TCP 보안: SYN 플러딩 공격 방어 전략

TCP(Transmission Control Protocol)는 인터넷에서 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하는 핵심 프로토콜입니다.
그러나 이러한 특성을 악용하는 다양한 사이버 공격이 존재하며, 그중에서도 SYN 플러딩(SYN Flooding) 공격은
네트워크 자원을 과부하 상태로 만들어 서비스 거부(DoS, Denial of Service) 상태를 유발하는 대표적인 공격 방식입니다.

이 장에서는 SYN 플러딩 공격의 원리, 주요 피해 사례, 그리고 이를 방어하기 위한 다양한 보안 기법을 자세히 다루겠습니다.

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📌 1. SYN 플러딩 공격의 이해

SYN 플러딩은 TCP의 3-way 핸드셰이크 과정을 악용하여 서버의 자원을 고갈시키는 공격입니다.
이를 효과적으로 방어하지 않으면 웹사이트, API 서버, 온라인 서비스 등이 마비될 수 있으며, 지속적인 장애로 인해 경제적 피해도 발생할 수 있습니다.

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✅ 1) TCP 3-way 핸드셰이크 과정

TCP 연결은 다음과 같은 3단계 과정을 거쳐 설정됩니다.

1. 클라이언트 → 서버: SYN(Synchronize) 패킷 전송

   • 클라이언트가 서버에 연결을 요청하는 초기 패킷(SYN)을 보냄.

2. 서버 → 클라이언트: SYN-ACK(Synchronize-Acknowledge) 응답

   • 서버는 연결 요청을 받아들이고, 응답 패킷(SYN-ACK)을 전송.
   • 동시에 서버는 해당 연결을 세션 테이블에 임시 저장(메모리 할당).

3. 클라이언트 → 서버: ACK(Acknowledge) 패킷 전송 → 연결 완료

   • 클라이언트가 최종적으로 ACK 패킷을 보내면 연결이 완전히 성립됨.

✔ 정상적인 TCP 연결은 클라이언트가 최종 ACK 패킷을 보냄으로써 완성됨.

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✅ 2) SYN 플러딩 공격 원리

SYN 플러딩 공격은 클라이언트가 고의적으로 마지막 ACK 패킷을 보내지 않는 방식으로 작동합니다.

🔻 공격 과정

1️⃣ 공격자는 대량의 SYN 패킷을 서버로 전송하여 지속적으로 연결 요청을 발생시킴.
2️⃣ 서버는 각 요청을 정상적인 연결로 인식하고 SYN-ACK 패킷을 응답하며, 해당 세션을 메모리에 저장함.
3️⃣ 그러나 공격자는 최종 ACK 패킷을 보내지 않음으로써, 서버의 세션 테이블을 채우고 자원을 고갈시킴.
4️⃣ 정상적인 클라이언트가 새로운 연결을 시도해도 서버가 새로운 요청을 수용할 수 없는 상태(DoS)로 빠지게 됨.

✔ 결과적으로 정상적인 사용자는 서버에 접속할 수 없으며, 서비스가 마비됨.

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✅ 3) SYN 플러딩 공격의 주요 피해 사례

💥 금융 기관 대상 공격

• 온라인 뱅킹 서비스가 SYN 플러딩 공격을 받아 고객이 로그인 및 계좌 조회를 할 수 없는 상황 발생.

💥 대형 웹사이트 및 전자상거래 서비스 중단

• 공격자가 수백만 개의 SYN 패킷을 보내, 서버가 과부하 상태에 빠지면서 사이트가 다운됨.

💥 클라우드 서비스 대상 DDoS 공격

• 클라우드 서버의 방어 체계가 취약할 경우, 대규모 SYN 플러딩 공격이 발생하면 가용 리소스가 빠르게 소모되어 장애가 발생.

✔ SYN 플러딩 공격은 광범위한 피해를 초래할 수 있으므로, 사전에 강력한 방어 전략이 필요함.

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🚀 2. SYN 플러딩 공격 방어 기법

SYN 플러딩 공격을 효과적으로 방어하기 위해 다양한 보안 기법이 존재합니다.
이러한 기법들은 서버의 리소스를 보호하고, 불필요한 트래픽을 차단하며, 네트워크 성능을 유지하는 데 도움을 줍니다.

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🔹 1) SYN 쿠키(SYN Cookies) 적용

• SYN 쿠키는 서버가 SYN 요청을 받을 때 세션 테이블을 저장하지 않고도 클라이언트를 검증할 수 있도록 하는 기법.
• 서버가 메모리 대신 암호화된 쿠키를 클라이언트에게 응답 값으로 제공.
• 클라이언트가 최종 ACK 패킷을 보낼 때, 쿠키를 포함하여 전송하면 정상적인 요청인지 여부를 확인할 수 있음.

✔ SYN 쿠키를 활용하면, 서버의 메모리를 보호하면서도 정상적인 사용자의 연결을 유지 가능.

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🔹 2) 제한된 동시 연결 수 설정

• IP 주소당 허용 가능한 최대 연결 수를 제한하여, 단일 공격자가 과도한 SYN 패킷을 보내지 못하도록 조치.
• 예를 들어, 한 IP 주소에서 10개 이상의 미완료 세션을 생성할 경우 차단.

✔ 불필요한 연결을 최소화하고, 정상적인 사용자의 접속을 보호할 수 있음.

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🔹 3) 방화벽(Firewall) 및 IDS/IPS 활용

• 방화벽(Firewall) 및 침입 탐지 시스템(IDS), 침입 방지 시스템(IPS)을 활용하여 이상 트래픽을 감지하고 차단.
• 일반적으로 SYN 플러딩 공격은 특정 패턴을 가지므로, 비정상적인 다량의 SYN 요청을 탐지하면 즉시 차단 가능.

✔ 실시간 트래픽 모니터링을 통해 이상 징후를 신속하게 감지하고 대응 가능.

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🔹 4) 타임아웃 설정 조정

• SYN 요청에 대한 대기 시간을 줄여서, 미완료 세션이 너무 오래 유지되지 않도록 설정.
• 예를 들어, 일반적인 연결 요청의 타임아웃이 75초라면, 이를 30초로 줄이면 공격자의 효과를 제한할 수 있음.

✔ 불필요한 리소스 소모를 줄이고, 서버의 가용성을 유지하는 데 도움을 줌.

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🔹 5) 네트워크 트래픽 필터링

• iptables 또는 네트워크 장비를 이용하여 의심스러운 트래픽을 사전에 차단.
• 특정 국가나 지역에서 발생하는 대량의 SYN 요청을 차단하여 공격을 완화 가능.

✔ 실제 예시 (iptables 설정)

iptables -A INPUT -p tcp --syn -m limit --limit 10/s --limit-burst 20 -j ACCEPT

• 위 설정은 1초에 10개 이상의 SYN 패킷이 들어오면 자동으로 차단하는 규칙.

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🔥 3. 결론: SYN 플러딩 공격 방어의 중요성

✅ SYN 플러딩 공격은 TCP의 3-way 핸드셰이크 구조를 악용하여 네트워크를 마비시키는 심각한 위협.
✅ SYN 쿠키, 방화벽, 제한된 연결 설정 등 다양한 보안 기법을 적용하면 효과적으로 방어 가능.
✅ 기업 및 서비스 제공자는 지속적인 보안 모니터링을 통해 SYN 플러딩 공격을 예방해야 함.

💡 강력한 방어 전략을 구축하면 SYN 플러딩 공격으로 인한 피해를 최소화하고, 안정적인 네트워크 환경을 유지할 수 있습니다! 🚀"