이 [Network Security] tab에서는, 네트워크보안 강의 조교로 활동하면서 준비한 실습 과정 및 여러 소소한 팁들을 공유해보려고 한다.
우선 실습에 들어가기 전, VM(Virtual Machine)에 대해 알아보자.
What is a VM(Virtual Machine)?
위키백과에서는 다음과 같이 설명하고 있다.
"컴퓨팅 환경을 소프트웨어로 구현한 것, 즉 컴퓨터 시스템을 애뮬레이션(가상현실화)하는 소프트웨어다"
즉, 컴퓨터 시스템을 가상으로 구현한다는 것인데 아래 그림을 통해 조금 더 자세히 살펴보자.
Computer Structure를 살펴보면, 왼쪽은 우리가 일반적으로 사용하고 있는 Opreating System 환경을 보여준다.
Hardware(CPU, Memory, etc.) 위에 직접 OS가 설치되어 있으며, 해당 OS 위에서 Application(Web browser, etc.)이 실행되는 구조이다.
Application이 Hardware resource가 필요할 경우, 직접 접근할 수 없는 대신 OS에게 요청한다. 이때 syscall을 사용해 OS에게 Kernal 작업을 요청하고, OS는 Kernal mode로 전환하여 hardware에 직접 접근하여 명령을 수행한다. 작업 완료 후 OS가 User mode로 전환 후 해당 결과를 Application에 return 한다.
Computer structure 강의가 아니기 때문에 여기까지만 알아보고 오른쪽의 VM 구조에 대해 살펴보자.
현재 우리가 보편적으로 사용하고 있는 VM 방법은 CPU의 가상화 지원을 이용한 "전가상화" 방식이다
*전가상화란, VM의 전체(Full) 명령이 가상화되는 것으로 반드시 hardware의 지원(Intel VT, AMD-V)이 필요하다.
아래의 좋은 그림을 통해 쉽게 알아볼 수 있다.
다시 첫 번째 사진으로 돌아가자.
Hypervisor가 host OS와 hardware 사이에서 가상화(virtualization)를 수행하여 가상머신이 독립적으로 실행되고, 이로 인해 VM 위에 올라간 guest OS는 기존의 OS(Windows, Linux etc.)와 같이 별도의 수정 없이 가상 환경에서 실행된다.
정리하면, Hypervisor가 hardware 가상화 기술을 통해 guest OS가 직접 hardware에 접근하는 것처럼 동작하게 만든다는 것이다.
Hypervisor?
그럼, 이 Hypervisor라는게 무엇인가?
Hypervisor란, VM을 실행하고 관리하는 software로, host system의 physical hardware를 virtualization 하여 여러 개의 VM이 실행될 수 있도록 하는 software이다.
이 hypervisor는 2가지의 타입이 있다.
Type 1 Hypervisor (Bare-metal)
- 운영 체제 없이 직접 하드웨어 위에서 실행되는 하이퍼바이저.
- 예: VMware ESXi, Microsoft Hyper-V, Xen, KVM
- 성능이 뛰어나며 대규모 서버 환경에서 주로 사용됨.
Type 2 Hypervisor (Hosted)
- 기존 운영 체제 위에서 실행되는 하이퍼바이저.
- 예: VMware Workstation, VirtualBox, Parallels, QEMU
- 사용이 간편하며 개인 사용자나 소규모 개발 환경에서 주로 사용됨.
우리가 보통 사용하는 Hypervisor는 type 2로 실습으로 사용할 우리와 같이 개인 사용자나 소규모 개발 환경에서 주로 사용한다.
틀릴 수도 있지만, Type 1 같은 경우는 보통 기업과 같은 곳에서 서버 구축 시 많이 사용할 것으로 예상한다.
Practice
자. 이제 VM에 대해 간단하게 살펴 보았으니 실습을 진행해 보자.
본 실습에서는 VMware Workstation 17 Player (Non-commercial use only) version을 사용해 진행한다.
필자는 Mac 유저라 고민을 하다가 VMware가 흔히 많이 사용하는 Virtualbox 보다 속도, 최적화 측면에서 강점이 있다고 생각했고 결정적으로 교수님께서 추천해 주셔서 사용하였다.
실습을 위해 총 3개의 VM이 필요하다
- Windows XP (Server)
- Wireshark 1.10(구버전)
- APM Setup 7
- Ubuntu 24.04 (Client)
- net-tools, vim
- Ubuntu 24.04 (Attacker)
참고로 필자의 Host OS는 Windows 11 Pro x64 version이다.
Install VMware
무료 버전의 다운로드 링크가 공식 홈페이지에서 만료되었기에 아래 tistory 블로그를 통해 다운로드한다.
VMWare Workstation Player 17 (17.5.2) 무료 다운로드 우분투 (Ubuntu 24.04) 설치
***VMWare 우분투 설치 또는 부팅시 검은 화면이 나타나거나, 제대로 부팅이 안될 때(error) 부팅이 멈출때, 화면 깜박임 해결 방법 은아래 글에서 확인하세요....*** VMWare 우분투 설치 또는 부팅시 검
ckang.tistory.com
파일 링크는 아래와 같다.
VMware가 정상적으로 설치된 것을 확인할 수 있으며, 필자는 이미 실습을 진행하였기에 여러 VM이 존재하고 있는 모습이다.
Install ISO files
우리가 필요한 OS는 Windows XP, Ubuntu 24.04 이므로 해당 ISO file을 설치해야 한다.
Windows XP의 경우 아래 tistory 링크, Ubuntu의 경우는 Ubuntu 공식 웹사이트에서 설치해 준다.
Windows XP는 Professional SP3 / X86 version을 설치한다.
https://eatstar.tistory.com/37
[윈도우 XP] ISO 파일 다운로드 & 제품키 (한글판/영어판 32비트)
WINDOWS XP / Professional SP3 / X86제품키 : H93M4-R9D77-PQT48-HKB64-9RY6Q https://drive.google.com/file/d/1-4R9L43eZMc8NaOTXGxQux1l32Ry1bre/view?usp=sharing winXP_Professional_SP3_Korean_x86.iso drive.google.com 영문판: VCFQD-V9FX9-46WVH-K3C
eatstar.tistory.com
https://ubuntu.com/download/desktop
Download Ubuntu Desktop | Ubuntu
Ubuntu is an open source software operating system that runs from the desktop, to the cloud, to all your internet connected things.
ubuntu.com
정상적으로 다운로드된 것을 확인할 수 있다.
Setting VM
먼저 Windows XP VM부터 생성해 보자.
VMware에서 "Create a New Virual Machine"을 선택해 New Virtual Machine Wizard를 열어준다.
설치한 ISO file을 "Installer disc image file (iso)" 부분에 Browse... 를 눌러 설치한 ISO file을 선택한다.
Windows XP를 VM이 제대로 인식한 것을 확인할 수 있다.
Windows product key를 비워두고 Next >를 누른다
Easy installation을 위해 product key가 필요하다는 말인데 안 넣어도 easy 하니까 Yes 눌러주자.
VM name을 지정해 주고 Next > 눌러준다.
Disk Capacity를 설정하는 부분인데 보통 recommended size로 설정하면 된다.
허나 설정하기 전, 본인의 empty disk storage가 얼마인지 확인 후 설정하자.
최종 설정 화면이 나온다. 확인 후 Finish를 눌러 VM을 생성한다.
설정한 boot iso가 동작하며 설치 과정을 수행하는 것을 확인할 수 있다.
여기서 포맷은 host OS가 아닌 우리가 할당한 Windows XP의 storage(40GB)를 포맷 후 설치하는 중이므로 안심해도 된다.
설치 과정 중인데, 남은 시간: 약 39분 을 보고 지레 겁먹지 말고 약 10분 정도 기다리면 완료된다.
여담으로 Windows XP는 2001년 10월 25일 출시되었기 때문에 저 당시 컴퓨터에서는 그 정도 시간이 소요되었을 듯하다.
우리가 설치한 Windows XP iso file의 product key를 입력해 주자.
Product key : H93M4-R9D77-PQT48-HKB64-9RY6Q
32, 64 bit 차이로 인해 발생하는 문제인 듯하다.
확인을 눌러 넘겨주자. 아무 문제없다.
설치 완료 후, VMware Tools를 자동으로 설치하는 것을 확인할 수 있는데 설치가 완료될 때까지 기다리면 자동으로 재부팅된다.
VMware Tools는 VMware에서 제공하는 기본 Tool인데 drag-and-drop (복사, 붙여 넣기), 공유 폴더 등의 기능을 제공한다. 이후 실습에서 공유 폴더가 필수적이기 때문에 이러한 창이 안 뜨는 경우, 안타깝게도 새로운 VM을 하나 더 생성하길 권장한다.
필자도 처음에 해당 화면이 안 뜨고 새로운 VM을 생성하였을 때 해당 문제가 해결되었다.
좌측 상단 Player -> Manage에 "Reinstall VMware Tools.."가 떠있으면 설치가 완료된 것이니 넘어가면 된다.
Install VMware Tools라고 되어 있는 경우에는 내가 경험했을 때에는 설치가 불가능한 상태이니 아쉽겠지만.. 재설치를 권장한다.
공유 폴더를 사용해야 하는 이유를 설명하자면, Windows XP의 경우 Internet을 통한 파일 설치가 불가능하다.
Microsoft 사에서 2014년 4월 8일 자로 Windows XP에 대한 지원을 중단하였고, Internet Explorer도 2022년 6월 15일에 중단되었기에 XP에서 웹사이트 접근이 아예 불가능하다.
따라서 외부 장치에서 파일을 XP로 옮겨줘야 되는데, 그럼 우리가 고려할 수 있는 방법은 2가지가 있다.
- 공유 폴더(Shared Folder)를 통해 파일 전송
- USB 드라이브를 통해 파일 전송
USB 드라이브의 경우 외부 장치가 필요하기 때문에 필자는 조금 더 편리한 "공유 폴더 사용" 방법을 택하였다.
하지만, 사용이 편리하다고 했지 공유 폴더 설정이 편리하다고 한 적은 없기 때문에 여러 시행착오를 겪은 쉽지 않은 공유 폴더 설정 과정을 알아보도록 하자.
Setting Up a Shared Folder in Windows XP
우선 host OS(Windows 11)에서 설정을 먼저 해줘야 한다.
원하는 위치에 폴더 생성 후, "공유(S)"를 눌러준다.
필자는 이미 공유가 활성화된 상태이기 때문에 공유됨이라는 문구와 네트워크 경로에 표시가 되어 있는 것을 확인할 수 있다.
공유 대상 선택 후, "공유(H)"를 선택한다.
"선택한 폴더 공유(S)" 체크 박스에 체크 후 확인을 누른다.
이후 다시 VMware 홈 화면으로 돌아가서 Windows XP VM을 우클릭 후 "Settings..."를 누르자.
좌측 상단 "Options" tab에 들어가 "Shared Folders" 항목을 선택 후 Disabled를 "Always enabled"로 변경하고 "Map as a network drive in Windows guests" 체크박스를 체크한다. 이후 Folders 상자 밑 "Add..."를 눌러 Add Shared Folder Wizard를 실행한다.
Next >를 눌러준다.
Browse... 를 눌러 전에 host OS에서 공유 설정을 마친 공유 폴더의 위치를 선택 후 Next >를 눌러준다.
"Enable this share" 체크 박스 체크 후 Finish 눌러 설정을 완료한다.
제대로 인식된 것을 확인할 수 있다.
다시 Windows XP VM으로 돌아가서,
시작 -> 내 컴퓨터 directory를 통해 위 화면에 진입한다.
위에 잘 보이는 "공유 문서" 폴더는 아무 상관없으니 가볍게 무시하자.
기타 위치 -> 내 네트워크 환경을 통해 위 화면에 진입한다.
아무것도 안 뜬다고 당황하지 말고 네트워크 작업 -> 네트워크 연결 보기를 선택한다.
위에 보이는 Network adapter을 우클릭해 속성 탭에 들어가자.
"Microsoft 네트워크용 클라이언트"가 선택된 상태에서 "설치(N)..."을 눌러주자.
"프로토콜" 선택 후 "추가(A)"를 누른다.
"NWLink IPX/SPX/NetBIOS 호환 트랜스포트 프로토콜" 선택 후 확인을 눌러주면, 일정 시간 후 설치가 완료되어 창이 닫히게 되고 닫기를 눌러 설정 완료 후 재부팅을 해주자.
아까 봤던 화면을 아래 directory를 따라 이동해 주자.
시작 -> 내 컴퓨터 -> 기타 위치 -> 내 네트워크 환경 -> 네트워크 작업 -> 네트워크 연결 보기
도구(T) -> 네트워크 드라이브 연결(N)... 을 누르면
이렇게 설정 창이 뜨면 "찾아보기(B)..."를 누른다.
VMware 공유 폴더 -> vmware-host -> Shared Folders directory의 공유 폴더를 선택 후 "확인"을 누른다.
정상적으로 공유 폴더 "'vmware-host₩Shared Folders'의 공유 폴더 (S:)"가 생성된 것을 확인할 수 있다.
이제 공유 폴더 설정은 완료되었다.
Install required applications on a Windows XP VM
실습을 위해 Windows XP VM에 설치해야 할 프로그램들은 위에서 살펴봤다시피 아래 2가지이다.
- Wireshark 1.10(구버전)
- APM Setup 7
Wireshark의 경우 최신 버전 및 1.12 버전 이상이 Windows XP에서 지원을 하지 않기 때문에 version 1.10을 설치해 준다.
https://www.wireshark.org/download/win32/all-versions/
Index of /download/win32/all-versions
www.wireshark.org
위 링크에서 "Wireshark-win32-1.10.0.exe"를 설치해 host OS에 저장하자.
추가로 APM Setup 7 파일도 아래 파일을 내려받아 설치해 주자.
분할 압축된 상태이기 때문에 파일 3개 전부 다운로드 후 .zip 파일을 압축 해제 해주면 실행파일이 압축 해제된다.
이 두 실행 파일을 host OS에서 생성한 공유 폴더에 넣어준다.
Windows XP VM으로 돌아와서 공유 폴더를 눌러 해당 폴더 안으로 진입하면,
드디어 우리가 힘들게 설정한 공유 폴더의 존재 이유를 알 수 있는데, 이렇게 파일을 옮겨 놓으면 XP에서도 별다른 조치 없이 파일을 쉽게 설치가 가능하다.
실행 파일을 눌러 설치를 진행해 주자.
APM Setup7에 대해 간단히 설명하면, Windows 환경에서 Apache, PHP, MySQL을 한 번에 설치하고 쉽게 설정할 수 있도록 만든 올인원 패키지이다. 세 가지 요소에 대한 약어로 구성되어 있는데, 각 구성 요소에 대한 간단한 설명은 다음과 같다.
| Apache | 웹 서버 (HTTP 서버), 클라이언트 요청을 처리하고 웹 페이지 제공 |
| PHP | 서버 사이드 스크립팅 언어, 동적 웹 페이지 제작 가능 |
| MySQL | 관계형 데이터베이스 관리 시스템 (RDBMS), PHP와 연동하여 데이터 저장 및 관리 |
| phpMyAdmin | MySQL 관리를 위한 웹 인터페이스 도구 |
즉, APM Setup 7은 Web server 환경 구축을 위해 사용되는 도구이다.
cmd(명령 프롬프트)에 들어가 아래 명령어를 입력함으로써 해당 Web server 가 작동 중인지 확인해 보자.
netstat -an |findstr 80
현재 Windows XP에서 포트 80(HTTP)이 열려 있으며 Apache Web server가 동작 중인 것을 확인할 수 있다.
Network connection 상태를 확인하는 명령어인 "netstat"에 현재 열려 있는 모든 포트와 연결을 표시하는 매개변수 "-a", IP 주소와 포트 번호를 숫자로 출력하는 "-n" 매개변수를 준다. 이후 파이프(|) 기호를 통해 앞 명령어(netstat -an)의 출력을 뒤 명령어(findstr 80)로 전달한다. findstr 80은 출력된 결과 중 포트 80이 포함된 줄만 필터링하여 표시하는 명령어이다.
Internet explorer의 URL에 "localhost"를 입력하면 해당 화면이 뜨는데, 이를 통해 Web server가 제대로 작동하는 것을 확인할 수 있다.
이제 WIndows XP에서의 모든 준비는 완료되었다.
Ubuntu VM을 설정해 보자.
sudo apt-get update #패키지 목록 최신 상태 유지
sudp apt-get upgrade #설치된 패키지 최신 버전으로 업데이트
sudo apt-get install net-tools -y #net-tools 설치
sudo apt-get install vim -y #vim 설치
terminal을 열고 해당 명령어들을 입력하여 필요한 도구들을 설치해 주자.
앞으로 Ubuntu를 다루다 보면 자주 보게 될 텐데, apt-get은 Debian 및 Ubuntu 계열의 Linux 배포판에서 패키지를 관리하는 명령어이다. 이를 통해 소프트웨어를 설치, 업데이트, 삭제 및 관리할 수 있는데 필자가 가장 강점이라고 생각하는 부분은 의존성을 자동으로 해결해서 이외의 필요한 패키지도 함께 설치해 준다. 뭐 요즘 패키지 관리자들이 기능으로 가지고 있는 거긴 한데, 수동으로 이 작업해보면 음.. 정말 끔찍하다.
net-tools는 네트워크 관련 명령어로르 포함하는 패키지이다. 보통 아래 명령어들을 주로 사용한다.
- ifconfig → 네트워크 인터페이스 확인 및 설정 (ip addr로 대체)
- netstat → 네트워크 연결 상태 확인 (ss로 대체)
- route → 라우팅 테이블 확인 (ip route로 대체)
- arp → ARP 테이블 관리
- hostname → 호스트명 확인
vim은 텍스트 편집기로 사실상 없으면 안 되는 도구이다.
vi improved의 약어로 vi의 확장 버전인데 요즘은 보통 vi을 많이 쓴다.
매개변수-y를 뒤에 붙여준 이유는, 패키지 설치 시 "계속하시겠습니까? [Y/n]"라는 메시지에 자동으로 "Y(yes)"라는 응답을 편리하게 부여하기 위해 사용하였다.
Network Setting
이제 VM을 네트워크 환경을 설정해줘야 하는데, 우리가 실습에 사용할 네트워크 환경의 구조도는 아래와 같다.
Attacker PC는 다음 실습 시간에 사용할 예정이니 무시하면 된다.
라우터에 Server와 Client가 연결되어 있는 상황인데, 외부 인터넷은 연결이 안 되는 상태이다.
우선 네트워크 환경을 구성하기 전, VMware, Virtualbox, Parallels desktop etc. 의 VM에서 기본적으로 제공하는 네트워크 모드에 대해 알아보자.
크게 NAT, Bridged, Host-only 3가지가 있다.
NAT(Network Address Translation)
VM이 host OS의 네트워크를 공유하는 설정이다.
VM에서 나가는 모든 네트워크 트래픽이 host의 IP 주소를 통해 routing 된다.
VM은 외부 네트워크에 직접 연결되지 않고(외부에서 직접적인 접근 불가, 포트포워딩 설정 필요), 내부적으로 별도의 사설 IP 주소를 할당받아 사용한다.
NAT를 통해 VM이 외부와 통신할 수 있으며, 일반적으로 인터넷 사용이 필요한 경우나 보안이 중요한 환경에서 주로 사용된다. VM이 외부에서 직접 접근되지 않도록 보호하는 것이다.
Bridged Network
VM이 host PC의 실제 네트워크 어댑터를 통해 물리적인 네트워크에 직접 연결되는 방식이다.
VM은 실제 네트워크의 다른 장치들과 동일한 네트워크 대역의 IP 주소를 할당받으며 외부 장치뿐만 아니라, 실제 네트워크에 연결된 다른 장치들과 직접 통신 가능하다.
VM을 독립적인 네트워크 장치처럼 동작하게 하여 서버(Web or DB Server)처럼 운영하거나 다른 장치들과 상호작용해야 할 때 사용한다.
Host-Only Network
VM이 host와만 통신할 수 있으며, 외부 네트워크(Internet)와는 단절, 즉 VM끼리만 통신할 수 있도록 독립적인 가상 네트워크를 생성하는 방식이다.
Internet or 물리적인 네트워크와 연결되지 않기 때문에 internet을 사용할 수 없고, 당연하겠지만 외부 장치에서도 VM에 접근 불가하다.
기본적으로 VM을 설치하게 되면 NAT로 설정이 되어 있는데, 위에서 살펴본 것처럼 host PC의 network을 같이 쓰는 상태이고 인터넷이 사용 가능한 상태이다. 따라서 Ubuntu에서 이루어졌던 모든 설치 과정들이 정상적으로 진행되었던 것이다.
우리가 실습 시 사용할 네트워크는 Host-Only Network로, 이는 앞으로 우리가 여러 네트워크 공격을 실습할 때 혹시나 외부로 해당 공격이 발생되는 것을 미연에 방지하게 위해서 해당 설정을 사용해 독립적인 네트워크 환경 구성 후 실습을 진행한다.
정보보안은 보안 윤리가 매우 중요하며, 허가받지 않은 환경에서 그 환경에 가용성, 무결성, 기밀성 등을 침해하는 불법 행위는 절대로 수행해서는 안된다는 것을 명심하자.
자! 이제 모든 설치 과정은 끝이 났다.
본격적으로 실습을 진행해 보자.
Let's Practice!
우선 Windows XP에서 "ipconfig", Ubuntu에서는 "ifconfig" 명령어를 통해 VM의 현재 IP 주소를 확인해 보자.
각각 Windows XP - "192.168.211.128", Ubuntu - "192.168.211.130"이 router에 의해 할당된 것을 확인할 수 있다.
현재 Windoes XP에서는 Web server가 80 포트에서 가동되고 있는 상태임을 명심하자.
Wireshark를 실행시키면 위와 같은 초기 화면이 뜨게 되는데, Start를 눌러 해당 network adapter(로컬 영역 연결)의 패킷을 살펴보자.
이처럼 Windows XP VM의 네트워크 상에 오가는 여러 패킷들을 확인할 수 있다.
Ubuntu에서 wget 명령어를 통해 Windows XP VM의 Web server에 Http request를 보내보자.
wget http://[웹 서버의 IP 주소]
우리가 ipconfig로 확인한 Windows XP의 IP 주소는 "192.168.211.128"이었으므로 해당 부분에 이 주소를 입력해 주자.
wget http://192.168.211.128
*주의해야 할 점은 XP의 Wireshark에서 캡처가 진행중일 때 해당 명령어를 입력해 http 연결을 수립하여야 캡쳐가 가능하다.
Ubuntu VM, 즉 Client 측에서 Web server로의 TCP 연결이 수립되며 과정 중, Web server의 html 파일을 전송받은 것을 확인할 수 있다.
Windows XP의 Wireshark에서도 Web server와 Client가 통신한 것을 확인할 수 있다.
HTTP는 TCP 기반이므로 오고 간 패킷에서 Protocol type이 TCP로 분석되어 있는 것을 확인할 수 있다.
여담으로, Wireshark는 단순 패킷 캡처뿐만 아니라 패킷을 특정 패턴을 활용해 분석 후 파싱까지 해주는 매우 친절한 녀석이다.
내가 TCP/IP protocol 구조 사진 중 가장 좋아하는 그림이다.
HTTP는 보다시피 TCP 기반이고 TCP/IP 기준 4 Layer에 속한다. (OSI 7 Layer에서는 Application Layer)
TCP에 대해서는 다음 실습시간에 제대로 분석해 보자.
Web server로부터 200 OK 응답을 받아 요청한 파일이 정상적으로 전송된 모습을 확인할 수 있다.
Ubuntu, 즉 Client 측에서도 정상적으로 수행된 것을 확인할 수 있는데 "index.html" 파일이 제대로 수신되어 저장된 것을 확인할 수 있다.
해당 파일을 클릭해 보면, 우리가 전에 구성했던 Web server의 초기화면을 정상적으로 받아온 것을 확인할 수 있다.
*오류가 있을 수 있으니 학습 용도로 사용 혹은 공유할 경우 출처 표시 및 사실 확인이 필요함을 알립니다.