Uptane

개요

Uptane은 자동차 산업을 위한 안전하고 강인한 OTA(Over-The-Air) 소프트웨어 업데이트 보안 프레임워크입니다. 기존 The Update Framework(TUF)를 기반으로 하여, 악의적인 공격자에 의한 업데이트 변조 또는 위조를 방지하고, 차량 내 ECU(Electronic Control Unit)의 소프트웨어 무결성을 보호하는 데 중점을 둡니다. 미 국토안보부(DHS) 지원으로 개발되었으며, 자동차 사이버 보안 국제 표준(ISO/SAE 21434 등)과도 밀접하게 연계됩니다.

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1. 개념 및 정의

항목	내용	비고
정의	차량 내 소프트웨어의 무결성을 보호하는 보안 OTA 업데이트 프레임워크	TUF 기반 확장 모델
목적	악성 업데이트 및 ECU 손상 방지	자동차 생명/안전 연계 보안
적용 분야	커넥티드카, 자율주행차, 플릿 관리 시스템 등	OEM, Tier-1 등 공급망 전체

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2. 특징

항목	설명	비고
TUF 확장	다중 역할 기반 서명 체계 도입	Director & Image Repo 구조
ECU 개별 검증	차량 내 각 ECU는 독립적으로 업데이트 검증	분산된 보안 모델 적용
키 격리(Key separation)	타원곡선 암호 기반 서명 키 분리 운영	키 유출 위험 최소화
타협 대응 회복력	일부 리포지토리 또는 ECU 손상 시도에도 복구 가능	오프라인 키 기반 롤백 가능

→ 단일 실패 지점을 없애고, 분산된 서명·검증 모델을 채택함

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3. 구성 요소

구성 요소	설명	주요 역할
Director Repository	차량 및 ECU의 정책 기반 업데이트 결정	차량별 메타데이터 생성
Image Repository	실제 소프트웨어 이미지와 메타데이터 저장	서명된 패키지 제공
Primary ECU	차량 내 업데이트 관리 역할	각 Secondary ECU와 통신
Secondary ECU	독립적으로 업데이트 검증 및 설치 수행	리소스 제약 환경 대응
Metadata Files	root, targets, snapshot, timestamp 파일	TUF 서명 체계 계승

→ 메타데이터 기반 검증을 통해 위조된 소프트웨어 차단

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4. 기술 요소

기술 요소	설명	활용 기술
타원곡선 서명	Ed25519, ECDSA 등 경량 전자 서명 적용	리소스 제약 ECU에 적합
역할 기반 키 관리	다중 키 및 서명자 구조를 통한 권한 분리	Root, Targets, Snapshot 등
오프라인 키 보관	루트 키는 HSM 등에서 오프라인으로 보관	서명 위조 위험 차단
JSON 메타데이터 포맷	경량 구조의 데이터 전달 포맷 사용	TUF 표준 형식 유지

→ 경량화와 안전성을 동시에 충족시킬 수 있는 구조로 설계됨

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5. 장점 및 이점

항목	설명	기대 효과
무결성 보장	ECU에 전달되는 이미지의 신뢰성 확보	안전운행 위협 제거
보안 업데이트 자동화	OTA 환경에서의 지속적인 업데이트 가능	유지관리 효율성 향상
공급망 공격 차단	제작사-공급사-차량 간 신뢰 체계 형성	소프트웨어 서플라이체인 보호
사이버 위협 회복력	공격 발생 시 롤백 및 복구 가능	탑재 ECU의 생존성 향상

→ 보안 위협에 대한 예방·탐지·대응 체계를 종합적으로 구현함

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6. 주요 활용 사례 및 고려사항

사례	설명	고려사항
자율주행차	센서·제어 SW의 무결성 유지 필수	OTA 인증서 갱신 주기 관리 필요
플릿 차량 관리	대규모 차량군의 원격 업데이트 관리	정책 기반 ECU 그룹화 필요
전기차 OTA 플랫폼	배터리, 충전제어 소프트웨어 보안 강화	전력 제약 대응 위한 경량화 필수
자동차 제조사	Tier-1 부품사와 통합 보안 체계 적용	공급망 키 관리 체계 필요

→ ECU 성능 다양성, 실시간성 요구 등으로 보안과 성능 균형이 핵심

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7. 결론

Uptane은 자동차 사이버 보안의 핵심 과제인 ‘신뢰할 수 있는 소프트웨어 전달’을 구조적으로 해결하는 솔루션입니다. TUF의 보안 모델을 차량 OTA 환경에 최적화하여, ECU 단위의 무결성 검증, 공격 회복력, 공급망 신뢰 보장을 동시에 달성할 수 있습니다. 미래형 차량 보안 설계에서 Uptane의 채택은 점점 보편화될 것으로 예상됩니다.