차량 내부 통신의 구조와 보안 필요성
현대 자동차는 각기 다른 기능을 수행하는 다수의 전자제어장치(ECU, Electronic Control Unit)로 구성되며, 이들 간의 유기적인 통신을 통해 차량을 제어한다. 엔진 제어, 브레이크, 조향, 인포테인먼트, 운전자 보조 시스템 등 거의 모든 차량 기능이 ECU 간 데이터 교환을 통해 운영되며, 이 과정은 차량 내부 네트워크(CAN, LIN, FlexRay, Ethernet 등)를 기반으로 구성된다. 이러한 구조는 효율성과 통합 제어라는 장점을 제공하지만, 동시에 보안상의 위협에 취약하다는 단점을 안고 있다. 차량이 외부 통신망에 연결되거나, 진단 포트를 통해 접근이 가능해지면 악의적인 공격자가 ECU 간 통신을 가로채거나 변조할 가능성이 생긴다. 예를 들어 외부에서 브레이크 제어 ECU로 위조된 신호를 전송하거나, 엔진 제어 신호를 차단할 수 있다면 이는 바로 물리적인 사고로 이어질 수 있다. 이 같은 위협은 단순한 해킹 문제를 넘어, 실제 사고와 생명에 직결되는 심각한 결과를 초래할 수 있다. 이에 따라 최근에는 차량 내 통신에 대해 보안성을 확보하기 위한 기술이 필수적으로 적용되고 있으며, 차량 제조사와 부품 공급사 모두 ECU 간의 통신 보안 강화를 핵심 과제로 삼고 있다. 차량용 보안 통신 기술은 기존 IT 분야의 네트워크 보안 기술과 유사한 원칙을 따르되, 실시간성, 연산 자원 제약, 전력 소비 등 차량 특성에 맞춰 설계된다. 특히 빠른 응답이 필수적인 제어 신호의 경우, 고속 암호화 기술과 경량화된 인증 프로토콜이 요구된다. 이러한 배경 속에서 차량용 보안 아키텍처가 정립되고 있으며, ECU 간 메시지 보호는 차량 전체의 신뢰성 확보에 핵심적인 역할을 한다.
ECU 간 보안 통신 기술의 구조와 인증 방식
차량 ECU 간 보안 통신은 기본적으로 세 가지 보안 요소를 기반으로 한다. 첫째, 메시지의 무결성 보장. 둘째, 송신자의 신원 인증. 셋째, 메시지 내용의 기밀성 유지다. 이를 구현하기 위해 차량 네트워크 내에서는 전용 보안 통신 프로토콜이 적용되며, 주로 MAC(Message Authentication Code), 대칭 키 기반 암호화, ECU 간 키 공유 체계가 사용된다. 메시지 무결성은 송신된 메시지가 전송 중에 변경되지 않았음을 보장하는 방식이다. 이를 위해 HMAC(Hash-based Message Authentication Code)나 CMAC(Cipher-based MAC) 방식이 사용되며, 송신자는 메시지에 MAC를 추가해 전송하고, 수신자는 동일한 키와 알고리즘으로 MAC를 검증해 변경 여부를 확인한다. 송신자 인증은 메시지를 보낸 ECU의 신뢰성을 확인하는 절차다. 차량 내 네트워크는 일반적으로 신뢰 기반 구조이기 때문에, 인증되지 않은 ECU가 데이터를 송신할 수 없도록 제한해야 한다. 이를 위해 ECU 간 사전 공유된 키 기반 인증이나, 보안 부팅 과정을 통해 ECU의 정당성을 확인하는 구조가 설계된다. 특히 암호화된 펌웨어나 Secure Boot는 소프트웨어 위변조를 방지하는 핵심 요소다. 기밀성 유지는 외부 공격자가 통신 내용을 열람하지 못하도록 하는 보호 메커니즘이다. AES(Advanced Encryption Standard) 기반의 대칭키 암호화가 주로 사용되며, CAN-FD나 이더넷 기반 네트워크에서는 TLS, IPSec과 같은 경량화된 보안 프로토콜이 적용될 수 있다. 특히 차량용 Ethernet에서는 MACsec 등 레이어2 보안 기술이 주목받고 있다. 차량 내에서 이 모든 보안 기능을 구현하려면 ECU 간 키 관리 체계가 필요하다. 현재 차량용 보안 키 관리는 주로 Pre-shared Key 기반으로 구성되며, 점차적으로 HSM(Hardware Security Module)을 통한 안전한 키 저장과 연산 구조가 적용되고 있다. 또한 차량 제조 초기부터 각 ECU에 고유한 키가 탑재되며, OTA 업데이트 과정에서도 안전하게 인증을 진행할 수 있는 보안 부트스트랩 체계가 필요하다. AUTOSAR에서는 보안 관련 모듈로 SecOC(Secure Onboard Communication)을 정의하고 있으며, 이는 ECU 간 메시지에 MAC를 적용하여 인증 기능을 추가하는 표준 구조다. 이를 통해 메시지 송수신 과정에서 위변조 가능성을 최소화하고, ECU 간 신뢰성을 유지할 수 있게 된다.
차량 보안은 ECU 통신에서 시작된다
자율주행, 커넥티비티, 원격 진단 등 현대 차량 기술이 진화할수록 차량 내부의 데이터 흐름은 더욱 복잡하고 다양해지고 있다. 이 모든 데이터를 실시간으로 주고받는 ECU 간 통신이 외부 공격에 노출될 경우, 차량은 단순한 성능 저하를 넘어 심각한 안전 위협에 직면하게 된다. 따라서 ECU 간 보안 통신은 차량의 신뢰성을 유지하는 가장 기본적인 전제 조건이다. 보안 통신 기술은 단순히 암호화 알고리즘의 문제를 넘어서, 시스템 설계 초기 단계부터 보안을 고려한 구조적 접근이 필요하다. 키 관리, 인증 체계, 실시간 처리 구조, 연산 성능까지 종합적으로 설계되어야 하며, 이를 위해 자동차 전용 보안 모듈(HSM), 보안 프로토콜(SecOC, TLS), 안전 부팅(Secure Boot) 등이 일관된 체계로 적용되어야 한다. 또한 차량 보안은 단일 ECU의 보호에 그치지 않고, 전체 네트워크의 보안성을 종합적으로 유지하는 것이 중요하다. ECU 간 통신을 신뢰할 수 있을 때, 각 기능이 안전하게 작동하고, 원격 업데이트, 클라우드 연결, 차량 간 통신(V2X) 등도 안전하게 운영될 수 있다. 향후에는 보안 통신 구조가 더욱 고도화되어, 동적 키 교환, 양방향 인증, 침입 탐지 기능까지 포함된 통합 보안 플랫폼이 차량 내부에 기본 탑재될 전망이다. 차량 보안의 출발점은 바로 ECU 간 통신의 보호이며, 이를 통해 신뢰할 수 있는 차량 전장 시스템의 기반이 마련될 수 있다.