Bell-Lapadula Model: 정보보안의 기초가 되는 접근제어 모델

Bell-Lapadula Model: 정보보안의 기초가 되는 접근제어 모델

• 개요
• 기본 원칙
• 핵심 속성과 규칙
  • 1. Simple Security Property (No Read Up / ss-속성)
  • 2. *-Property (Star Property / No Write Down)
  • 3. Discretionary Security Property (ds-속성)
• 모델의 표현
• 구현 사례
  • 1. 정부 기관의 문서 관리 시스템
  • 2. 기업 정보 시스템
• 장점
• 한계점
• 실제 활용 방안
  • 정보보호 정책 수립
  • 현대 시스템에서의 적용 예시
    • 클라우드 환경에서의 적용
    • 데이터베이스 시스템에서의 적용
• 결론
• Keywords

개요

Bell-Lapadula 모델은 1973년 David Elliott Bell과 Leonard J. LaPadula가 미국 국방부를 위해 개발한 기밀성 중심의 접근제어 모델입니다. 군사 및 정부 기관의 정보 보안을 강화하기 위해 설계되었으며, 주로 '기밀성(Confidentiality)'에 초점을 맞추고 있습니다. 이 모델은 수학적 토대 위에 구축된 최초의 공식적인 보안 모델 중 하나로, 현대 정보보안 시스템의 근간이 되는 원칙들을 제시했습니다.

기본 원칙

Bell-Lapadula 모델은 주체(Subject)와 객체(Object) 간의 관계를 정의하고, 보안 레벨에 따른 접근 제어 규칙을 설정합니다.

• 주체(Subject): 정보에 접근하는 엔티티(사용자, 프로세스 등)
• 객체(Object): 접근 대상이 되는 정보나 리소스(파일, 데이터베이스 등)
• 보안 레벨(Security Level): 정보의 민감도 수준(예: 비밀, 대외비, 일반)

핵심 속성과 규칙

Bell-Lapadula 모델은 다음과 같은 3가지 핵심 규칙을 통해 정보 기밀성을 보장합니다:

1. Simple Security Property (No Read Up / ss-속성)

• 주체는 자신의 보안 레벨보다 높은 보안 레벨을 가진 객체를 읽을 수 없습니다.
• 즉, "아래로만 읽기(read-down)" 또는 "위로 읽기 금지(no read up)"라고도 불립니다.
• 예시: '일반' 보안 레벨을 가진 사용자는 '대외비' 또는 '비밀' 문서를 읽을 수 없습니다.

2. *-Property (Star Property / No Write Down)

• 주체는 자신의 보안 레벨보다 낮은 보안 레벨을 가진 객체에 쓰기 작업을 할 수 없습니다.
• "위로만 쓰기(write-up)" 또는 "아래로 쓰기 금지(no write down)"라고도 불립니다.
• 이 규칙은 상위 레벨의 정보가 하위 레벨로 유출되는 것을 방지합니다.
• 예시: '비밀' 보안 레벨을 가진 사용자는 '대외비' 또는 '일반' 문서에 정보를 기록할 수 없습니다.

3. Discretionary Security Property (ds-속성)

• 접근 제어 매트릭스(Access Control Matrix)를 사용하여 추가적인 제한을 설정할 수 있습니다.
• 시스템 관리자가 특정 주체와 객체 간의 접근 권한을 세밀하게 제어할 수 있게 합니다.
• 이는 필수 접근 제어(MAC)와 임의 접근 제어(DAC)를 결합한 형태입니다.

모델의 표현

Bell-Lapadula 모델은 수학적으로 다음과 같이 표현될 수 있습니다:

graph TD
    A[보안 상태 정의]
    B[상태 전이 규칙]
    C[초기 상태]
    D[보안 상태 집합]

    A --> D
    B --> D
    C --> D

보안 상태는 다음 요소들로 구성됩니다:

• 현재 접근 집합(b)
• 접근 제어 매트릭스(M)
• 보안 레벨 함수(f)

구현 사례

1. 정부 기관의 문서 관리 시스템

미국 국방부와 같은 정부 기관에서는 Bell-Lapadula 모델을 기반으로 한 문서 관리 시스템을 구축하여 사용합니다.

graph TD
    TopSecret[최고비밀: Top Secret]
    Secret[비밀: Secret]
    Confidential[대외비: Confidential]
    Unclassified[일반: Unclassified]

    TopSecret --> Secret
    Secret --> Confidential
    Confidential --> Unclassified

    User1[보안등급: Secret] --> |읽기 가능| Secret
    User1 --> |읽기 가능| Confidential
    User1 --> |읽기 가능| Unclassified
    User1 --> |읽기 불가| TopSecret

    User1 --> |쓰기 가능| TopSecret
    User1 --> |쓰기 가능| Secret
    User1 --> |쓰기 불가| Confidential
    User1 --> |쓰기 불가| Unclassified

2. 기업 정보 시스템

금융기관이나 의료기관과 같은 민감한 정보를 다루는 기업에서도 Bell-Lapadula 모델의 원칙을 적용합니다.

• 금융기관: 고객 금융 정보에 대한 접근 제어

  • 일반 직원: 기본 고객 정보만 접근 가능
  • 중간 관리자: 거래 내역과 같은 중요 정보 접근 가능
  • 임원급: 모든 정보 접근 가능

• 의료기관: 환자 정보 관리

  • 접수 직원: 환자 기본 인적사항만 접근
  • 간호사: 기본 의료 기록 접근
  • 의사: 모든 의료 기록 접근 가능

장점

1. 간단하고 직관적인 모델: 보안 레벨에 따른 명확한 접근 제어 규칙을 제공합니다.
2. 수학적 기반: 형식적인 증명이 가능하므로 보안 정책의 일관성을 검증할 수 있습니다.
3. 기밀성 강화: 정보의 하향식 유출을 효과적으로 방지합니다.
4. 계층적 구조에 적합: 군사 조직이나 정부 기관과 같이 명확한 계층 구조를 가진 조직에 적합합니다.

한계점

1. 무결성 미보장: Bell-Lapadula 모델은 기밀성에만 초점을 맞추고 있어, 데이터의 무결성은 보장하지 않습니다. 이를 보완하기 위해 Biba 모델과 같은 무결성 중심 모델이 별도로 필요합니다.

2. 가용성 문제: 엄격한 규칙으로 인해 정보 공유와 협업이 어려워질 수 있으며, 이는 시스템의 가용성을 저하시킬 수 있습니다.

3. 은닉 채널(Covert Channel) 문제: 모델 자체가 비공식적인 정보 전달 채널(은닉 채널)을 방지하지 못합니다. 예를 들어, 상위 보안 레벨의 사용자가 파일 존재 여부나 시스템 리소스 사용 패턴을 통해 하위 레벨 사용자에게 정보를 유출할 가능성이 있습니다.

4. 현대 시스템에 적용 한계: 클라우드 컴퓨팅, 분산 시스템, 모바일 환경과 같은 현대적 컴퓨팅 환경에서는 적용이 복잡해질 수 있습니다.

실제 활용 방안

정보보호 정책 수립

Bell-Lapadula 모델을 기반으로 한 정보보호 정책을 수립할 때는 다음 단계를 고려해야 합니다:

1. 보안 레벨 정의: 조직에 적합한 보안 레벨 체계 수립 (예: 일반-내부용-대외비-기밀)
2. 주체와 객체 분류: 모든 사용자(주체)와 정보 자산(객체)을 보안 레벨에 따라 분류
3. 접근 규칙 설정: ss-속성과 *-속성에 따른 접근 규칙 설정
4. 접근 제어 매트릭스 구성: 필요한 예외 케이스를 위한 상세 접근 제어 매트릭스 구성
5. 모니터링 체계 구축: 규칙 위반 시도를 감지하기 위한 모니터링 시스템 구현

현대 시스템에서의 적용 예시

flowchart TD
    A[데이터 분류] --> B[접근 제어 정책 설정]
    B --> C[기술적 구현]
    C --> D[정기적 검토 및 감사]

    subgraph "기술적 구현"
        C1[RBAC 시스템 구축]
        C2[암호화 적용]
        C3[접근 로깅 시스템]
    end

    C --> C1
    C --> C2
    C --> C3

클라우드 환경에서의 적용

1. 데이터 분류 태그 시스템: 클라우드 저장소의 모든 데이터에 보안 레벨 태그 지정
2. IAM(Identity and Access Management): 사용자 및 서비스 계정에 보안 레벨 할당
3. 접근 제어 정책: Bell-Lapadula 규칙에 따른 접근 제어 정책 설정
4. 암호화: 보안 레벨에 따른 차등 암호화 적용
5. 감사 로깅: 모든 접근 시도 로깅 및 분석

데이터베이스 시스템에서의 적용

1. 스키마 설계: 보안 레벨에 따른 테이블/칼럼 설계
2. 뷰(View) 활용: 사용자 보안 레벨에 따른 데이터 뷰 제공
3. 역할 기반 접근 제어: 보안 레벨과 연계된 데이터베이스 역할 정의
4. 로우 레벨 보안: 레코드별 보안 레벨 지정 및 접근 제어
5. 접근 감사: 모든 쿼리 로깅 및 분석

결론

Bell-Lapadula 모델은 40년이 넘는 역사에도 불구하고 여전히 정보보안의 기본 원칙으로 자리 잡고 있습니다. 주로 기밀성을 중시하는 군사 및 정부 환경에서 개발되었지만, 그 원칙은 현대 기업 환경에서도 중요한 지침이 됩니다.

다만, 현대 정보 시스템에서는 Bell-Lapadula 모델만으로는 충분하지 않으며, Biba 모델(무결성), Clark-Wilson 모델(상업적 환경), RBAC(Role-Based Access Control) 등 다른 보안 모델과 함께 통합적으로 적용하는 것이 바람직합니다. 특히 분산 시스템, 클라우드 컴퓨팅, 모바일 환경에서는 기존 모델을 확장하거나 재해석하여 적용하는 노력이 필요합니다.

정보 보안 전문가라면 Bell-Lapadula 모델의 기본 원리를 이해하고, 현대 환경에 맞게 적용할 수 있는 능력이 중요합니다. 이는 정보 보안의 근간을 이루는 핵심 지식이자, 다양한 보안 문제를 해결하는 데 필요한 사고의 기초가 됩니다.

Keywords

Bell-Lapadula Model, 접근제어 모델, Confidentiality, 기밀성, Simple Security Property, *-Property, 보안 레벨, 정보보안 정책, 접근제어 매트릭스, 다단계 보안