원본 항목: Part 2-4. 네트워크 계열 — 17. 같은 포트번호의 다중 연결CWE-605repo 폴더: sd36_reuseport/ (빌드·실행은 §3-1)
목표 시간: 1회차 12분 / 2회차 7분 / 3회차 5분
Part 2-4(네트워크 계열)의 유일한 항목이자 목(mock) 없이 실제 커널 소켓 동작으로 완전히 재현되는 드릴이다 — SO_REUSEPORT 를 켠 소켓이 정말로 같은 포트에 “끼어들 수 있는지” 직접 확인한다.
이 드릴의 문서 구성 (SD01~SD58 공통)
① 요구사항서 — 어떤 코드가 뚫려 있고, 무엇을 만드나.
② pseudo code 템플릿 — Bad 와 Good 의 뼈대이고, 회차마다 가린다.
③ 테스트 코드 — 공격은 막히고 정상은 통과해야 끝이다.
④ 자주 하는 실수
⑤ 모범답안 — 맨 뒤에 접어 둔다.
변형 A/B/C 는 같은 치환 규칙을 다른 소재로 다시 치는 것이다.
0. 이 드릴로 체화할 것
- setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT, &on, sizeof on);- addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /* 모든 인터페이스, 습관적으로 켠 옵션 */+ /* SO_REUSEPORT 를 켜지 않는다 — 부하 분산이 실제 필요할 때만 */+ inet_pton(AF_INET, "10.0.0.7", &addr.sin_addr); /* 서비스할 인터페이스로 범위 축소 */
SO_REUSEPORT 자체는 취약점이 아니라 멀티 프로세스 서버의 정식 부하분산 기능이다.
문제는 “습관적으로 켜놓고 이유를 잊는 것” — 켜는 순간 그 포트의 신뢰 경계가 방화벽이 아니라 UID로 바뀐다는 사실을 모르면, 같은 UID로 도는 다른 코드가 조용히 연결을 나눠 받아도 알아챌 방법이 없다.
회차별 진행
회차
변형
보는 것
순서
1회차
A 내부 서비스 포트 바인딩
① 요구사항서 ② pseudo code 전체
1. Bad 를 그대로 쳐서 취약점을 관찰한다. 2. Good pseudo 를 한 줄씩 코드로 바꾼다. 3. ③ 테스트를 실행한다.
2회차
B UDP 소켓으로 변형
① 요구사항서 ② pseudo code 의 번호와 제목만 (Level 2)
1. Bad 를 치고 취약점을 확인한다. 2. 번호만 보고 Good 을 쓴다. 3. ③ 테스트를 실행한다.
3회차
CUSE_PORT_SHARDING 매크로로 조건부 허용
① 요구사항서만
1. ③ 테스트를 먼저 읽는다. 2. 백지에서 Bad 부터 Good 까지 재현한다.
1회차에 막히면 같은 변형을 한 번 더 친다.
3회차를 통과하면 A 를 백지로 다시 친다.
1. 요구사항서
1-A. 변형 A — 내부 서비스 포트 바인딩
내부 API 서버를 특정 포트에 바인딩한다.
이 포트는 이 서비스 프로세스만 점유해야 한다.
같은 포트에 다른 프로세스가 끼어드는 것이 감지되지 않고 허용되어서는 안 된다.
함수
int bind_socket_bad(int port);int bind_socket_good(int port, const char *bind_ip);
신뢰 경계
구분
내용
경계 이전
bind() 를 호출하는 프로세스 — 커널은 소켓 옵션만 보고 허용 여부를 판단한다
경계
SO_REUSEPORT 옵션 + INADDR_ANY 바인딩
경계 이후
UID 검증 없이 같은 포트를 공유하게 되는 다른 프로세스 — 커널은 “같은 실효 UID인가”만 확인하고 그 이상은 관여하지 않는다
공격 입력표
상황
Bad 결과
이유
같은 포트에 두 번째 소켓을 SO_REUSEPORT 로 바인딩
성공 (두 소켓이 포트를 공유)
커널이 연결을 두 소켓에 분배 — 같은 UID의 다른 코드가 트래픽 일부를 조용히 받아간다. 정상 서버는 계속 응답하므로 탈취가 겉으로 드러나지 않는다
같은 상황(Good)
실패 (EADDRINUSE)
SO_REUSEPORT 를 켜지 않았으므로 커널이 두 번째 바인딩을 거부한다
1-B. 변형 B — UDP 소켓으로 변형
SOCK_STREAM 대신 SOCK_DGRAM 으로 바꿔 같은 실험을 반복한다.
원본 가이드의 보충표에 따르면 “TCP는 리스닝 중이면 bind 자체가 막히지만, UDP는 이 제한이 원래도 약하다” — TCP와 UDP에서 결과가 실제로 같게 나오는지, SO_REUSEPORT 유무가 어느 쪽에서 더 결정적인지 직접 로그로 비교한다
1-C. 변형 C — USE_PORT_SHARDING 매크로로 조건부 허용
가이드 Good 예시처럼 #ifdef USE_PORT_SHARDING 로 감싸 “부하 분산이 실제로 필요할 때만” 컴파일 타임에 켜지도록 만든다.
매크로가 꺼져 있으면 두 번째 바인딩 시도 자체가 코드상 불가능하다는 걸 구조로 증명한다
2. pseudo code 템플릿 — 보고 쳐서 익힌다
사용법
변형별로 아래 pseudo code 를 소스 파일에 주석만 복사한다.
코드는 주석을 보고 내가 쓴다.
다 쓰면 [ ] 를 x 로 바꾼다.
막히면 §5 모범답안(A)의 해당 단계만 본다.
2-A. bind_socket_good — Level 1 (1회차, 전부 본다)
먼저 Bad 를 그대로 쳐서 §3 의 test_bad_is_vulnerable 이 통과하는지(= 실제로 뚫리는지) 확인한다.
그다음 Good 을 쓴다.
#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include "port_bind.h"static int g_fail = 0;#define T_TRUE(cond, msg) \ do { if (!(cond)) { g_fail++; \ printf(" X %s:%d %s\n", __func__, __LINE__, msg); } } while (0)static int pick_port(void){ return 20000 + (int)(getpid() % 5000);}static void test_bad_is_vulnerable(void){ int port = pick_port(); int fd1 = bind_socket_bad(port); int fd2 = bind_socket_bad(port); /* 같은 UID로 도는 "다른 코드"를 흉내 */ T_TRUE(fd1 >= 0, "첫 번째 바인딩은 성공해야 한다"); T_TRUE(fd2 >= 0, "Bad는 SO_REUSEPORT 때문에 같은 포트에 두 번째 소켓도 바인딩되어야 한다(가로채기 가능 = 취약점 재현)"); if (fd1 >= 0) close(fd1); if (fd2 >= 0) close(fd2);}static void test_good_blocks_second_bind(void){ int port = pick_port() + 1; int fd1 = bind_socket_good(port, "127.0.0.1"); int fd2 = bind_socket_good(port, "127.0.0.1"); /* 같은 코드가 실수로 두 번 뜬 상황 */ T_TRUE(fd1 >= 0, "첫 번째 바인딩은 성공해야 한다"); T_TRUE(fd2 == -1, "Good은 SO_REUSEPORT가 없으므로 같은 포트의 두 번째 바인딩이 실패해야 한다(EADDRINUSE)"); if (fd1 >= 0) close(fd1); if (fd2 >= 0) close(fd2);}int main(void){ test_bad_is_vulnerable(); test_good_blocks_second_bind(); printf(g_fail ? "FAIL %d\n" : "PASS\n", g_fail); return g_fail ? 1 : 0;}
SO_REUSEPORT 는 리눅스 3.9+ 전용
macOS·BSD는 SO_REUSEPORT 의 의미가 다르다(부하 분산이 아니라 단순 재사용 허용).
이 드릴은 WSL2(리눅스 커널) 기준으로 설계했다.
또한 port_bind.c 에서 SO_REUSEPORT 를 쓰려면 #define _DEFAULT_SOURCE 를 include 이전에 선언해야 한다 — 없으면 -std=c11 -pedantic 조합에서 SO_REUSEPORT 가 선언되지 않았다는 에러가 난다(SD06에서 다룬 것과 같은 glibc feature-test macro 이슈).
멀티 프로세스 부하 분산의 정식 기능이다. 문제는 켜는 이유를 모른 채 습관적으로 켜는 것 — 켰다면 그 포트의 UID를 전용 계정으로 격리해야 한다는 결정이 함께 따라와야 한다
SO_REUSEADDR 와 SO_REUSEPORT 를 혼동
SO_REUSEADDR 는 주로 TIME_WAIT 상태의 소켓 재사용을 허용하는 용도이고, 이 항목이 다루는 “포트 가로채기”의 실질적 원인은 SO_REUSEPORT 다. 이름이 비슷해서 아무 옵션이나 켜고 넘어가기 쉽다
Good에서도 INADDR_ANY 를 그대로 둠
SO_REUSEPORT 를 껐다고 끝이 아니다. INADDR_ANY 는 “모든 인터페이스”를 의미하므로, 실제 서비스할 인터페이스로 바인딩 범위를 좁히는 것까지가 치환 규칙이다
5. 모범답안 (변형 A)
다 치고 나서 열 것 — port_bind.h / port_bind.c
#ifndef PORT_BIND_H#define PORT_BIND_H/* 성공 시 열린 소켓 fd(호출자가 close 해야 함), 실패 시 -1 */int bind_socket_bad(int port);int bind_socket_good(int port, const char *bind_ip);#endif
#define _DEFAULT_SOURCE#include <sys/socket.h>#include <netinet/in.h>#include <arpa/inet.h>#include <unistd.h>#include <string.h>#include "port_bind.h"int bind_socket_bad(int port){ int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); int on = 1; struct sockaddr_in addr; if (fd < 0) return -1; setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT, &on, sizeof(on)); /* 습관적으로 켠 옵션 */ memset(&addr, 0, sizeof(addr)); addr.sin_family = AF_INET; addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /* 모든 인터페이스 */ addr.sin_port = htons((unsigned short)port); if (bind(fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) != 0) { close(fd); return -1; } return fd;}int bind_socket_good(int port, const char *bind_ip){ int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); struct sockaddr_in addr; if (fd < 0) return -1; /* SO_REUSEPORT 를 켜지 않는다 -- 부하 분산이 실제로 필요할 때만 켠다 */ memset(&addr, 0, sizeof(addr)); addr.sin_family = AF_INET; inet_pton(AF_INET, bind_ip, &addr.sin_addr); /* 특정 인터페이스로 범위 축소 */ addr.sin_port = htons((unsigned short)port); if (bind(fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) != 0) { close(fd); return -1; } return fd;}
눈여겨볼 점: bind_socket_bad 와 bind_socket_good 의 차이는 딱 두 줄 — setsockopt(SO_REUSEPORT) 유무, INADDR_ANY vs 특정 IP. 코드량은 거의 같은데 신뢰 경계는 완전히 다르다.
옵션 하나가 신뢰 경계를 통째로 옮길 수 있다는 걸 이 드릴에서 가장 짧은 diff로 확인한다.