보안과 권한 모델 – 운영체제가 보호하는 것들

보안성 사진

대학교 실습 수업 중 루트 권한 없이 시스템 설정을 바꾸려다 "Permission denied"라는 메시지를 수없이 본 기억이 있습니다. 당시에는 단순히 '접근이 안 되는구나' 정도로만 생각했지만, 이후 운영체제에서의 보안과 권한 모델을 배우고 나서야, 그 안에 복잡하고 체계적인 보호 메커니즘이 존재한다는 것을 깨닫게 되었습니다.

운영체제 보안의 기본 개념

운영체제는 단순히 프로그램을 실행하고 자원을 배분하는 기능을 넘어서, 시스템의 핵심 자원을 보호하고, 사용자 간의 접근을 통제하는 보안의 중심 역할을 수행합니다. 현대 시스템은 다수의 사용자와 프로그램이 동시에 실행되는 환경이므로, 운영체제가 명확한 권한 모델을 기반으로 자원 접근을 제어하지 않으면 보안 위협에 쉽게 노출될 수 있습니다.

운영체제의 보안은 크게 세 가지 핵심 요소로 나뉩니다: 기밀성(Confidentiality), 무결성(Integrity), 가용성(Availability). 기밀성은 허가되지 않은 사용자가 정보에 접근하지 못하게 하고, 무결성은 데이터가 변경되지 않도록 보호하며, 가용성은 정당한 사용자가 필요한 자원에 정상적으로 접근할 수 있도록 보장하는 개념입니다. 이 세 가지 요소는 모든 보안 설계의 기반이 되며, 운영체제는 이를 충실히 따릅니다.

사용자 계정과 권한 구조

운영체제는 모든 자원에 대해 접근 권한을 부여하거나 제한하는 구조를 가지고 있습니다. 각 사용자는 고유한 계정을 통해 시스템에 접근하며, 이 계정에는 소유자 정보, 그룹 정보, 권한 정보가 포함되어 있습니다. 일반적으로 유닉스 기반 시스템에서는 사용자(user), 그룹(group), 기타(other)로 권한이 나뉘며, 읽기(read), 쓰기(write), 실행(execute) 세 가지 권한을 조합하여 설정합니다.

예를 들어, 하나의 파일에 대해 파일 소유자는 읽기와 쓰기 권한을 가지고, 같은 그룹 소속 사용자는 읽기만 가능하며, 기타 사용자에게는 아무런 권한이 없도록 설정할 수 있습니다. 이는 ls -l 명령어로 쉽게 확인할 수 있으며, chmod나 chown 명령어를 통해 변경할 수 있습니다.

윈도우 시스템에서는 ACL(Access Control List)이라는 방식을 사용하여 보다 정교한 권한 제어가 가능합니다. 특정 사용자나 그룹에 대해 파일 접근, 수정, 삭제, 실행 등의 세부 권한을 부여하거나 차단할 수 있으며, 권한 상속 및 우선순위 처리도 가능합니다. 이러한 구조는 대규모 사용자 환경에서 복잡한 보안 요구를 충족하는 데 유리합니다.

운영체제가 보호하는 자원과 기술

운영체제가 보호해야 할 대상은 단순한 파일이나 폴더에 그치지 않습니다. 다음과 같은 주요 자원이 보안 모델의 대상이 됩니다:

  • 파일 시스템: 파일 및 디렉토리 접근 권한 제어, 암호화, 접근 기록 관리 등
  • 메모리 공간: 각 프로세스의 메모리 공간 분리, 메모리 보호 기법(MMU) 적용
  • 프로세스: 다른 사용자의 프로세스에 대한 제어 금지, 권한 상승 방지
  • 네트워크 포트: 방화벽과 포트 접근 제어를 통해 외부 위협 차단
  • 디바이스 접근: 특정 하드웨어 장치에 대한 사용자 접근 제한

운영체제는 이와 같은 자원들을 커널 모드와 사용자 모드로 분리하여 보호합니다. 커널 모드는 시스템 자원에 대한 무제한 접근이 가능하지만, 사용자 프로그램은 제한된 사용자 모드에서만 실행되며, 시스템 콜을 통해서만 커널 기능을 요청할 수 있습니다. 이러한 계층적 구조는 직접적인 접근을 차단하고, 예기치 않은 행위를 예방하는 핵심 메커니즘입니다.

또한 현대 운영체제는 다양한 보안 기술을 활용합니다. 사용자 인증(Authentication)과 권한 부여(Authorization) 외에도, 다음과 같은 기법이 활용됩니다:

  • 암호화: 데이터 보호를 위한 파일 시스템 암호화 및 저장소 보안
  • 로그와 감시: 보안 이벤트를 기록하고 이상 징후 탐지
  • 샌드박싱: 앱이나 프로세스를 제한된 환경에서 실행하여 시스템 전체 보호
  • SELinux, AppArmor: 강화된 접근 제어를 위한 정책 기반 보안 모델

보안 위협과 운영체제의 대응

운영체제는 다양한 보안 위협에 노출될 수 있으며, 이를 방지하기 위한 구조적 대응이 필요합니다. 대표적인 위협으로는 권한 상승(Privilege Escalation), 버퍼 오버플로우, 악성 코드 실행, 루트킷 설치 등이 있으며, 이러한 위협은 시스템 전체를 마비시키거나 데이터를 유출하는 결과로 이어질 수 있습니다.

이를 방지하기 위해 운영체제는 사용자 권한을 최소화하는 최소 권한 원칙(Principle of Least Privilege)을 적용합니다. 일반 사용자는 루트 또는 관리자 권한을 가지지 않으며, 반드시 필요한 경우에만 권한 상승을 허용합니다. sudo 명령어나 UAC(User Account Control)과 같은 기능은 이러한 원칙을 반영한 대표적인 사례입니다.

보안 패치와 업데이트 또한 중요한 역할을 합니다. 취약점이 발견되었을 경우 운영체제는 빠르게 보안 패치를 배포하고, 사용자에게 적용을 권장합니다. 따라서 운영체제를 최신 상태로 유지하는 것은 시스템 보안을 위한 가장 기본적이고 효과적인 방법입니다.

결론적으로 운영체제는 단순한 프로그램 실행 환경이 아니라, 시스템의 자원과 사용자, 프로그램을 보호하는 보안의 중심축 역할을 합니다. 권한 모델을 이해하고, 운영체제가 보호하는 자원이 무엇인지 파악하는 것은 안정적인 시스템 운영을 위한 첫걸음이 됩니다.

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