VPN은 어떻게 작동하나요?

가상 사설망 또는 VPN은 사용자의 디바이스와 원격 서버 사이에 암호화된 터널을 생성하여 인터넷을 통한 데이터 전송을 보호합니다. 

여기에는 보안 네트워크 구성, 사용자 액세스 인증, 보호 터널 설정, 연결 유지 및 종료가 포함됩니다. VPN은 데이터를 암호화하여 권한이 없는 사용자가 액세스할 수 없도록 함으로써 회사 리소스에 대한 안전한 원격 액세스를 가능하게 합니다.

1. 사전 연결 설정

인프라 및 구성 요소 개요

기업 가상 사설망(VPN) 는 VPN 서버 또는 게이트웨이, 클라이언트 소프트웨어, 기본 네트워크 인프라의 조정된 기능에 의존합니다.

VPN 게이트웨이는 네트워크의 엣지에 위치합니다. 기업 내부 네트워크와 외부 디바이스 간의 가교 역할을 하며 데이터 트래픽에 대한 보안 조치를 구현합니다. 직원 장치에 설치된 클라이언트 소프트웨어가 VPN 연결을 시작하고 VPN 게이트웨이와의 지속적인 통신을 처리합니다. 네트워크 인프라에는 네트워크 무결성을 유지하고 데이터 흐름을 원활하게 하는 라우터, 스위치, 방화벽이 포함됩니다.

구성 및 정책 설정

VPN을 통해 인터넷에 연결하기 전에 따라야 할 일련의 단계가 있습니다. 초기 VPN 구성에는 신중한 설정이 필요합니다.

관리자는 보안 정책과 액세스 규칙을 정의하여 트래픽 흐름을 관리하고 사용자 권한을 지정할 수 있습니다. 여기에는 보안 통신 프로토콜을 설정하고, 강력한 암호화 표준을 선택하고, 암호화된 VPN 트래픽이 따를 네트워크 경로를 구성하는 것이 포함됩니다.

액세스 규칙은 VPN을 통해 연결할 때 어떤 사용자가 어떤 네트워크 리소스에 액세스할 수 있는지 지정하도록 설정합니다. 이를 통해 직원에게 적절한 수준의 네트워크 액세스 권한을 부여하고 회사 데이터와 개인 정보를 안전하게 보호할 수 있습니다.

2. 시작 단계

사용자 인증

사용자 인증은 VPN 시작 단계의 시작입니다. 이 프로세스는 네트워크에 액세스하려는 사용자의 신원을 확인합니다. 신뢰할 수 있는 인증 기관에서 발급한 인증서는 사용자 디바이스의 적법성을 확인합니다.

다중 인증은 사용자가 두 개 이상의 인증 요소를 제공하도록 요구하여 보안 계층을 추가합니다. 여기에는 암호, 물리적 토큰 또는 생체 인증이 포함될 수 있습니다. Active Directory와 같은 디렉터리 서비스는 자격 증명 관리를 중앙 집중화하고 액세스 정책을 적용하여 인증된 사용자만 네트워크에 액세스할 수 있도록 합니다.

인증 프로세스는 로컬 네트워크와 더 넓은 인터넷 모두에서 무단 액세스로부터 보호합니다.

클라이언트-서버 핸드셰이크

인증에 성공하면 클라이언트와 서버는 핸드셰이크 프로토콜을 시작합니다. 이 단계에서는 클라이언트와 서버가 사용할 VPN 보안 프로토콜 버전에 대해 합의하는 버전 협상이 이루어집니다. 또한 암호화 알고리즘과 키 교환 방법을 결정하는 암호 제품군을 선택합니다.

핸드셰이크를 통해 클라이언트와 서버 모두 안전한 통신 채널을 구축하는 데 필요한 자격 증명과 암호화 기능을 갖추게 됩니다. 이는 사용자와 인터넷 서비스 제공업체(ISP), 그리고 VPN 서버에 이르기까지 암호화된 연결에서 이루어지는 모든 후속 데이터 교환의 기반이 됩니다.

3. 터널 설정

프로토콜 선택 및 보안 고려 사항

클라이언트-서버 핸드셰이크가 완료되면, 이제 VPN 터널 설정으로 초점이 이동합니다. 터널링 프로토콜은 안전한 데이터 통과를 지원하는 핵심입니다. 클라이언트와 서버 모두 보안 요구 사항과 네트워크 기능에 맞는 터널링 프로토콜(예: IPsec 또는 L2TP)에 동의합니다. 터널링 프로토콜 선택에 따라 보안 수준, 기존 인프라와의 호환성, 방화벽 및 NAT(네트워크 주소 변환기)를 통과할 수 있는 기능이 결정됩니다.

키 교환 및 암호화 메커니즘

프로토콜 선택 후 보안 채널의 생성은 키 교환으로 시작됩니다. 이러한 교환에는 종종 Diffie-Hellman(DH) 알고리즘이 선택됩니다. 이는 인터넷을 통해 키 자체를 전송할 필요 없이 두 당사자 간에 키를 안전하게 생성하고 공유할 수 있는 방법을 제공합니다. 이 메커니즘에서는 클라이언트와 서버가 모두 임시 키 쌍(개인 키와 공개 키)을 생성하고 공개 키를 서로 교환합니다. 그런 다음 양쪽 모두 수신한 공개 키를 자신의 개인 키와 결합하여 공유 비밀을 생성합니다.

키 크기가 더 큰 고급 DH 그룹을 사용하면 보안을 더욱 강화할 수 있습니다. 또한 AES와 같은 암호화 알고리즘을 사용하여 공유된 비밀을 암호화하여 또 다른 보안 계층을 제공합니다. 일부 구현에서는 완전 순방향 비밀성(PFS)을 사용하여 하나의 키가 손상되더라도 이후의 모든 키가 손상되지 않도록 합니다.

보안 채널은 클라이언트와 기업 네트워크 간의 모든 통신에서 데이터 기밀성과 무결성을 유지하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 보안 채널이 설정되면 데이터 트래픽을 위한 보호 터널 역할을 합니다. 이렇게 하면 터널을 통해 전송된 민감한 정보가 암호화되어 복호화 키 없이는 누구도 액세스할 수 없게 됩니다.

4. 데이터 전송

IP 주소 할당 및 네트워크 통합

보안 채널이 설정된 후에는 클라이언트를 네트워크에 통합하는 데 있어 IP 주소 할당이 핵심입니다. 각 VPN 클라이언트에는 지정된 풀의 IP 주소가 할당되며, 이는 패킷을 적절한 목적지로 전송하는 데 매우 중요합니다. IP 주소 할당을 통해 클라이언트 디바이스가 기업 네트워크에 효과적으로 참여할 수 있습니다. 이를 통해 클라이언트는 설정된 권한 및 정책에 따라 리소스에 액세스할 수 있습니다.

데이터 전송 성능 최적화

이 단계에서는 데이터 전송의 효율성이 가장 중요합니다. VPN 프로토콜은 압축과 같은 메커니즘을 통합하여 처리량을 개선하고 지연 시간을 줄임으로써 네트워크 성능을 최적화할 수 있습니다. 터널링 프로토콜의 선택은 연결 속도와 안정성에 영향을 줄 수 있습니다. PPTP(지점 간 터널링)와 같은 프로토콜은 더 빠른 속도를 제공하지만 보안이 낮고, OpenVPN과 같은 프로토콜은 속도와 보안의 균형을 더 잘 맞출 수 있습니다.

패킷 스위칭 및 라우팅

데이터 패킷이 VPN을 통해 이동하는 방식은 고성능 연결을 유지하는 데 매우 중요합니다. 패킷 스위칭 기술을 통해 동적 패킷 라우팅이 가능합니다. 이는 네트워크 혼잡 및 실시간 상황 변화와 같은 요인을 고려한 것입니다. 동적 접근 방식은 다양한 네트워크 수요에도 불구하고 VPN이 안정적이고 효율적인 연결을 유지할 수 있도록 합니다.

무결성 및 개인정보 보호 보장

데이터 패킷이 전송 준비가 완료되면 외부 간섭으로부터 효과적으로 격리된 보안 터널을 통해 이동합니다. 이러한 개인정보 보호는 단순히 잠재적인 도청자로부터 데이터를 숨기는 것만이 아닙니다. 또한 패킷 무결성을 유지하여 전송 중에 통신의 일부가 변경되지 않도록 보장합니다.

터널 끝에서 VPN 서버는 들어오는 패킷을 처리합니다. 데이터를 해독하고 캡슐화를 제거하여 원본 데이터를 기업 네트워크 내에서 의도한 목적지로 전달합니다.

5. 네트워크 라우팅 및 리소스 액세스

트래픽 라우팅 방법: 분할 대 전체 터널링

VPN 기술은 클라이언트 트래픽을 기업 네트워크로 라우팅하는 두 가지 주요 방법, 즉 분할 터널링과 전체 터널링을 제공합니다.

분할 터널링을 사용하면 기업 외 트래픽에 대해 사용자 디바이스로 직접 인터넷에 접속할 수 있습니다. 이렇게 하면 회사 네트워크의 대역폭을 절약할 수 있습니다. 하지만 트래픽이 기업 방화벽 및 기타 보안 조치의 혜택을 받지 못하기 때문에 보안 위험이 발생할 수 있습니다.

풀 터널링은 목적지에 관계없이 모든 클라이언트 트래픽을 VPN을 통해 회사 네트워크로 라우팅합니다. 이렇게 하면 모든 데이터가 회사 보안 정책의 적용을 받지만 대역폭 사용량 증가와 잠재적인 네트워크 혼잡이 발생할 수 있습니다.

액세스 제어 및 네트워크 정책

VPN을 통한 네트워크 리소스에 대한 액세스는 ACL(액세스 제어 목록)과 네트워크 정책을 통해 규제됩니다. ACL은 개체에 대한 액세스 권한이 부여된 사용자 또는 시스템 프로세스와 지정된 개체에 대해 허용되는 작업을 정의하는 규칙 집합입니다. ACL의 각 항목은 대상과 작업을 지정합니다(예: 사용자가 파일을 읽을 수는 있지만 수정할 수는 없도록 허용할 수 있습니다).

네트워크 정책은 사용자 역할, 디바이스 규정 준수 상태 및 기타 요인에 따라 약관을 추가로 지정할 수 있습니다. 권한이 있는 사용자만 민감한 회사 리소스에 액세스할 수 있도록 하고, 해당 리소스에 액세스할 수 있는 조건을 정의합니다. 이러한 조치는 기업 네트워크를 보호하고 민감한 데이터에 대한 무단 액세스를 방지하는 데 핵심적인 역할을 합니다.

네트워크 라우팅 및 리소스 액세스의 전략적 구성은 기업 VPN 설정에서 운영 효율성과 보안의 균형을 맞추는 데 매우 중요합니다. 기업은 적절한 터널링 방법과 엄격한 액세스 제어를 통해 디지털 자산의 생산성과 보호를 모두 보장할 수 있습니다.

6. 지속적인 연결 관리

무결성 검사 및 데이터 보호 메커니즘

VPN의 지속적인 연결 관리는 네트워크 링크의 지속적인 보호와 안정성을 보장합니다. 데이터 무결성을 위해 VPN 프로토콜은 체크섬 및 시퀀스 번호와 같은 메커니즘을 통합합니다.

체크섬은 데이터 패킷의 바이트 합에서 파생된 값으로, 전송 후 오류를 감지하는 데 사용됩니다. 수신자가 계산한 체크섬이 발신자의 체크섬과 일치하면 전송 중에 데이터가 변조되지 않았음을 확인합니다.

시퀀스 번호는 패킷의 올바른 순서를 유지하는 데 도움이 됩니다. 이렇게 하면 오래된 메시지를 다시 전송하여 잠재적으로 커뮤니케이션을 방해하거나 무단 액세스를 용이하게 하는 리플레이 공격을 방지할 수 있습니다.

연결 안정성 및 제어 메시지

VPN 연결은 하트비트와 킵얼라이브 메시지를 사용하여 안정적으로 유지됩니다.

하트비트는 연결이 활성화되어 있는지 확인하기 위해 한 장치에서 다른 장치로 보내는 정기적인 신호입니다. 하트비트가 반환되지 않으면 연결에 잠재적인 문제가 있다는 신호이므로 수정 조치를 취하라는 메시지가 표시됩니다.

킵얼라이브 메시지도 비슷한 용도로 사용됩니다. 실제 데이터가 전송되지 않을 때에도 연결 상태를 유지하기 위해 미리 정의된 간격으로 전송됩니다. 유휴 시간 초과로 인해 연결이 끊어져 회사 네트워크에 대한 액세스가 중단될 수 있기 때문에 VPN의 경우 이는 매우 중요합니다.

이러한 점검과 메시지를 통해 데이터 무결성과 기밀성을 보호하면서 변화하는 네트워크 상황에 맞게 동적으로 조정할 수 있습니다. 보안이 취약할 수 있는 공용 Wi-Fi 네트워크에서 기업 커뮤니케이션을 위한 안정적이고 안전한 채널을 만드는 데 기여합니다.

7. 연결 종료

해체 프로세스 및 안전한 폐쇄

연결 종료는 통신 세션의 안전한 종료를 보장하는 중요한 단계입니다.

사용자의 VPN 클라이언트가 서버에 세션 종료 신호를 보내거나 비활성 상태 또는 사용자 로그아웃으로 인해 서버 자체가 종료를 시작하면 종료 프로세스가 시작됩니다. 이 신호는 터널의 폐쇄를 확인하는 일련의 메시지를 시작합니다. 그런 다음 VPN 소프트웨어는 제어된 일련의 단계를 사용하여 터널을 해체합니다. 해체에는 종료 패킷을 전송하여 VPN 터널의 양쪽 끝이 세션 종료를 승인하도록 하는 것이 포함됩니다.

세션 정리는 종료 후 중요한 단계입니다. VPN 서버는 세션과 관련된 임시 데이터가 삭제되는 동안 IP 주소와 같은 모든 할당된 리소스가 해제되도록 합니다. 이렇게 하면 향후 연결을 위해 VPN 서비스의 무결성과 보안이 유지됩니다.

세션 로깅은 감사 및 규정 준수 목적의 기록을 유지하는 데 중추적인 역할을 합니다. 로그는 연결 시간, 데이터 전송량, 사용자 활동에 대한 세부 정보를 제공할 수 있습니다. 이러한 기록은 종종 보안 감사를 위해 검토되어 기업 정책의 준수 여부를 확인합니다. 또한 위반을 나타낼 수 있는 비정상적인 활동이 있는지 로그가 모니터링됩니다.

연결 종료 프로세스는 무단 액세스 및 잠재적인 데이터 유출을 방지합니다. 세션 정리 및 로깅을 통해 기업 VPN 환경에서 지속적인 보안 평가를 수행할 수 있습니다.

VPN은 어떻게 작동하나요? 자주 묻는 질문