보안과 효율성을 갖춘 네트워크 프로토콜: SSH, FTP, NTP

 

SSH - 암호화된 원격 접속 프로토콜

SSH(Secure Shell)는 보안에 취약한 텔넷을 대체하기 위해 개발된 원격 로그인 프로토콜로, 네트워크를 통한 안전한 통신을 보장합니다. SSH는 공개키 암호화 방식을 사용하여 통신을 암호화하고, 원격 접속을 안전하게 보호하는 데 중점을 두고 설계되었습니다.

 

공개키 암호화 방식의 원리
SSH와 HTTPS(HyperText Transfer Protocol Secure)에서는 암호화 통신을 위해 공개키 암호화 방식을 사용합니다. 일반적인 암호 방식은 양쪽이 동일한 공통키를 공유하는 반면, 공개키 암호화 방식에서는 공개키와 개인키라는 두 개의 키를 사용합니다. 이 두 키는 반드시 올바른 쌍으로 사용해야 하며, 공개키는 네트워크상에 공개되지만, 개인키는 비밀로 유지됩니다.
공개키로 암호화된 데이터는 해당하는 개인키 없이는 복호화할 수 없기 때문에, 이 방식은 데이터 전송의 보안을 강화하는 데 매우 효과적입니다. 송신자는 수신자의 공개키로 데이터를 암호화하여 전송하고, 수신자는 자신의 개인키를 사용하여 데이터를 복호화할 수 있습니다. 이러한 방식은 데이터의 기밀성을 보장할 뿐만 아니라, 전자 서명과 같은 응용 분야에서도 활용됩니다.

 

SSH 암호화 원리
SSH는 암호화 키를 생성하고 공유하는 방식에 따라 SSH1과 SSH2 두 가지 버전으로 구분됩니다. SSH1에서는 클라이언트가 서버에서 받은 공개키로 암호화한 공통키를 생성하고, 이를 서버로 전송합니다. 서버는 클라이언트로부터 받은 데이터를 자신의 개인키로 복호화하여 공통키를 생성한 후, 이후의 통신을 이 공통키로 암호화합니다.
SSH2에서는 디피-헬만(Diffie-Hellman) 키 교환 방식을 사용하여 보안성을 더욱 강화합니다. 이 방식은 양측이 개인키와 공개키를 생성한 후, 공개키를 서로 교환하여, 이를 기반으로 특수한 계산을 수행하여 동일한 계산 결과를 얻어 통신용 공통키를 생성합니다. 이 과정은 보안적인 측면에서 매우 안전하며, HTTPS와 같은 다른 프로토콜에서도 널리 사용됩니다.

FTP - 파일 송수신 프로토콜

FTP(File Transfer Protocol)는 호스트 간 또는 클라이언트와 서버 간에 파일을 전송하는 데 사용되는 프로토콜입니다. 네트워크상의 저장소에 액세스 할 때 주로 이용되며, 파일을 송수신하는 데 있어 기본적인 역할을 수행합니다.

 

파일 전송 기능 및 보안 문제
FTP는 파일 송수신에 사용되는 오래된 프로토콜로, 웹이나 파일 서버가 생기기 전부터 사용되었습니다. 클라이언트가 FTP 서버에 로그인하면, 서버에 있는 파일을 다운로드하거나 클라이언트의 파일을 업로드할 수 있습니다. FTP 서버에 접속하려면 계정을 만들어야 하며, 로그인할 때는 암호화되지 않은 정보를 사용하므로 보안에 취약합니다. 이러한 이유로 현재는 SFTP(Secure File Transfer Protocol)와 같은 암호화 통신이 가능한 프로토콜로 대체되고 있습니다.
FTP의 보안 문제는 특히 중요한데, 로그인 정보와 파일 전송 내용이 평문으로 전송되기 때문에 해커가 이를 가로채면 정보가 유출될 수 있습니다. 따라서 보안이 필요한 환경에서는 SFTP나 FTPS(FTP Secure)와 같은 암호화된 파일 전송 프로토콜을 사용하는 것이 권장됩니다.

 

액티브와 패시브 전송 모드
FTP는 두 개의 포트를 사용합니다: 세션을 관리하는 컨트롤 포트(TCP 21)와 파일을 전송하는 데이터 포트(TCP 20). 데이터 포트는 원래 서버 간 파일 전송에 사용되며, 클라이언트와의 파일 전송은 임의의 포트를 사용합니다. TCP 20을 사용하는 모드를 액티브 모드라고 하며, 클라이언트가 임의의 포트를 협상하는 모드를 패시브 모드라고 합니다. 이러한 두 가지 모드는 파일 전송 중에도 세션을 안정적으로 관리할 수 있도록 돕습니다.
액티브 모드에서는 클라이언트가 서버에 접속하여 데이터 포트를 설정하고, 서버가 클라이언트에게 파일을 전송합니다. 반면 패시브 모드에서는 클라이언트가 서버에 접속한 후, 서버가 임의의 포트를 할당하여 클라이언트와 데이터 전송을 수행합니다. 패시브 모드는 방화벽과 NAT(Network Address Translation) 환경에서 더 잘 작동합니다.

 

NTP - 시간 동기화 프로토콜

NTP(Network Time Protocol)는 호스트 간의 시간을 동기화하는 프로토콜입니다. 컴퓨터나 서버 내의 시간을 정기적으로 동기화하여, 전 세계의 호스트가 동일한 시간 기준으로 통신할 수 있도록 합니다.

 

컴퓨터 내 시간 동기화
각 컴퓨터나 서버는 내부에 시계를 가지고 있어, 이 시간을 기준으로 파일의 타임스탬프를 기록하거나 로그 파일의 시간 정보를 사용합니다. 그러나 시간이 지나면서 시계에는 오차가 발생할 수 있으며, 모든 컴퓨터가 정확히 설정되어 있는 것은 아닙니다. NTP는 은행 거래, 증권 거래 서버, 글로벌 전자상거래 사이트 등에서 필수적이며, 모든 서비스의 시간 동기화에 기여합니다.
NTP 서버는 클라이언트의 요청에 따라 현재 시간을 응답하며, 이 시간은 GPS의 시간 정보나 각 국가에서 관리하는 표준 시계(원자시계, 분자시계 등) 정보를 기반으로 합니다. 이를 통해 클라이언트는 NTP 서버가 제공하는 정확한 시간을 사용하여 자신의 내부 시계를 설정합니다.

 

NTP의 계층 구조
현재 인터넷에서 시간 동기화는 매우 중요하며, NTP 서버의 요청량은 방대합니다. 따라서 NTP 서버는 계층적으로 배치되어 있으며, 상위 서버를 Stratum 1이라고 합니다. Stratum 1 아래에는 Stratum 2, Stratum 3의 서버가 분기되어 연결되어 있습니다. 계층이 깊어질수록 시간 오차가 누적될 수 있지만, Stratum 2 이하의 서버는 이 오차를 예측하여 보정합니다.
일본에서는 NICT(정보통신 연구 기구)가 표준 시간을 결정하는 원자시계를 관리하며, 이러한 표준 시간은 NTP 서버를 통해 전 세계에 동기화됩니다. NTP의 계층 구조는 시간 동기화의 효율성과 정확성을 높이는 데 중요한 역할을 합니다.

SSH, FTP, NTP는 각각 원격 접속, 파일 전송, 시간 동기화에서 중요한 역할을 수행합니다. SSH는 안전한 원격 통신을 제공하고, FTP는 파일 송수신을 가능하게 하며, NTP는 전 세계의 컴퓨터가 동일한 시간을 유지하도록 돕습니다. 이러한 프로토콜들을 이해함으로써 네트워크 운영 및 관리에 필요한 기초 지식을 갖출 수 있으며, 현대 IT 환경에서의 문제 해결 능력을 향상할 수 있습니다. 각 프로토콜의 특성과 기능을 잘 활용하면, 보다 안전하고 효율적인 시스템을 구축할 수 있습니다.