Thingplug를 활용한 하드웨어 기반 키관리 및 접근제어 시스템 설계

🎯 Summary

Thingplug 2.0 기반 IoT 보안 시스템의 핵심 설계 포인트

# 시스템 아키텍처 개요
플랫폼: Thingplug 2.0
클라우드: AWS (Lambda, DynamoDB, EC2)
보안: CoreCrypto 라이브러리
구조: Serverless + 하이브리드

# 핵심 구성요소
1. 데이터베이스: DynamoDB (키 관리)
2. API 연동: AWS Lambda 함수
3. 암호화: CoreCrypto (C 라이브러리)
4. 컴퓨팅: EC2 (CoreCrypto 전용)
5. 인터페이스: 웹 서비스

즉시 적용 가능한 설계 패턴:

// Thingplug API 연동 Lambda 함수 구조
const thingplugConnector = {
  endpoint: 'https://thingplugapi.sktiot.com',
  authentication: 'Bearer token',
  keyManagement: 'DynamoDB integration',
  security: 'CoreCrypto encryption'
};

// 개발 우선순위 (2개월 일정)
const developmentPhases = [
  '1. DynamoDB 스키마 설계',
  '2. Thingplug API 연동',
  '3. CoreCrypto 라이브러리 구현',
  '4. Lambda 함수 개발',
  '5. 웹 인터페이스 구축'
];

📚 상세 설명

배경 및 필요성

사물인터넷(IoT) 환경에서 하드웨어 기반의 키 관리와 접근 제어는 보안의 핵심입니다. 당초 AWS IoT를 고려했으나 프로젝트 요구사항에 따라 Thingplug 2.0을 선택하게 되었습니다. 비록 지원이 종료된 플랫폼이지만, 기존 시스템과의 호환성과 프로젝트 제약사항을 고려한 현실적인 선택이었습니다.

시스템 아키텍처 설계

1. 플랫폼 선택 및 제약사항

Thingplug 2.0 특징:

  • SKT에서 개발한 IoT 플랫폼
  • oneM2M 표준 기반
  • 현재 지원 종료 상태
  • 기존 API 및 문서 활용 가능

설계 제약사항:

  • CoreCrypto 라이브러리: C 언어 기반, OS/비트 제약
  • 비용 최적화: 시연용 서비스 고려
  • 개발 일정: 2개월 내 완료

2. 클라우드 아키텍처 구성

graph TB
    A[IoT Device] --> B[Thingplug 2.0]
    B --> C[AWS Lambda]
    C --> D[DynamoDB]
    C --> E[EC2 - CoreCrypto]
    E --> F[Web Interface]
    
    subgraph "AWS Serverless"
        C
        D
    end
    
    subgraph "Legacy Platform"
        B
    end

핵심 구성요소:

  1. DynamoDB: 키 관리 데이터베이스
    • NoSQL 기반 확장성
    • Serverless 아키텍처 부합
    • 비용 효율적
  2. AWS Lambda: API 연동 레이어
    • Thingplug API 호출 처리
    • 이벤트 기반 확장성
    • 개발 및 유지보수 용이성
  3. EC2 인스턴스: CoreCrypto 전용
    • C 라이브러리 실행 환경
    • OS 의존성 해결
    • 보안 연산 처리

기술적 세부사항

Phase 1: 데이터베이스 설계 (DynamoDB)

// DynamoDB 테이블 스키마 예시
const keyManagementSchema = {
  TableName: 'IoTKeyManagement',
  KeySchema: [
    {
      AttributeName: 'deviceId',
      KeyType: 'HASH'  // Partition key
    },
    {
      AttributeName: 'keyVersion',
      KeyType: 'RANGE'  // Sort key
    }
  ],
  AttributeDefinitions: [
    {
      AttributeName: 'deviceId',
      AttributeType: 'S'
    },
    {
      AttributeName: 'keyVersion',
      AttributeType: 'N'
    }
  ],
  GlobalSecondaryIndexes: [
    {
      IndexName: 'KeyStatusIndex',
      KeySchema: [
        {
          AttributeName: 'keyStatus',
          KeyType: 'HASH'
        }
      ]
    }
  ]
};

Phase 2: Thingplug API 연동

// Lambda 함수 - Thingplug API 연동
const AWS = require('aws-sdk');
const axios = require('axios');

exports.handler = async (event) => {
  const thingplugConfig = {
    baseURL: 'https://thingplugapi.sktiot.com',
    headers: {
      'Accept': 'application/json',
      'X-M2M-RI': generateRequestId(),
      'X-M2M-Origin': process.env.THINGPLUG_ORIGIN
    }
  };

  try {
    // Thingplug API 호출
    const response = await axios.post(
      `${thingplugConfig.baseURL}/oneM2M/v1/CSEBase`,
      event.body,
      { headers: thingplugConfig.headers }
    );

    // DynamoDB에 결과 저장
    const dynamodb = new AWS.DynamoDB.DocumentClient();
    await dynamodb.put({
      TableName: 'IoTKeyManagement',
      Item: {
        deviceId: event.deviceId,
        keyVersion: Date.now(),
        encryptedKey: response.data.encryptedKey,
        timestamp: new Date().toISOString()
      }
    }).promise();

    return {
      statusCode: 200,
      body: JSON.stringify({
        success: true,
        data: response.data
      })
    };
  } catch (error) {
    console.error('Thingplug API 연동 오류:', error);
    return {
      statusCode: 500,
      body: JSON.stringify({
        success: false,
        error: error.message
      })
    };
  }
};

Phase 3-4: CoreCrypto 라이브러리 연동

// CoreCrypto 라이브러리 인터페이스 예시
#include "corecrypto/cc_priv.h"
#include <stdio.h>

// 키 생성 함수
int generate_device_key(const char* device_id, char* output_key) {
    // CoreCrypto를 활용한 키 생성 로직
    cc_unit key_buffer[CC_SHA256_DIGEST_LENGTH];
    
    // 디바이스 ID 기반 키 생성
    if (cc_sha256(strlen(device_id), device_id, key_buffer) != 0) {
        return -1;
    }
    
    // Base64 인코딩 후 반환
    base64_encode(key_buffer, CC_SHA256_DIGEST_LENGTH, output_key);
    return 0;
}

// Lambda에서 호출 가능한 HTTP 엔드포인트
int main() {
    // HTTP 서버 설정
    start_http_server(8080);
    return 0;
}

Phase 5: 웹 인터페이스 구현

// React 기반 관리 인터페이스
import React, { useState, useEffect } from 'react';
import axios from 'axios';

const IoTKeyManagement = () => {
  const [devices, setDevices] = useState([]);
  const [selectedDevice, setSelectedDevice] = useState(null);

  // 디바이스 목록 조회
  useEffect(() => {
    const fetchDevices = async () => {
      try {
        const response = await axios.get('/api/devices');
        setDevices(response.data);
      } catch (error) {
        console.error('디바이스 조회 실패:', error);
      }
    };

    fetchDevices();
  }, []);

  // 키 재생성 요청
  const regenerateKey = async (deviceId) => {
    try {
      await axios.post(`/api/devices/${deviceId}/regenerate-key`);
      alert('키가 성공적으로 재생성되었습니다.');
    } catch (error) {
      alert('키 재생성에 실패했습니다.');
    }
  };

  return (
    <div className="key-management-dashboard">
      <h2>IoT 키 관리 시스템</h2>
      <div className="device-list">
        {devices.map(device => (
          <div key={device.id} className="device-card">
            <h3>{device.name}</h3>
            <p>상태: {device.status}</p>
            <p>마지막 키 업데이트: {device.lastKeyUpdate}</p>
            <button onClick={() => regenerateKey(device.id)}>
              키 재생성
            </button>
          </div>
        ))}
      </div>
    </div>
  );
};

export default IoTKeyManagement;

실제 활용 사례

보안 고려사항

  1. 암호화 키 라이프사이클 관리
    • 정기적인 키 순환(Key Rotation)
    • 키 폐기 및 아카이브 정책
    • 접근 권한 로깅
  2. 네트워크 보안
    • TLS/SSL 암호화 통신
    • API 인증 토큰 관리
    • VPC 및 보안 그룹 설정

에러 처리 및 모니터링

// CloudWatch 로깅 및 알림 설정
const cloudwatch = new AWS.CloudWatch();

const logMetric = async (metricName, value, unit = 'Count') => {
  const params = {
    Namespace: 'IoTKeyManagement',
    MetricData: [
      {
        MetricName: metricName,
        Value: value,
        Unit: unit,
        Timestamp: new Date()
      }
    ]
  };

  try {
    await cloudwatch.putMetricData(params).promise();
  } catch (error) {
    console.error('CloudWatch 메트릭 전송 실패:', error);
  }
};

// 사용 예시
await logMetric('KeyRegenerationSuccess', 1);
await logMetric('ThingplugAPIError', 1);

비용 최적화 전략

  1. Serverless 우선: Lambda 함수로 사용량 기반 과금
  2. DynamoDB On-Demand: 예측 불가능한 트래픽 대응
  3. EC2 Spot Instance: CoreCrypto 처리용 비용 절감

결론

Thingplug 2.0 기반 IoT 보안 시스템 설계에서 핵심은 레거시 플랫폼과 현대적 클라우드 아키텍처의 효과적인 결합입니다. 비록 지원이 종료된 플랫폼을 사용해야 하는 제약이 있지만, AWS의 Serverless 서비스들을 적극 활용하여 확장성과 비용 효율성을 동시에 확보할 수 있었습니다.

핵심 인사이트:

  • 하이브리드 아키텍처: 레거시 시스템과 클라우드 네이티브 서비스의 조화
  • 단계별 개발: 5단계 체계적 접근으로 복잡성 관리
  • 보안 우선: CoreCrypto 활용한 하드웨어 기반 암호화

다음 단계: 2개월 개발 일정에 맞춰 Phase 1(데이터베이스 설계)부터 순차적으로 진행하며, 각 단계별 테스트와 검증을 통해 안정적인 시스템 구축을 목표로 합니다. 특히 CoreCrypto 라이브러리 연동 부분에서는 충분한 테스트 시간을 확보하여 보안 요구사항을 만족시킬 계획입니다.