방화벽과 NAT 네트워크 보안의 첫걸음 - 코딩과 함께 배우는 네트워크 9일차Firewall and NAT First Steps in Network Security - Learning Network with Coding Day 9
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들어가기 전에 🔗
지난 시간에는 데이터를 올바른 길로 안내하는 네트워크 장비들(라우터, 스위치, 허브)에 대해 배웠습니다.
오늘은 우리 집 문을 지키는 든든한 경비원처럼, 외부의 위험으로부터 우리 네트워크를 보호하는 첫 번째 방어선, 바로
방화벽(Firewall)
과 내부 네트워크의 주소를 효율적으로 관리하고 보안을 강화하는 데 도움을 주는 NAT(Network Address Translation)
에 대해 알아보겠습니다.
이 두 가지 기술은 안전한 인터넷 사용과 네트워크 관리에 있어 매우 중요한 역할을 합니다.방화벽 (Firewall) 🔗
방화벽은 미리 정해진 보안 규칙(정책)에 따라 네트워크를 통해 들어오고 나가는 데이터 트래픽을 감시하고 제어하는 시스템입니다.
쉽게 말해, 허가되지 않은 접근이나 악의적인 트래픽이 우리 네트워크(예: 집이나 회사의 내부 네트워크)로 들어오거나, 중요한 정보가 밖으로 새어나가지 않도록 막아주는
디지털 문지기
와 같습니다.방화벽은 외부의 해킹 공격, 악성 코드 감염, 정보 유출 등 다양한 위협으로부터 내부 네트워크와 시스템을 보호하는 데 핵심적인 역할을 합니다.
네트워크의 성벽, 방화벽
방화벽은 어떻게 동작할까요? 🔗
방화벽은 주로 다음과 같은 정보를 기반으로 트래픽을 허용하거나 차단합니다.
- 출발지 및 목적지 IP 주소특정 IP 주소에서의 접근을 허용하거나 차단합니다.
- 출발지 및 목적지 포트 번호특정 서비스(예: 웹 서비스 - 80번 포트, FTP 서비스 - 21번 포트)에 대한 접근을 제어합니다.
- 프로토콜TCP, UDP, ICMP 등 특정 프로토콜의 사용을 제어합니다.
- 패킷 내용 (심층 패킷 검사, DPI)일부 고급 방화벽은 데이터 패킷의 내용까지 검사하여 유해한 코드가 있는지 확인합니다.
이러한 규칙들은 정책 기반(Policy-based)으로 설정되며, 기본적으로
모든 것을 차단하고, 필요한 것만 허용한다
(Deny All, Permit by Exception) 또는 모든 것을 허용하고, 불필요한 것만 차단한다
(Permit All, Deny by Exception)는 두 가지 기본 전략 중 하나를 따릅니다.
(보안을 위해서는 전자가 더 권장됩니다.)방화벽의 종류 🔗
방화벽은 구현 방식이나 위치, 기능에 따라 다양하게 분류될 수 있습니다.
- 패킷 필터링 방화벽 (Packet Filtering Firewall)가장 기본적인 형태로, IP 주소와 포트 번호 같은 패킷 헤더 정보만을 보고 차단 여부를 결정합니다. 빠르지만 정교한 공격에는 취약할 수 있습니다. (OSI 3, 4계층에서 주로 동작)
- 상태 기반 방화벽 (Stateful Inspection Firewall)패킷 헤더 정보뿐만 아니라, 연결 상태(세션 정보)까지 추적하여 허용된 연결에서 오고 가는 패킷인지 판단합니다. 패킷 필터링보다 더 안전합니다.
- 애플리케이션 계층 방화벽 (Application Layer Firewall / Proxy Firewall)특정 애플리케이션 프로토콜(예: HTTP, FTP)의 내용까지 깊이 분석하여 보안 정책을 적용합니다. 가장 정교한 제어가 가능하지만, 처리 속도가 느릴 수 있습니다. (OSI 7계층에서 동작)
- 웹 방화벽 (WAF, Web Application Firewall)웹 애플리케이션에 대한 공격(예: SQL 인젝션, XSS)을 전문적으로 방어하는 데 특화된 방화벽입니다.
- 하드웨어 방화벽 vs. 소프트웨어 방화벽하드웨어 방화벽은 전용 장비 형태로 존재하며, 소프트웨어 방화벽은 컴퓨터 운영체제나 다른 소프트웨어에 포함된 형태로 제공됩니다. (예: 윈도우 방화벽)
NAT (Network Address Translation) 🔗
NAT는 'Network Address Translation'의 줄임말로, 네트워크 주소를 변환하는 기술입니다.
주된 목적은 하나의 공인 IP 주소(인터넷에서 유일하게 식별되는 주소)를 사용하여 여러 대의 컴퓨터가 있는 내부 사설 네트워크(예: 우리 집 공유기에 연결된 기기들)에서 인터넷에 접속할 수 있도록 하는 것입니다.
IPv4 주소가 부족해지면서 NAT 기술은 더욱 중요해졌습니다.
또한, 내부 네트워크의 IP 주소를 외부로부터 숨기는 부수적인 보안 효과도 제공합니다.
NAT 흐름도
NAT는 왜 필요하고 어떻게 동작할까요? 🔗
- IP 주소 절약공인 IP 주소는 한정되어 있고 유료인 경우가 많습니다. NAT를 사용하면 하나의 공인 IP 주소로 여러 장치가 인터넷을 사용할 수 있어 IP 주소를 아낄 수 있습니다.
- 보안 강화외부에서는 내부 네트워크의 실제 사설 IP 주소를 알 수 없기 때문에, 외부로부터의 직접적인 공격을 어렵게 만듭니다. (하지만 이것이 완벽한 보안을 의미하지는 않습니다.)
동작 원리
- 내부 네트워크의 컴퓨터(사설 IP 주소: 예
192.168.1.100)가 외부 인터넷으로 데이터를 보낼 때, NAT 장비(주로 공유기)는 출발지 IP 주소를 자신의 공인 IP 주소(예:203.0.113.10)와 특정 포트 번호로 변경하여 외부로 보냅니다. - 외부 서버로부터 응답이 돌아오면, NAT 장비는 이전에 기록해둔 포트 번호 매핑 정보를 보고 원래 요청을 보냈던 내부 컴퓨터(
192.168.1.100)에게 데이터를 정확히 전달해줍니다.
NAT의 유형 🔗
- 정적 NAT (Static NAT)사설 IP 주소와 공인 IP 주소를 일대일로 고정하여 매핑합니다. 주로 내부 네트워크의 특정 서버(예: 웹 서버)를 외부에서 항상 같은 공인 IP로 접근해야 할 때 사용됩니다.
- 동적 NAT (Dynamic NAT)여러 개의 공인 IP 주소 풀(Pool)을 두고, 내부 장치가 인터넷에 접속할 때마다 사용 가능한 공인 IP 주소를 동적으로 할당합니다. 사용이 끝나면 해당 공인 IP는 반납됩니다.
- PAT (Port Address Translation) / NAPT (Network Address Port Translation)가장 널리 사용되는 형태로, 하나의 공인 IP 주소와 여러 개의 포트 번호를 조합하여 다수의 사설 IP 주소를 매핑합니다. 우리가 흔히 사용하는 공유기가 이 방식을 사용합니다. (위의 동작 원리 설명이 PAT 방식입니다.)
포트 포워딩 (Port Forwarding) 🔗
기본적으로 NAT 환경에서는 외부에서 내부 네트워크의 특정 장치로 먼저 접속을 시작하는 것이 어렵습니다. (NAT 장비가 막기 때문)
하지만 내부 네트워크에 웹 서버나 게임 서버 등을 운영하고 외부에서 접속할 수 있게 하려면 어떻게 해야 할까요? 이때 사용하는 것이 바로
포트 포워딩
입니다.포트 포워딩은 NAT 장비(공유기)의 특정 포트로 들어오는 외부 요청을 내부 네트워크의 특정 사설 IP 주소와 포트 번호로 전달(포워딩)해주는 설정입니다.
예를 들어, 공유기의 공인 IP 주소의 8080번 포트로 들어오는 요청을 내부 웹 서버(사설 IP:
192.168.1.50)의 80번 포트로 연결해줄 수 있습니다.포트 포워딩의 보안 이슈 🔗
포트 포워딩은 편리하지만, 특정 포트를 외부로 개방하는 것이므로 보안에 신경 써야 합니다.
- 불필요한 포트 개방 최소화꼭 필요한 서비스의 포트만 개방하고, 사용하지 않는 포트 포워딩 설정은 제거해야 합니다.
- 강력한 비밀번호 사용포트 포워딩으로 접근 가능한 내부 서비스(예: NAS, CCTV)의 관리자 계정 비밀번호는 반드시 복잡하고 강력하게 설정해야 합니다.
- 소프트웨어 최신 상태 유지해당 서비스 소프트웨어의 보안 취약점이 발견될 수 있으므로 항상 최신 버전으로 업데이트해야 합니다.
- 방화벽 규칙과 함께 사용포트 포워딩 규칙을 설정할 때, 특정 IP 주소에서만 접근을 허용하는 등의 방화벽 규칙을 함께 적용하면 보안을 강화할 수 있습니다.
결론 🔗
오늘은 우리 네트워크를 안전하게 지키는 방화벽과, IP 주소를 효율적으로 사용하고 내부망을 보호하는 NAT에 대해 알아보았습니다.
방화벽은 정해진 규칙에 따라 네트워크 트래픽을 감시하고 제어하는 문지기 역할을 하며, 다양한 종류와 동작 방식을 가지고 있습니다.
NAT는 사설 IP 주소를 공인 IP 주소로 변환하여 여러 장치가 인터넷을 사용할 수 있게 하고, 포트 포워딩을 통해 외부에서 내부 서비스에 접근할 길을 열어주기도 합니다.
이러한 보안 기술들은 완벽한 방패가 될 수는 없지만, 안전한 네트워크 환경을 구축하기 위한 첫걸음이자 필수 요소입니다.
개발자로서 이러한 보안 개념을 이해하는 것은 자신이 만드는 서비스의 안전성을 높이는 데 기여할 수 있습니다.
다음 시간에는 네트워크 문제를 진단하고 분석하는 데 유용한 도구인 Wireshark를 활용한 패킷 캡처와 분석에 대해 알아보겠습니다.