TCP 보안: SYN 플러딩 공격 방어 전략

TCP(Transmission Control Protocol)는 인터넷에서 데이터를 신뢰성 있게 전송하는 핵심 프로토콜입니다.
하지만 TCP의 연결 설정 과정(3-way 핸드셰이크)을 악용한 SYN 플러딩(SYN Flooding) 공격은
서버의 자원을 고갈시켜 서비스 거부(DoS, Denial of Service) 상태를 유발하는 심각한 보안 위협 중 하나입니다.

이 장에서는 SYN 플러딩 공격의 작동 원리, 주요 피해 사례, 그리고 이를 효과적으로 방어하기 위한 보안 기법을 심층적으로 다룹니다.

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📌 1. SYN 플러딩 공격의 이해

✅ 1) TCP 3-way 핸드셰이크 과정

TCP는 신뢰성 있는 연결을 보장하기 위해 3-way 핸드셰이크(Three-Way Handshake) 과정을 거쳐 연결을 설정합니다.

1️⃣ 클라이언트 → 서버: SYN(Synchronize) 패킷 전송

• 클라이언트가 서버에 연결을 요청하는 SYN 패킷을 보냄.

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

• 서버는 연결 요청을 확인하고, 응답 패킷(SYN-ACK)을 전송하며, 해당 세션을 메모리에 저장.

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

• 클라이언트가 최종 ACK 패킷을 보내면, 정상적인 연결이 성립됨.

✔ TCP는 이 과정을 통해 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하지만, 바로 이 특성이 SYN 플러딩 공격에 악용될 수 있음.

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✅ 2) SYN 플러딩 공격 원리

SYN 플러딩 공격은 TCP의 3-way 핸드셰이크 과정 중 마지막 ACK 패킷을 고의적으로 보내지 않는 방식으로 이루어집니다.

🔻 공격 과정

1️⃣ 공격자는 대량의 SYN 패킷을 목표 서버로 발송하여 지속적인 연결 요청을 발생.
2️⃣ 서버는 각 요청을 정상적인 연결로 인식하고, SYN-ACK 패킷을 응답하며, 해당 세션 정보를 메모리에 저장.
3️⃣ 그러나 공격자는 최종 ACK 패킷을 보내지 않음으로써, 서버의 연결 대기열을 가득 채워 정상적인 요청을 수용할 수 없도록 만듦.
4️⃣ 결국 서버의 리소스가 소진되어 정상적인 사용자 요청을 처리할 수 없는 상태(DoS)로 빠지게 됨.

✔ 결과적으로 웹사이트, API 서버, 온라인 서비스 등이 마비되며, 심각한 경제적 손실을 초래할 수 있음.

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✅ 3) SYN 플러딩 공격의 주요 피해 사례

💥 금융 기관 대상 공격

• 온라인 뱅킹 시스템이 SYN 플러딩 공격을 받아 사용자들이 로그인 및 금융 거래를 수행할 수 없는 상황 발생.

💥 대형 전자상거래 사이트 중단

• 공격자가 수십만 개의 SYN 패킷을 전송하여 쇼핑몰 웹사이트의 결제 시스템이 마비됨.

💥 클라우드 서비스 및 CDN 서버 공격

• 클라우드 서버가 방어 체계를 제대로 갖추지 않은 경우, 대규모 SYN 플러딩 공격으로 인해 서비스가 다운됨.

✔ SYN 플러딩 공격은 글로벌 IT 기업, 금융 기관, 전자상거래 플랫폼 등 다양한 분야에서 피해를 발생시키는 강력한 공격 방식임.

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🚀 2. SYN 플러딩 공격 방어 기법

SYN 플러딩 공격을 방어하기 위해서는 서버 리소스를 보호하고, 불필요한 트래픽을 차단하며, 네트워크 성능을 유지하는 전략이 필요합니다.
아래는 SYN 플러딩 공격을 효과적으로 차단할 수 있는 주요 보안 기법입니다.

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🔹 1) SYN 쿠키(SYN Cookies) 적용

• SYN 쿠키는 서버가 SYN 요청을 받을 때, 세션 테이블을 유지하지 않고도 클라이언트를 검증할 수 있도록 하는 보안 기법.
• 서버는 세션 정보를 메모리에 저장하는 대신, 암호화된 쿠키를 클라이언트에게 제공.
• 클라이언트가 최종 ACK 패킷을 보낼 때 이 쿠키를 포함하여 보내야 정상적인 요청으로 인정됨.

✔ SYN 쿠키를 사용하면, 서버의 메모리를 보호하면서도 정상적인 사용자 요청을 수락할 수 있음.

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🔹 2) 제한된 동시 연결 수 설정

• 한 IP 주소당 허용되는 동시 연결 수를 제한하여, 단일 공격자가 과도한 SYN 패킷을 전송하지 못하도록 방어.
• 예를 들어, 한 IP에서 10개 이상의 미완료 세션을 생성할 경우 차단.

✔ 불필요한 연결을 제한하여, 서버의 리소스를 보호할 수 있음.

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🔹 3) 방화벽(Firewall) 및 IDS/IPS 활용

• 방화벽(Firewall)과 침입 탐지 시스템(IDS), 침입 방지 시스템(IPS)을 활용하여 비정상적인 SYN 트래픽을 감지하고 차단.
• 특정 IP 또는 지역에서 비정상적인 SYN 요청이 발생하면 차단하여 공격을 방어 가능.

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

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🔹 4) 타임아웃 설정 조정

• SYN 요청에 대한 대기 시간을 줄여서 미완료 세션이 너무 오래 유지되지 않도록 조정.
• 예를 들어, 기본 타임아웃이 75초라면 이를 30초로 줄여 공격 효과를 제한.

✔ 불필요한 리소스 소모를 줄이고, 서버 가용성을 유지할 수 있음.

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🔹 5) 네트워크 트래픽 필터링

• iptables 또는 네트워크 장비를 이용하여 SYN 플러딩 트래픽을 감지하고 차단.
• 특정 국가나 IP 대역에서 발생하는 대량의 SYN 요청을 사전에 차단 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 보안 위협.
✅ SYN 쿠키, 방화벽 설정, 제한된 연결 수 설정 등의 보안 기법을 적용하면 효과적으로 방어 가능.
✅ 기업 및 서비스 제공자는 지속적인 네트워크 보안 모니터링을 통해 SYN 플러딩 공격을 예방해야 함.

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