정보보안의 원리
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정보보안의 원리 · 방향 3
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첫걸음요청 하나가 여러 겹의 봉투를 입는다
당신이 브라우저에서 출판사의 문서 서비스 주소를 입력합니다. 브라우저는 어떤 자료를 달라는 요청을 만들지만, 케이블이나 무선 신호는 “책 제목”의 뜻을 모릅니다. 요청을 바이트로 표현하고, 어느 프로그램에 보낼지 구별하고, 어느 네트워크를 거칠지 정하고, 당장 연결된 이웃에게 신호를 전달하는 일이 필요합니다. 이 서로 다른 책임을 층으로 나누어 이해하면 통신이 막히거나 의심스러울 때 어디부터 볼지 정할 수 있습니다.
프로토콜은 서로 통신하는 쪽이 따르는 메시지 형식과 처리 규칙입니다. 요청 바이트 앞에 목적과 전달에 필요한 정보를 붙이는 것을 캡슐화라고 합니다. 그 앞부분의 제어 정보를 헤더, 실제로 실어 나르는 부분을 페이로드라고 부릅니다. 어떤 계층에서 페이로드인 것이 상위 계층에서는 헤더와 내용을 모두 포함할 수 있습니다. 따라서 “패킷의 내용”이라는 말도 어느 층을 보고 있는지에 따라 범위가 달라집니다.
응용 프로그램의 요청이 TCP를 이용한다면 TCP 헤더에는 포트와 순서 등의 정보가 붙고, 그 바깥 IP 헤더에는 출발지와 목적지 IP 주소 등의 정보가 붙습니다. 이 IP 패킷을 이더넷으로 보낼 때는 이웃에게 전달할 MAC 주소 등이 담긴 프레임으로 감쌉니다. 받는 쪽에서는 각 층이 자기 정보를 읽고 적절한 다음 처리로 넘깁니다. 계층별로 다루는 전달 단위를 PDU라고 하며, TCP 세그먼트·IP 패킷·이더넷 프레임처럼 이름을 구분하면 어느 헤더를 말하는지 분명해집니다.
| OSI 계층 | 주요 질문 | 살펴볼 기능 |
|---|---|---|
| 7 응용 | 무슨 서비스를 요청하는가 | HTTP·DNS 등 응용 통신 규칙 |
| 6 표현 | 자료를 어떤 형식으로 읽는가 | 표현·인코딩·압축 등의 형식 |
| 5 세션 | 대화를 어떻게 조직하는가 | 대화의 설정·관리·동기화 |
| 4 전송 | 어느 통신 끝점에 어떤 전달을 제공하는가 | TCP·UDP와 포트 |
| 3 네트워크 | 다른 네트워크의 목적지로 어떻게 가는가 | IP 주소와 경로 |
| 2 데이터 링크 | 연결된 구간에서 누구에게 넘기는가 | 프레임·MAC 주소 |
| 1 물리 | 비트를 어떤 신호로 전달하는가 | 전기·광·무선 신호 |
OSI 7계층은 역할을 나누는 참조 모델입니다. 실제 인터넷의 TCP/IP 모델은 보통 응용·전송·인터넷·링크 계층으로 설명하며, 교육 목적에 따라 물리 계층을 따로 나누기도 합니다. 서로 다른 모델을 한 칸씩 정확히 일치시키려는 것이 목적은 아닙니다. 실제 프로토콜은 여러 기능을 묶기도 합니다. 예를 들어 웹의 로그인 세션과 OSI의 세션 계층, TCP 연결은 같은 말이 아니며, 암호화를 쓴다는 이유만으로 모든 보안 프로토콜을 하나의 고정 층에 밀어 넣을 필요도 없습니다.
함께 따라가기 · 같은 요청을 세 관찰 지점에서 보기
노트북의 브라우저가 라우터를 거쳐 문서 서버로 요청합니다. 아직 NAT나 터널은 없는 단순 경로를 가정합니다.
브라우저에서는 요청할 자료와 응답 결과를 봅니다. 운영체제의 전송 계층에서는 어떤 출발지·목적지 포트의 통신인지 봅니다. 네트워크에서는 어느 IP 목적지로 보내는 패킷인지 봅니다. 서로 다른 설명이 같은 통신의 서로 다른 측면입니다.
노트북과 첫 라우터 사이에서는 이웃에게 전달할 MAC 주소를 사용합니다. 라우터가 다른 링크로 넘길 때는 그 링크에 맞는 새 프레임을 만듭니다. IP의 최종 목적지가 원격 서버라 해도 첫 프레임의 목적 MAC은 대개 첫 라우터입니다.
웹 요청이 실패하면 케이블·주소·경로·전송 연결·응용 응답을 나누어 확인합니다. 링크가 연결되어 있다는 사실은 웹 로그인이 성공한다는 증거가 아니며, 포트에 연결되었다는 사실도 요청의 권한이 허용되었다는 뜻은 아닙니다.
깨달음계층은 암기할 일곱 이름보다, 같은 통신을 서로 다른 책임과 관찰 단위로 나누는 도구입니다.
이 방향의 수치와 출력은 원리를 보여 주기 위해 만든 예시입니다. 192.0.2.0/24, 198.51.100.0/24, 203.0.113.0/24는 문서용 IPv4 주소 범위입니다. 그림에서 외부 서버 역할을 맡더라도 실제 공인 서비스를 뜻하지 않습니다. 사설 주소로 만든 내부망도 가상의 격리 환경을 가정합니다. 목적지의 주소와 실험 조건을 분명히 해야 그림 속 계산과 실제 운영망의 관찰을 혼동하지 않습니다.
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