 수 있음.
• 향후 방향에는 CSRO를 Kubernetes 수준 구조로 확장하고, 동적 가능성 추정을 위한 위협 인텔리전스 피드를 통합하며, 비기술 이해관계자를 위한 시각적 대시보드를 구축하는 것이 포함됨.

저자

• Yannick Landeck
• Dian Balta
• Martin Wimmer
• Christian Knierim

논문 정보

• arXiv ID: 2601.04010v1
• 분류: cs.SE, cs.CR
• 출판일: 2026년 1월 7일
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