시그널 포렌식: 암호화된 비밀의 문을 여는 방법 (기술적 심층 분석)

서론: 왜 시그널 포렌식은 어려운 과제인가?

에드워드 스노든이 사용하며 유명해진 시그널(Signal) 메신저는 현존하는 가장 강력한 보안 메신저 중 하나로 손꼽힙니다. 모든 메시지와 통화에 기본으로 적용되는 **종단간 암호화(End-to-End Encryption, E2EE)**는 메시지를 보내는 사람과 받는 사람 외에는 그 누구도, 심지어 시그널 서버조차 내용을 들여다볼 수 없게 만듭니다. 이러한 철통같은 보안은 사용자에게는 최고의 프라이버시를 제공하지만, 디지털 포렌식 수사관에게는 거대한 장벽으로 다가옵니다.

범죄 수사나 보안 사고 분석 과정에서 시그널 메시지가 결정적인 증거가 될 수 있지만, "시그널은 포렌식이 불가능하다"는 인식이 널리 퍼져 있습니다. 하지만 이는 절반만 맞는 이야기입니다. 사건과 관련하여 고객님께서 포렌식 작업을 의뢰하셨기에, 저는 제가 사용할 수 있는 모든 디지털 포렌식 기술을 동원하여 사실관계에 근거한 디지털 증거를 확보하는 데 온 힘을 쏟을 것입니다. 분명 시그널 포렌식은 극도로 어려운 작업이지만, 특정 조건이 충족된다면 암호화된 데이터의 봉인을 해제하고 의미 있는 증거를 추출하는 것이 가능합니다.

본 블로그 글에서는 시그널 포렌식의 기술적 원리를 깊이 파고들어, 어떠한 조건에서 어떻게 분석이 이루어지는지 구체적으로 설명하고자 합니다.

 

---

핵심은 단말기 확보와 암호화 키 추출

네트워크 상에서 전송되는 시그널 메시지를 가로채는 것은 사실상 의미가 없습니다. 강력한 **시그널 프로토콜(Signal Protocol)**에 의해 암호화되어 있기 때문입니다. 따라서 시그널 포렌식의 핵심은 데이터가 암호화되지 않은 상태로 존재하는 '단말기' 자체를 물리적으로 확보하는 것에서 시작됩니다.

사용자가 메시지를 읽는 순간, 암호문은 복호화되어 화면에 표시됩니다. 그리고 이 메시지 데이터는 단말기 내부에 암호화된 데이터베이스 파일 형태로 저장됩니다. 즉, 포렌식의 목표는 이 로컬 데이터베이스를 복호화하는 암호화 키(Encryption Key)를 단말기 내에서 찾아내는 것입니다.

---

시그널 데이터는 어디에 어떻게 저장되는가?

시그널은 분석 대상 운영체제(OS)에 따라 데이터베이스와 암호화 키를 다른 경로에 저장합니다.

1. 안드로이드 (Android)

• 암호화된 데이터베이스:
  • ' /data/data/org.thoughtcrime.securesms/databases/signal.db '
  • 이 파일은 SQLCipher라는 강력한 암호화 모듈을 통해 AES-GCM 방식으로 암호화된 SQLite 데이터베이스입니다.
• 암호화 키 정보:
  • 암호화 키는 안드로이드의 보안 저장소인 **안드로이드 키스토어(Android Keystore)**에 저장됩니다. 키의 별칭(alias)은 일반적으로 'USERKEY_SignalSecret' 입니다.
  • 키스토어의 키를 직접 추출하는 것은 매우 어렵지만, 포렌식 도구들은 특정 취약점이나 기법을 통해 이 키에 접근합니다.
  • 데이터베이스 복호화를 위해서는 키스토어에서 추출한 키 외에, 추가적인 정보가 필요합니다. 이 정보는 다음 파일에 저장되어 있습니다.
    • ' /data/data/org.thoughtcrime.securesms/shared_prefs/org.thoughtcrime.securesms_preferences.xml '
    • 이 XML 파일 내의 'pref_database_encrypted_secret' 항목에 저장된 값을 키와 함께 조합해야 최종적으로 데이터베이스를 복호화할 수 있습니다.

2. iOS

• 암호화된 데이터베이스:
  • ' /private/var/mobile/Containers/Shared/AppGroup/[UUID]/grdb/signal.sqlite '
  • [UUID]는 앱 설치 시 생성되는 고유 식별자입니다.
• 암호화 키 정보:
  • 암호화 키는 Apple의 안전한 키 관리 시스템인 **iOS 키체인(Keychain)**에 저장됩니다.
  • 키체인에 접근하기 위해서는 반드시 '전체 파일 시스템(Full File System, FFS)' 추출이 필요합니다. checkm8과 같은 하드웨어 취약점을 이용한 추출 방식이 주로 사용됩니다. 논리적 백업(iTunes 백업 등)으로는 키체인 데이터를 얻을 수 없어 시그널 분석이 불가능합니다.

3. 데스크톱 (Windows)

• 데이터베이스:
  • ' C:\Users\[사용자명]\AppData\Roaming\Signal\sql\db.sqlite '
• 암호화 키 정보:
  • 데스크톱 버전은 모바일보다 상대적으로 분석이 용이합니다. 암호화 키가 'config.json' 파일 안에 평문으로 저장되어 있기 때문입니다.
  • 키 파일 경로: ' C:\Users\[사용자명]\AppData\Roaming\Signal\config.json '

---

시그널 포렌식 분석 절차 (Technical Workflow)

시그널 데이터베이스를 성공적으로 복호화하기 위한 기술적 절차는 다음과 같습니다.

1. 증거 수집 (Acquisition):
   • 가장 중요한 단계입니다. 대상 스마트폰의 전원을 끄지 않은 상태(Live 상태)에서 물리적 이미징 또는 전체 파일 시스템(FFS) 획득을 시도합니다. 이는 삭제되지 않은 데이터뿐만 아니라, 암호화 키가 저장된 키스토어/키체인 영역에 접근하기 위해 필수적입니다.
   • 상용 포렌식 장비인 Cellebrite UFED, Magnet AXIOM, Belkasoft Evidence Center 등이 이 과정을 지원합니다.
2. 암호화 키 추출 (Key Extraction):
   • 획득한 파일 시스템 이미지에서 앞서 언급된 경로를 기반으로 암호화 키 저장소를 찾습니다.
   • Android: 키스토어 영역에서 'USERKEY_SignalSecret'을 추출하고, preferences.xml 파일에서 필요한 값을 확보합니다.
   • iOS: 키체인 파일을 분석하여 시그널 데이터베이스 암호화에 사용된 키를 추출합니다.
3. 데이터베이스 복호화 (Database Decryption):
   • 추출한 암호화 키와 관련 정보를 사용하여 'signal.db' 또는 'signal.sqlite' 파일의 암호화를 해제합니다.
   • 이 과정은 상용 포렌식 도구에 의해 자동화될 수도 있고, 숙련된 분석가가 Python 스크립트나 관련 라이브러리(e.g., PySQLCipher)를 사용하여 수동으로 진행할 수도 있습니다.
4. 데이터 분석 및 보고 (Analysis & Reporting):
   • 복호화된 SQLite 데이터베이스는 일반적인 데이터베이스 뷰어(DB Browser for SQLite 등)나 포렌식 도구를 통해 열어볼 수 있습니다.
   • 주요 분석 대상 테이블:
     • sms, mms: 메시지 본문, 타임스탬프, 발신/수신 정보, 첨부 파일 정보 등이 혼재되어 저장됩니다. 시그널 메시지뿐만 아니라 일반 SMS/MMS 기록이 함께 있을 수 있어 구분이 필요합니다.
     • recipient, contacts: 대화 상대방의 전화번호, 프로필 이름 등 연락처 정보가 저장됩니다.
     • attachments: 주고받은 이미지, 영상, 문서 파일 등의 경로와 메타데이터를 확인할 수 있습니다.
   • 분석 결과를 기반으로 시간대별 대화 내용을 재구성하고, 연락처, 통화 기록 등의 아티팩트를 추출하여 보고서를 작성합니다.

---

포렌식 도구의 역할과 한계

Cellebrite Physical Analyzer, Belkasoft Evidence Center, Magnet AXIOM과 같은 메이저 디지털 포렌식 솔루션들은 최신 버전에서 시그널 자동 복호화 및 분석 기능을 지원하고 있습니다. 이러한 도구들은 FFS 이미징부터 키 추출, 데이터베이스 복호화, 시각적 대화 내용 재구성까지 일련의 과정을 자동화하여 분석가의 작업을 크게 덜어줍니다.

하지만 이러한 도구들도 만능은 아닙니다.

• 획득 실패: 최신 보안 패치가 적용된 스마트폰의 경우, FFS 이미징 자체가 불가능할 수 있습니다.
• 앱 업데이트: 시그널 앱이 업데이트되면서 데이터 저장 방식이나 암호화 매커니즘이 변경되면 기존 포렌식 도구가 이를 지원하지 못할 수 있습니다.
• 사라지는 메시지: '사라지는 메시지(Disappearing Messages)' 기능으로 설정된 시간 이후에 삭제된 메시지는 데이터베이스에서도 제거되므로 복구가 매우 어렵습니다. 다만, 삭제 직후 빠르게 이미징했다면 데이터베이스의 미할당 영역(Unallocated Space)이나 저널 파일(e.g., -wal, -shm)에 흔적이 남아있을 가능성도 배제할 수는 없습니다.

---

결론: 불가능은 없다, 다만 조건이 까다로울 뿐

시그널 포렌식은 더 이상 '불가능'의 영역이 아닙니다. 암호화된 단말기의 잠금을 해제하고, 전체 파일 시스템을 성공적으로 획득할 수 있다면, 암호화 키를 추출하여 저장된 메시지를 복호화하고 분석하는 것이 기술적으로 가능합니다.

결국 시그널 포렌식의 성패는 강력한 종단간 암호화를 깨는 것이 아니라, 데이터가 평문으로 존재하는 단말기의 보안을 어떻게 우회하고, 그 안에서 암호 해독의 열쇠를 찾아내느냐에 달려있습니다. 이는 수사관과 포렌식 분석가에게는 끊임없이 진화하는 기술에 대응해야 하는 어려운 도전 과제이며, 동시에 디지털 증거의 마지막 퍼즐 조각을 맞추기 위한 중요한 열쇠가 될 것입니다.