🛡️ 간단한 방화벽 프로그램 만들기: C언어로 시작하는 네트워크 보안의 첫걸음 🛡️

안녕하세요, 미래의 보안 전문가 여러분! 오늘은 아주 흥미진진한 주제로 여러분과 함께 시간을 보내려고 해요. 바로 C언어를 사용해 간단한 방화벽 프로그램을 만드는 방법에 대해 알아볼 거예요. 🖥️💻

여러분, 혹시 '방화벽'이라는 단어를 들어보셨나요? 네트워크 보안의 핵심 요소인 방화벽은 우리의 디지털 생활을 보호하는 중요한 역할을 합니다. 마치 집 주변에 울타리를 치는 것처럼, 방화벽은 우리의 컴퓨터 시스템 주변에 보이지 않는 울타리를 만들어 주는 거죠!

이번 글에서는 C언어를 사용해 아주 기본적인 방화벽 프로그램을 만들어볼 거예요. 여러분이 프로그래밍을 처음 접하는 분이라도 걱정하지 마세요. 마치 레고 블록을 조립하듯이, 하나씩 차근차근 설명해 드릴 테니까요! 😊

그리고 잠깐! 여러분, 재능넷(https://www.jaenung.net)이라는 사이트를 알고 계신가요? 이곳은 다양한 재능을 공유하고 거래할 수 있는 멋진 플랫폼이에요. 우리가 오늘 배울 방화벽 프로그래밍 skills도 언젠가 재능넷에서 누군가에게 도움이 될 수 있겠죠? 함께 배우고 성장하는 즐거움을 느껴봐요! 🌱

자, 그럼 이제 본격적으로 시작해볼까요? 여러분의 상상력과 창의력을 마음껏 발휘할 시간입니다. 준비되셨나요? Let's dive in! 🏊‍♂️

🔍 방화벽의 기본 개념 이해하기

먼저, 방화벽이 정확히 무엇인지 알아볼까요? 방화벽은 네트워크 보안을 위한 하드웨어 또는 소프트웨어 시스템이에요. 주요 목적은 신뢰할 수 있는 내부 네트워크와 신뢰할 수 없는 외부 네트워크(예: 인터넷) 사이의 장벽 역할을 하는 거죠.

방화벽의 주요 기능은 다음과 같아요:

🚫 패킷 필터링: 네트워크 트래픽을 검사하고 사전 정의된 보안 규칙에 따라 패킷을 허용하거나 차단합니다.
🔒 접근 제어: 특정 IP 주소, 포트, 프로토콜에 대한 접근을 제어합니다.
📝 로깅: 네트워크 활동을 기록하여 보안 분석 및 문제 해결에 활용합니다.
🕵️ 상태 검사: 연결 상태를 추적하여 더 정교한 필터링을 수행합니다.

우리가 만들 간단한 방화벽 프로그램은 이 중에서 패킷 필터링과 기본적인 접근 제어 기능을 구현할 거예요. 마치 문지기처럼 "누구세요?"라고 물어보고, 안전한 손님만 들여보내는 역할을 하는 거죠! 🚪👮‍♂️

재미있는 사실: 방화벽이라는 용어는 실제 건물에서 화재의 확산을 막기 위해 사용되는 '방화벽'에서 유래했어요. 컴퓨터 세계에서도 이와 비슷하게 '디지털 화재'(보안 위협)의 확산을 막는 역할을 한다고 볼 수 있죠!

이제 방화벽의 기본 개념을 이해하셨나요? 그럼 다음 단계로 넘어가 볼까요? C언어로 이런 멋진 기능을 어떻게 구현할 수 있는지 함께 알아보아요! 🚀

🛠️ C언어로 방화벽 구현하기: 기본 구조 설계

자, 이제 본격적으로 C언어를 사용해 간단한 방화벽 프로그램을 만들어볼 거예요. 우리의 방화벽은 다음과 같은 기본 구조를 가질 거예요:

패킷 캡처 및 분석
규칙 정의 및 적용
패킷 필터링
로깅

각 단계를 하나씩 살펴보면서, 코드를 작성해볼까요? 😃

1. 필요한 헤더 파일 포함하기

먼저, 우리 프로그램에 필요한 헤더 파일들을 포함시켜야 해요. 네트워크 프로그래밍에 필요한 여러 라이브러리를 사용할 거예요.


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <netinet/tcp.h>
#include <netinet/udp.h>
#include <netinet/ip_icmp.h>
#include <netinet/if_ether.h>
#include <net/ethernet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <pcap.h>

이 헤더 파일들은 각각 다음과 같은 역할을 해요:

stdio.h, stdlib.h, string.h: 기본적인 입출력, 메모리 할당, 문자열 처리 함수들을 제공해요.
unistd.h: POSIX 운영 체제 API에 대한 액세스를 제공해요.
netinet/ip.h, netinet/tcp.h, netinet/udp.h, netinet/ip_icmp.h: IP, TCP, UDP, ICMP 프로토콜 관련 구조체와 상수를 정의해요.
netinet/if_ether.h, net/ethernet.h: 이더넷 프레임 관련 정의를 포함해요.
sys/socket.h, arpa/inet.h: 소켓 프로그래밍과 IP 주소 변환 함수를 제공해요.
pcap.h: 패킷 캡처 라이브러리인 libpcap의 함수들을 사용할 수 있게 해줘요.

이 헤더 파일들은 마치 요리에 필요한 재료들을 준비하는 것과 같아요. 우리가 만들 방화벽 프로그램의 핵심 기능들을 구현하는 데 필요한 도구들이죠!

2. 상수 및 구조체 정의하기

다음으로, 우리 프로그램에서 사용할 몇 가지 상수와 구조체를 정의할 거예요.


#define MAX_PACKET_SIZE 65536
#define MAX_RULES 100

// 규칙 구조체 정의
typedef struct {
    char source_ip[16];
    char dest_ip[16];
    int source_port;
    int dest_port;
    char protocol[8];
    char action[8];
} Rule;

// 전역 변수로 규칙 배열 선언
Rule rules[MAX_RULES];
int rule_count = 0;

여기서 우리는:

MAX_PACKET_SIZE: 최대 패킷 크기를 65536 바이트로 정의했어요. 이는 일반적인 이더넷 점보 프레임의 최대 크기예요.
MAX_RULES: 최대 규칙 수를 100개로 제한했어요. 필요에 따라 이 값을 조정할 수 있어요.
Rule 구조체: 각 방화벽 규칙을 표현하기 위한 구조체예요. 출발지 IP, 목적지 IP, 출발지 포트, 목적지 포트, 프로토콜, 그리고 action(허용 또는 차단)을 포함해요.
rules 배열: 모든 규칙을 저장할 전역 배열이에요.
rule_count: 현재 정의된 규칙의 수를 추적하는 변수예요.

이렇게 정의한 구조체와 상수들은 우리 방화벽의 '뼈대'가 되어줄 거예요. 마치 집을 지을 때 기초 공사를 하는 것과 같죠!

🎨 창의력 발휘하기: 여러분, 방화벽 규칙을 정의할 때 어떤 추가적인 필드가 있으면 좋을까요? 예를 들어, 시간 기반 규칙을 추가하거나, 특정 애플리케이션에 대한 규칙을 만들 수 있을 것 같아요. 여러분의 아이디어를 재능넷 커뮤니티에 공유해보는 건 어떨까요? 다른 개발자들의 의견도 들어볼 수 있을 거예요!

이제 우리 방화벽 프로그램의 기본 구조가 갖춰졌어요. 다음 단계에서는 실제로 패킷을 캡처하고 분석하는 코드를 작성해볼 거예요. 준비되셨나요? 계속해서 나아가볼까요? 🚀

📦 패킷 캡처 및 분석 구현하기

자, 이제 우리 방화벽의 핵심 기능인 패킷 캡처와 분석을 구현해볼 거예요. 이 부분은 마치 우리가 네트워크 탐정이 되어 지나가는 모든 데이터를 살펴보는 것과 같아요! 🕵️‍♂️

1. libpcap 초기화하기

먼저, libpcap 라이브러리를 사용해 네트워크 인터페이스를 열고 패킷 캡처를 시작해야 해요.


pcap_t *handle;
char errbuf[PCAP_ERRBUF_SIZE];
struct bpf_program fp;
char filter_exp[] = "ip";
bpf_u_int32 net;

// 네트워크 디바이스 열기
handle = pcap_open_live("eth0", BUFSIZ, 1, 1000, errbuf);
if (handle == NULL) {
    fprintf(stderr, "Couldn't open device eth0: %s\n", errbuf);
    return 2;
}

// 컴파일 및 필터 적용
if (pcap_compile(handle, &fp, filter_exp, 0, net) == -1) {
    fprintf(stderr, "Couldn't parse filter %s: %s\n", filter_exp, pcap_geterr(handle));
    return 2;
}
if (pcap_setfilter(handle, &fp) == -1) {
    fprintf(stderr, "Couldn't install filter %s: %s\n", filter_exp, pcap_geterr(handle));
    return 2;
}

이 코드는 다음과 같은 작업을 수행해요:

pcap_open_live(): "eth0" 네트워크 인터페이스를 열어요. 여러분의 시스템에 따라 인터페이스 이름이 다를 수 있어요.
pcap_compile() 및 pcap_setfilter(): "ip" 필터를 컴파일하고 적용해요. 이렇게 하면 IP 패킷만 캡처하게 돼요.

이 과정은 마치 망원경을 설치하고 초점을 맞추는 것과 같아요. 우리가 관심 있는 패킷만 볼 수 있도록 준비하는 거죠!

2. 패킷 캡처 및 분석 함수 구현하기

이제 실제로 패킷을 캡처하고 분석하는 함수를 만들어볼게요.


void packet_handler(u_char *args, const struct pcap_pkthdr *header, const u_char *packet) {
    struct ether_header *eth_header;
    struct ip *ip_header;
    struct tcphdr *tcp_header;
    struct udphdr *udp_header;
    char source_ip[INET_ADDRSTRLEN];
    char dest_ip[INET_ADDRSTRLEN];
    int source_port, dest_port;

    // 이더넷 헤더 파싱
    eth_header = (struct ether_header *) packet;
    if (ntohs(eth_header->ether_type) != ETHERTYPE_IP) {
        printf("Not an IP packet. Skipping...\n");
        return;
    }

    // IP 헤더 파싱
    ip_header = (struct ip *)(packet + sizeof(struct ether_header));
    inet_ntop(AF_INET, &(ip_header->ip_src), source_ip, INET_ADDRSTRLEN);
    inet_ntop(AF_INET, &(ip_header->ip_dst), dest_ip, INET_ADDRSTRLEN);

    // TCP 또는 UDP 헤더 파싱
    if (ip_header->ip_p == IPPROTO_TCP) {
        tcp_header = (struct tcphdr *)(packet + sizeof(struct ether_header) + sizeof(struct ip));
        source_port = ntohs(tcp_header->th_sport);
        dest_port = ntohs(tcp_header->th_dport);
        printf("TCP Packet: %s:%d -> %s:%d\n", source_ip, source_port, dest_ip, dest_port);
    } else if (ip_header->ip_p == IPPROTO_UDP) {
        udp_header = (struct udphdr *)(packet + sizeof(struct ether_header) + sizeof(struct ip));
        source_port = ntohs(udp_header->uh_sport);
        dest_port = ntohs(udp_header->uh_dport);
        printf("UDP Packet: %s:%d -> %s:%d\n", source_ip, source_port, dest_ip, dest_port);
    } else {
        printf("Not a TCP or UDP packet. Protocol: %d\n", ip_header->ip_p);
    }

    // 여기에 규칙 검사 및 필터링 로직을 추가할 예정
}

이 packet_handler 함수는 다음과 같은 작업을 수행해요:

이더넷 헤더를 파싱하여 IP 패킷인지 확인해요.
IP 헤더를 파싱하여 출발지와 목적지 IP 주소를 추출해요.
프로토콜이 TCP인지 UDP인지 확인하고, 해당하는 헤더를 파싱하여 포트 정보를 추출해요.
추출한 정보를 출력해요.

이 함수는 마치 우리가 우체국에서 편지를 분류하는 것과 비슷해요. 각 패킷(편지)의 발신자, 수신자, 종류 등을 확인하고 분류하는 거죠!

💡 재미있는 사실: 인터넷을 통해 전송되는 데이터는 작은 조각(패킷)으로 나뉘어 전송돼요. 우리의 방화벽은 이 패킷들을 하나하나 검사하는 거예요. 마치 보안 검색대를 통과하는 여행 가방들을 검사하는 것처럼요! 🧳✈️

3. 메인 루프 구현하기

이제 우리의 패킷 핸들러를 사용해 지속적으로 패킷을 캡처하고 분석하는 메인 루프를 구현해볼게요.


int main() {
    // ... (이전에 작성한 libpcap 초기화 코드) ...

    printf("Starting packet capture. Press Ctrl+C to stop.\n");

    // 패킷 캡처 시작
    pcap_loop(handle, -1, packet_handler, NULL);

    // 정리
    pcap_freecode(&fp);
    pcap_close(handle);

    return 0;
}

이 메인 함수는:

pcap_loop()를 호출하여 무한히(-1) 패킷을 캡처하고 우리의 packet_handler 함수로 각 패킷을 처리해요.
프로그램이 종료되면 사용한 리소스를 정리해요.

이렇게 해서 우리의 방화벽은 끊임없이 네트워크 트래픽을 모니터링하게 돼요. 마치 24시간 근무하는 경비원처럼 말이죠! 👮‍♂️🔍

자, 여기까지 우리는 패킷을 캡처하고 기본적인 정보를 추출하는 데 성공했어요. 다음 단계에서는 이 정보를 바탕으로 실제로 패킷을 필터링하는 로직을 구현해볼 거예요. 흥미진진하지 않나요? 😃

여러분, 혹시 이 과정에서 궁금한 점이 있다면 언제든 질문해주세요. 또한, 여러분만의 아이디어로 이 코드를 개선하거나 확장할 수 있는 방법이 있다면 재능넷 커뮤니티에 공유해보는 것은 어떨까요? 다른 개발자들의 피드백을 받을 수 있는 좋은 기회가 될 거예요! 🌟

🚦 규칙 정의 및 패킷 필터링 구현하기

자, 이제 우리 방화벽의 핵심 기능인 패킷 필터링을 구현해볼 차례예요. 이 부분은 마치 교통경찰이 되어 차량(패킷)을 검사하고 통과 여부를 결정하는 것과 같아요! 🚓

1. 규칙 추가 함수 구현하기

먼저, 방화벽 규칙을 추가할 수 있는 함수를 만들어볼게요.


int add_rule(const char *source_ip, const char *dest_ip, int source_port, int dest_port, const char *protocol, const char *action) {
    if (rule_count >= MAX_RULES) {
        printf("Maximum number of rules reached.\n");
        return -1;
    }

    Rule *rule = &rules[rule_count];
    strncpy(rule->source_ip, source_ip, sizeof(rule->source_ip));
    strncpy(rule->dest_ip, dest_ip, sizeof(rule->dest_ip));
    rule->source_port = source_port;
    rule->dest_port = dest_port;
    strncpy(rule->protocol, protocol, sizeof(rule->protocol));
    strncpy(rule->action, action, sizeof(rule->action));

    rule_count++;
    printf("Rule added successfully. Total rules: %d\n", rule_count);
    return 0;
}

이 함수는 다음과 같은 작업을 수행해요:

새로운 규칙을 rules 배열에 추가해요.
규칙의 각 필드(출발지 IP, 목적지 IP, 포트, 프로토콜, 액션)를 설정해요.
규칙 개수를 증가시키고 성공 메시지를 출력해요.

이 함수는 마치 우리가 교통 규칙을 만드는 것과 같아요. "이 차선은 승용차만 다닐 수 있어요", "저 도로는 속도 제한이 60km/h예요" 같은 규칙을 만드는 거죠!

2. 패킷 필터링 함수 구현하기

이제 캡처한 패킷이 우리의 규칙에 부합하는지 검사하는 함수를 만들어볼게요.


int check_packet(const char *source_ip, const char *dest_ip, int source_port, int dest_port, const char *protocol) {
    for (int i = 0; i < rule_count; i++) {
        Rule *rule = &rules[i];
        
        // IP 주소 검사
        if (strcmp(rule->source_ip, "*") != 0 && strcmp(rule->source_ip, source_ip) != 0) continue;
        if (strcmp(rule->dest_ip, "*") != 0 && strcmp(rule->dest_ip, dest_ip) != 0) continue;
        
        // 포트 검사
        if (rule->source_port != -1 && rule->source_port != source_port) continue;
        if (rule->dest_port != -1 && rule->dest_port != dest_port) continue;
        
        // 프로토콜 검사
        if (strcmp(rule->protocol, "*") != 0 && strcmp(rule->protocol, protocol) != 0) continue;
        
        // 규칙에 매치되면 해당 액션 반환
        return (strcmp(rule->action, "ALLOW") == 0) ? 1 : 0;
    }
    
    // 기본적으로 허용
    return  1;
}

이 check_packet 함수는 다음과 같은 작업을 수행해요:

모든 규칙을 순회하면서 패킷의 정보와 비교해요.
IP 주소, 포트, 프로토콜이 규칙과 일치하는지 확인해요.
일치하는 규칙을 찾으면 해당 규칙의 액션(허용 또는 차단)을 반환해요.
일치하는 규칙이 없으면 기본적으로 패킷을 허용해요.

이 함수는 마치 경찰관이 차량을 검문하는 것과 같아요. 차량(패킷)의 정보를 확인하고, 규칙에 위배되는지 판단하는 거죠!

3. 패킷 핸들러 함수 업데이트하기

이제 우리의 패킷 핸들러 함수를 업데이트해서 캡처한 패킷을 필터링해볼게요.


void packet_handler(u_char *args, const struct pcap_pkthdr *header, const u_char *packet) {
    // ... (이전에 작성한 패킷 파싱 코드) ...

    // 패킷 필터링
    const char *protocol = (ip_header->ip_p == IPPROTO_TCP) ? "TCP" : 
                           (ip_header->ip_p == IPPROTO_UDP) ? "UDP" : "OTHER";
    
    int action = check_packet(source_ip, dest_ip, source_port, dest_port, protocol);
    
    if (action == 1) {
        printf("ALLOW: ");
    } else {
        printf("BLOCK: ");
    }
    
    printf("%s Packet: %s:%d -> %s:%d\n", protocol, source_ip, source_port, dest_ip, dest_port);

    // 실제로 패킷을 차단하는 로직은 여기에 추가할 수 있습니다.
    // 예를 들어, iptables 명령어를 실행하거나 커널 모듈과 통신할 수 있습니다.
}

이렇게 업데이트된 packet_handler 함수는:

캡처한 패킷의 정보를 추출해요.
check_packet 함수를 호출하여 패킷을 필터링해요.
필터링 결과에 따라 "ALLOW" 또는 "BLOCK" 메시지를 출력해요.

이제 우리의 방화벽은 실제로 패킷을 검사하고 허용 또는 차단 여부를 결정할 수 있게 되었어요. 마치 실제 보안 게이트가 작동하는 것처럼요! 🚪🔒

🌟 창의력 발휘하기: 여러분, 이 방화벽을 어떻게 더 개선할 수 있을까요? 예를 들어, 로깅 기능을 추가하거나, 실시간으로 규칙을 변경할 수 있는 인터페이스를 만들 수 있을 것 같아요. 여러분의 아이디어를 재능넷 커뮤니티에 공유해보는 건 어떨까요? 다른 개발자들과 함께 더 강력한 방화벽을 만들어볼 수 있을 거예요!

4. 메인 함수 완성하기

마지막으로, 우리의 메인 함수를 완성해볼게요. 사용자가 규칙을 추가하고 패킷 캡처를 시작할 수 있도록 만들어볼 거예요.


int main() {
    // libpcap 초기화 (이전에 작성한 코드)

    // 규칙 추가 예시
    add_rule("192.168.1.100", "*", 80, -1, "TCP", "ALLOW");
    add_rule("*", "10.0.0.1", -1, 443, "TCP", "BLOCK");

    printf("Firewall rules set. Starting packet capture. Press Ctrl+C to stop.\n");

    // 패킷 캡처 시작
    pcap_loop(handle, -1, packet_handler, NULL);

    // 정리
    pcap_freecode(&fp);
    pcap_close(handle);

    return 0;
}

이 메인 함수는: