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ARP(Address Resolution Protocol)

ARP는 논리적인 주소(Logical Address)를 물리적 주소(Physical Address)로 변환하는 프로토콜을 의미합니다. 논리적인 주소라함은 IP주소, 물리적 주소는 MAC 주소(하드웨어 주소)라고 생각하면 훨씬 편합니다. IP주소는 어떻게 생겼죠?

예를 들어 저의 IP는 192.168.35.10이라고 해봅시다. 그리고 저희 MAC주소는 AA:BB:CC:DD:EE:FF라고 해볼게요. 저의 IP주소는 저 말고도 다른 사람도 쓸 수 있습니다. 왜냐면 네트워크는 특정 구역마다 나누어져 있으니까요. 쉽게 라우터를 기준으로 나누어져 있다고 생각하시면 됩니다. 그래서 논리적인 주소라 칭합니다. 저의 MAC주소는 이 세상에 단 하나밖에 없습니다. 하드웨어 고유한 주소이기 때문에 물리적 주소라고 합니다.

같은 네트워크에서는 IP주소로 통신하지 않고 물리적 주소를 가지고 통신합니다. 즉, MAC주소를 사용하여 통신한다는 것이죠. 스위치가 왜 2계층에 동작하는 것이 그 이유입니다. 2계층에서 MAC주소만 보아 정보 전송을 하면 되니까요.

어쨌든, IP주소를 MAC주소로 변환하는 프로토콜이 ARP라고 하는 거죠. ARP의 동작 방식을 보도록 합시다. 

1. 초기 Host A는 192.168.30.6에 MAC주소를 모르니까 네트워크 전체에 192.168.30.6에 대한 MAC주소를 물어보는 요청을 보냅니다.

2. 이 IP주소에 맞는 다른 호스트는 자신의 MAC주소를 담아 응답을 보냅니다. 요청 메시지에 자신의 MAC주소를 요청한 호스트 A의 IP주소가 있기 때문에 A에게 응답을 곧장 보낼 수 있습니다. 

3. MAC주소를 알아낸 호스트 A는 ARP의 정보를 담고 있는 저장소에 192.168.30.6의 MAC주소를 업데이트 합니다. 이 저장소를 ARP Cache라고 하며 일정 시간 후에 이 정보를 삭제합니다.

RARP(Reverse ARP)

반대로 MAC주소를 IP주소로 변환하는 프로토콜은 무엇일까요? ARP의 반대 과정을 거친다고 하여 RARP(Reverse ARP)라고 합니다. RARP 동작이 되려면 따로 RARP 서버가 존재하여야합니다. 자신의 IP를 모를때 이 프로토콜을 사용합니다. 동작방식은 아래의 순서와 같습니다.

1. 최초 호스트 A는 자신의 IP를 모르는 상태이기 때문에 IP를 요청하는 RARP Request를 Broadcasting으로 보냅니다. 이때 요청에는 자신의 MAC주소가 기재되어있습니다.

2. RARP 서버는 요청한 호스트 A의 IP 주소를 담은 RARP 응답 메시지를 만들어 Host A에게 전송합니다. 

ARP Cache

실제 ARP cache는 어떻게 생겼을까요?  cmd 창을 열고 arp -a 명령을 처보면 아래와 같이 ARP Cache 내용을 볼 수 있습니다. 저는 가장 호스트까지 있기 때문에 인터페이스가 2개가 잡히는데, 아니면 하나만 보일 수 있습니다. 여기에 IP주소와 MAC주소가 보이시죠? 그리고 맨 오른쪽에 정적, 동적이 보이는데, 정적은 등록된 ARP정보가 수동으로 시스템 종료가 되기 전까지 영구적으로 설정이 된것이고 동적은 컴퓨터가 알아서 설정한 것이고 시간이 지나면 없어지게 됩니다.

ARP Cache내용을 지우려면 arp -d를 사용하시면 됩니다. arp -d를 쳤을때 관리자 권한이 필요하다고 나온다면 cmd를 오른쪽 마우스를 클릭하면 관리자 권한으로 실행이라는 항목이 보이실 겁니다. 이것을 통해 cmd를 실행해보세요.

지워도 되냐구요? 단순히 컴퓨터를 쓰는 일반 사용자라면 지우셔도 됩니다. 다시 업데이트 될거니까요. 그 후 arp -a를 보면 반드시 필요한 몇개의 MAC주소를 제외하면 지워진것을 볼 수 있습니다. 

그리고 정적으로 MAC주소를 등록하려면 arp -s를 이용하면 됩니다. 아래와 같이 "arp -s IP주소 MAC주소" 를 입력하면 됩니다.

ARP 스푸핑(ARP Spoofing)

혹은 ARP Cache Poisoning이라고 합니다. 공격자는 두 호스트의 통신을 감시하기 위해서 두 호스트의 ARP Cache를 변경하는 것을 공격방법입니다. 공격자는 아래의 그림처럼 지속적으로 ARP 응답을 보냅니다. 물론 잘못된 정보로 말이죠. 

만약 동적으로 ARP 정보가 등록되어있다면 시간이 지나면 삭제되는 것을 이용합니다. 그때 응답을 받으면 피해 컴퓨터는 잘못된 정보로 ARP Cache를 업데이트하게 됩니다. 여기서 AA:AA:AA:AA:AA:AA의 MAC주소를 갖는 호스트를 Alice, BB:BB:BB:BB:BB:BB의 MAC주소를 갖는 호스트를 Bob라고 부르도록 하겠습니다. 공격자 자신은 정상적인 ARP Cache를 가지고 있습니다.

이때 Alice가 Bob에게 데이터를 전송할때 C에게 그 정보를 전송합니다. 맨 처음에 같은 네트워크는 MAC주소만 보고 그 데이터를 전달한다고 했죠? 그러니 공격자의 MAC주소인 CC:CC:CC:CC:CC:CC으로 전달하게 되죠. 공격자는 이제 Alice의 데이터를 볼 수 있죠. 이것을 다시 정상적인 Bob에게 전달합니다. 이렇게 Alice와 Bob를 속이고 그 당사자인척 하는 공격방법이 스푸핑이라고 합니다.

반대로 Bob이 Alice에게 데이터를 보낼때도 공격자를 거쳐가게 되죠. Bob의 ARP Cache도 오염되어 공격자의 MAC주소로 업데이트되었기 떄문이죠.

공격자는 2계층의 MAC주소를 그 사람인척 위장해야하므로 같은 네트워크에 위치해야합니다. 

대응

- 위에서 본 정적 arp cache를 구성하면 시스템 종료시까지 막을 수 있습니다. 또한 시스템 가동시마다 arp를 정적으로 구성해주어야합니다. 물론 매번 arp를 정적으로 구성하는 것은 까다로울 수 있으니 자동화된 프로그램을 사용하는 것이 좋겠죠.

- arp cache의 변경을 감지하는 프로그램을 사용할 수도 있습니다.

여기까지 ARP에 대한 개념과 설명, 그리고 ARP Cache와 Reply를 통해서 스푸핑할 수 있는 원리에 대해서 알아보았습니다.