플룸 수도 모니터 무선 링크 분석…연구자 “44비트 키 공간까지 축소”

무선 보안 연구자가 가정용 플룸(Flume) 수도 모니터의 센서와 브리지 사이에서 오가는 915MHz 암호화 통신을 역공학한 결과를 공개했다. Waveform Security가 28일(현지시간) 공개한 연구자 원문에 따르면 통신에는 AES-128 암호가 사용됐지만, 키 구성 방식과 평문 특성을 이용하면 실제 탐색해야 할 공간을 44비트까지 줄일 수 있었다.

플룸의 공식 제품 설명을 보면 이 장치는 수도 계량기에 부착하는 배터리식 센서와 가정 내 와이파이에 연결되는 브리지로 구성된다. 센서는 계량기의 자기장 변화를 읽어 물 사용량을 감지하고, 브리지는 센서 데이터를 받아 클라우드와 앱으로 전달한다.

연구자는 소프트웨어 정의 라디오인 LimeSDR Mini로 902.5~927MHz 대역을 관찰했다. 분석 결과 센서와 브리지 사이 신호는 50개 채널을 옮겨 다니며, 200kbps 속도의 2-FSK 변조와 데이터 화이트닝을 사용했다. 메시지는 약 25바이트 크기였고 이 가운데 16바이트 페이로드가 AES-128 ECB 모드로 암호화돼 있었다고 설명했다.

핵심은 암호 알고리즘 자체보다 키를 만드는 방식이었다. 연구자는 Steve Crosby가 2024년 공개한 선행 역공학 자료를 토대로 128비트 키가 8바이트 값에서 단순한 고정 매핑으로 파생된다고 분석했다. 암호화되지 않은 메시지 헤더에서 추가로 16비트를 알아낼 수 있었고, 키 마지막 바이트 일부가 고정값이라는 가정을 더해 미지의 공간을 44비트까지 좁혔다.

이후 여러 메시지에 후보 키를 대입하고 평문의 엔트로피가 낮거나 비트 일치율이 높은 결과를 찾는 방식으로 탐색했다. 연구자는 최적화하지 않은 파이썬 코드와 GPU를 사용해 약 하루 만에 키를 찾았으며, 클라우드 비용은 10달러 미만이었다고 밝혔다. 이 시간과 비용은 연구자 환경에서 나온 결과로 독립적으로 재현된 수치는 아니다.

키와 CRC 계산 방식 등 프로토콜 매개변수를 알면 장치를 향해 위조 메시지를 만들 가능성도 생긴다는 것이 연구자의 평가다. 다만 악성 무선 펌웨어 업데이트로 이어질 수 있다는 언급은 가능성 제시에 그친다. 연구자는 해당 제품이 무선 업데이트를 지원하는지와 그 악용 경로를 조사하지 않았다고 명시했으며, 실제 침해나 고객 피해 사례도 공개하지 않았다.

연구자는 공개 전 Flume에 연락했고, 회사 최고기술책임자가 이미 진행 중인 개인정보 보호와 보안 강화 계획을 설명했다고 전했다. Flume이 분석 공개에 동의했다는 내용도 연구자 원문에 포함됐다. 다만 구체적인 개선 항목과 적용 일정에 관한 Flume의 별도 공식 공지는 확인되지 않았다.

이번 분석은 ‘AES-128 사용’이라는 표기만으로 무선 링크의 실질적인 보안 강도를 판단하기 어렵다는 점을 보여준다. 키 파생 방식과 평문 구조, 헤더 노출 범위가 결합되면 공격자가 탐색해야 할 공간은 명목상 암호 길이보다 크게 작아질 수 있다. 스마트홈과 사물인터넷 기기 제조사는 암호 알고리즘뿐 아니라 키 생성·저장·교체와 메시지 인증을 함께 점검할 필요가 있다.

출처: Waveform Security 연구자 원문 https://waveformsecurity.com/blog/flume/
출처: Flume 공식 제품 설명 https://flumewater.com/product/
출처: Steve Crosby의 선행 역공학 원문 https://lithostech.com/2024/12/diving-into-flume-water-monitor/
출처: NXP 무선 데이터 화이트닝 공식 애플리케이션 노트 https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN5070.pdf