토르 (네트워크)

3. 작동 원리

토르(Tor)는 양파 라우팅 기술을 사용하여 익명 통신을 구현한다. 사용자의 트래픽은 전 세계에 분산된 자원봉사자들이 운영하는 토르 네트워크의 릴레이(중계 노드)를 무작위로 거치면서 암호화 및 복호화된다. 각 릴레이는 트래픽의 이전 릴레이와 다음 릴레이만 알 수 있으며, 전체 경로는 알 수 없도록 설계되어 익명성을 보장한다.

3. 1. 어니언 라우팅

3. 2. 회선 구축 및 데이터 전송

• 앨리스는 미리 얻어둔 디렉토리 목록 중에서 무작위로 밥과 캐롤을 선택한다 ([https://support.torproject.org/en-US/tbb/tbb-2/](https://support.torproject.org/en-US/tbb/tbb-2/) 실제로는 첫 번째 노드는 2, 3개월 동안 동일하다).
• 앨리스→밥: 앨리스는 create cell (셀에 회선 구축 요구 명령을 실은 것)을 전송하여, 회선 구축을 요청한다.
• 이때 앨리스는 지금까지 사용되지 않은 circID$C\backslash \_\{AB\}$를 발행한다.
• 페이로드는 '''밥의 오니언 키로''' 암호화된 DH 하프 핸드셰이크를 포함한다 ($g^x$).
• 밥→앨리스: 밥은 created cell (셀에 구축 완료를 알리기 위한 명령을 실은 것) 안에 $g^y$와 공통 키 $K\; =\; g^\{xy\}$의 해시를 더해서 보낸다.
• 앨리스와 밥은 공통 키 $K\backslash \_1\; =\; g^\{x1y1\}$을 공유할 수 있다.
• 이후, 앨리스-밥 간의 통신은 이 공통 키로 암호화되어 이루어진다.

• 앨리스→밥: 앨리스는 relay extend cell (셀에 서킷을 연장하는 요구를 실은 것)을 전송한다.
• 이 안에 다음 OR (캐롤)의 주소가 포함되어 있으며, '''캐롤의 오니언 키로''' 암호화된 $g^\{x2\}$도 포함된다.
• 밥→캐롤: 밥은 하프 핸드셰이크를 create cell에 넣어 캐롤에게 전송한다.
• 이때 밥은 지금까지 사용되지 않은 circID$C\backslash \_\{BC\}$를 발행한다.
• 캐롤→밥: created cell에 공통 키의 해시를 더해서 보낸다.
• '''밥은 $C\backslash \_\{AB\}$와 $C\backslash \_\{BC\}$를 대응시킨다'''.
• 밥→앨리스: 캐롤이 created cell을 반환한 경우, 페이로드를 relay extended cell에 넣어서 앨리스에게 반환한다.
• 앨리스와 캐롤은 공통 키 $K\backslash \_2\; =\; g^\{x2y2\}$를 공유할 수 있다.

• 앨리스는 페이로드와 페이로드의 다이제스트를 릴레이 셀에 넣고, circID를 제외한 모든 것을 종단 노드부터 순서대로 공통 키를 사용하여 암호화하여 전송한다.
• 밥은 하나를 복호화하고, 다이제스트가 일치하지 않는 경우, 밥은 circID를 바꾸어 캐롤에게 셀을 전송한다.
• 캐롤도 마찬가지로 하나를 복호화하고, 다이제스트가 일치하는 경우, 릴레이 셀의 내용을 인식할 수 있다면 데이브에게 전송한다(전송 완료).
• 캐롤에 도착한 페이로드와 그 다이제스트가 일치하지 않는 경우, 회선 자체를 차단한다.

3. 3. 히든 서비스 (Onion 서비스)

4. 기능 및 활용

Tor는 사용자가 인터넷을 서핑하고, 채팅하고, 익명성으로 인스턴트 메시지를 보낼 수 있도록 하며, 합법성을 포함한 다양한 목적으로 사용된다.^[15] 예를 들어, Tor는 범죄 기업, 해커티비즘 그룹, 법 집행 기관 등에서 사용된다. Tor는 웹에서 추적을 완전히 지우도록 설계되지 않았고, 대신 사이트가 사용자를 추적할 가능성을 줄이도록 설계되었다.^[17]

Tor는 이코노미스트에 의해 비트코인 및 실크 로드와 관련하여 "웹의 어두운 구석"이라고 묘사되었다. Tor는 개인 정보 보호 또는 검열 회피를 포함하여 불법 활동에도 사용된다. 아동 학대 콘텐츠 배포, 마약 판매, 멀웨어 배포, 규제 물질 판매, 무기, 훔친 신용 카드 번호,^[22] 돈세탁, 은행 사기,^[23] 신용 카드 사기, 신분 도용, 위조 지폐 교환 등에 사용될 수 있으며,^[24] 암시장은 비트코인과 함께 Tor 인프라를 활용한다.

실크 로드의 로스 윌리엄 울브리히트에 대한 소장에서 미국 연방 수사국은 Tor가 "합법적인 사용법을 알고 있다"는 점을 인정했다.

2014년, EFF의 에바 갤퍼린은 ''Businessweek''에 "Tor의 가장 큰 문제는 언론입니다. 누군가가 학대자에게 스토킹을 당하지 않은 시간을 아무도 듣지 않습니다. 그들은 누군가가 아동 포르노를 다운로드하는 것을 어떻게 빠져나갔는지 듣습니다."라고 말했다.^[113]

Tor 프로젝트는 Tor 사용자가 웹사이트 및 광고주로부터 인터넷 활동을 비공개로 유지하려는 "일반적인 사람들", 사이버 스파이 행위에 대해 우려하는 사람들, 그리고 활동가, 저널리스트 및 군인과 같이 검열을 피하는 사용자들을 포함한다고 명시한다. 가정 폭력 피해자와 그들을 돕는 사회 복지사 및 기관에서 점점 더 많이 사용되고 있으며, 보호소 직원은 사이버 보안 문제에 대한 전문적인 교육을 받았을 수도 있고 그렇지 않았을 수도 있다.^[28] 그러나 제대로 배포되면, 현대 온라인 생활에서 디지털 미디어의 보급으로 인해 증가한 디지털 스토킹을 방지한다.

Tor의 전무 이사인 앤드류 르만은 2014년 8월에 NSA와 GCHQ의 요원들이 Tor에 익명으로 버그 보고서를 제공했다고 말했다.^[31]

Tor 프로젝트의 FAQ는 EFF의 보증에 대한 지원 이유를 제공한다.^[108]

토르는 감시와 체포를 두려워하는 정치 활동가, 검열을 우회하려는 일반 웹 사용자, 스토커의 폭력이나 학대에 위협받는 사람과 같이 취약한 인터넷 사용자들에게 프라이버시와 익명성을 제공하는 것으로 칭찬받고 있다.^[109][110]

4. 1. 익명 통신

4. 2. 검열 우회

4. 3. 내부 고발 및 언론의 자유

5. 문제점 및 한계

토르(Tor)는 사용자의 인터넷 활동과 신원을 숨기는 데 사용되지만, 이러한 익명성은 범죄 활동에 악용될 소지가 있다.^[15]

• 도청 및 트래픽 분석: HTTPS와 같은 추가적인 암호화 프로토콜을 사용하면 토르 네트워크의 출구 노드(exit node)와 목적지 서버 간의 통신에서 발생할수 있는 도청이나 변조 위험을 줄일 수 있다.^[200] 하지만, 토르 네트워크의 입구와 출구를 모두 감시할 수 있는 공격자는 트래픽 분석을 통해 사용자의 익명성을 해제할 수 있다.^[201]
• DNS 유출: 구 버전의 토르에서는 HTTP 통신을 할 때 TCP를 사용한 DNS 참조를 지원하는 Privoxy를 웹 브라우저와 토르 사이에 설치하여 병용하는 것이 권장되었다. 최신 버전의 토르는 DNS 참조를 토르 네트워크를 경유하여 수행하는 DNS 리졸버가 탑재되어 DNS 유출 문제를 해결했다.^[198]
• 범죄 악용: 다크 웹에서는 토르를 기반으로 한 다크넷 마켓 등 불법 서비스가 다수 운영되고 있다. 경찰청은 2013년 4월 18일 보고서에서 국내 웹마스터에게 토르 노드의 IP 주소 접근을 차단하도록 자율적인 노력을 요청했다.^{[233][234][235]}

• 성능 문제: 토르는 여러 중계 서버(릴레이)를 거쳐 통신하기 때문에 일반적인 인터넷 연결보다 속도가 느릴 수 있다.^[30]

5. 1. 도청 및 트래픽 분석

5. 2. DNS 유출

• SOCKS 4a (호스트 이름을 사용)를 사용한다.
• SOCKS 기반 포트 포워더 (socat 등)를 사용하여, SOCKS를 경유하여 통신하게 한다.
• tor-resolve를 사용하여, 토르를 경유하여 호스트 이름을 해결한다. 그 후, 애플리케이션에 해결된 IP 주소를 전달한다.

5. 3. 범죄 악용

다크 웹에서는 토르를 기반으로 한 다크넷 마켓 등 불법 서비스가 다수 운영되고 있다. 이러한 다크넷 마켓에서는 도박, 인신매매, 무기, 마약, 위조 통화 등이 거래되며, 불법 사이트 적발과 새로운 불법 사이트 등장이 반복되는 숨바꼭질이 계속되고 있다.

토르를 이용한 범죄 행위는 수사기관의 추적을 어렵게 만든다.^[18] 공격자가 Tor를 사용하여 공격을 가했을 경우, 피해자의 로그에는 출구 노드를 운영하는 자원봉사자와의 통신이 기록되기 때문에, 운영만으로도 체포될 위험이 있다.

일본에서는 2012년에 원격 조작 바이러스 사건이 발생하여 토르가 언론에 보도되었다. 2013년경에는 토르를 악용한 범죄 예고나 온라인 뱅킹 부정 접속 범죄가 발생했고, 2010년 경시청 국제 테러 수사 정보 유출 사건에서도 토르가 사용되었다.^[233] 경찰청은 2013년 4월 18일 보고서에서 국내 웹마스터에게 토르 노드의 IP 주소 접근을 차단하도록 자율적인 노력을 요청했다.^{[233][234][235]} 위키백과도 토르 노드에서의 게시를 원칙적으로 받지 않는다.^[236]

토르의 악용은 정당한 이용자에게도 불이익을 초래한다. 국제 해커 그룹 어노니머스는 토르 검열 움직임을 철폐할 것을 요구하는 영상을 유튜브에 업로드했다.^[237]

5. 4. 성능 문제

6. 윤리적, 사회적 논란 및 법적 문제

미국 해군 연구소의 수학자 폴 시버슨과 컴퓨터 과학자 마이클 G. 리드, 데이비드 골드슐라그는 1990년대 중반 양파 라우팅을 개발했는데, 이는 미국 정보 기관의 온라인 통신을 보호하기 위한 것이었다. 양파 라우팅은 통신 프로토콜 스택의 응용 계층에서 암호화를 통해 구현되며, 양파처럼 중첩된 구조를 가진다. 2002년 9월 20일, 시버슨, 로저 딩글딘, 닉 매튜슨이 개발한 토르의 알파 버전("The Onion Routing" 프로젝트, 약칭 "Tor")이 출시되었고,^[6] 1년 후 최초 공개 릴리스가 이루어졌다.^[7]

2004년, 해군 연구소는 토르 코드를 자유 라이선스로 공개했고, 전자 프론티어 재단(EFF)은 딩글딘과 매튜슨의 개발을 지원했다.^[6] 2006년, 딩글딘, 매튜슨 등 5명은 토르 유지 관리를 위한 501(c)(3) 연구 교육 비영리 단체인 토르 프로젝트를 매사추세츠에 설립했다. EFF는 초기 재정 후원자였으며, 초기 재정 지원에는 미국 민주주의, 인권 및 노동국, 국제 방송국, 인터뉴스, 휴먼 라이츠 워치, 케임브리지 대학교, 구글, Stichting NLnet 등이 포함되었다.^[8][9]

토르가 존재하는 동안 다양한 토르 취약점이 발견되고 악용되기도 했다. 토르에 대한 공격은 활발한 학문적 연구 분야이며, 토르 프로젝트 자체에서도 환영하는 바이다.^[10][11][12]

토르는 감시와 체포를 두려워하는 정치 활동가, 검열을 우회하려는 일반 웹 사용자, 스토커의 위협을 받는 사람 등 취약한 인터넷 사용자들에게 프라이버시와 익명성을 제공하는 것으로 평가받는다.^[109][110] 미국 국가안보국(NSA)은 토르를 "고도의 보안과 낮은 지연 시간을 가진 인터넷 익명성의 왕"이라고 칭했고, ''비즈니스위크''는 토르를 "전 세계 정보기관의 온라인 감시 노력을 무력화하는 가장 효과적인 수단"이라고 묘사했다. 다른 언론에서는 토르를 "정교한 프라이버시 도구",^[111] "사용하기 쉬운"^[112] 그리고 "세계에서 가장 정교한 전자 스파이조차도 뚫는 방법을 알아내지 못할 정도로 안전한" 도구라고 묘사했다.^[113]

토르 지지자들은 토르가 사용자의 프라이버시와 익명성을 보호함으로써, 인터넷이 검열되는 국가를 포함하여 표현의 자유를 지원한다고 말한다. 토르는 "인프라와 같으며, 정부는 자연스럽게 사용하고 싶은 인프라에 대한 비용을 지불하게 된다"는 특징을 갖는다.^[114]

토르 프로젝트는 원래 미국 정보 기관을 위해 개발되었고 여전히 미국 정부의 자금을 지원받고 있어, "책임성이나 투명성을 중요하게 생각하는 문화가 설계한 도구라기보다는 첩보 프로젝트에 더 가깝다"는 비판을 받아왔다.^[115] 토르 프로젝트 연간 예산의 80%는 미국 정부에서 나왔으며, 미국 국무부, 방송 관리 위원회, 국립 과학 재단이 주요 기여 기관이었다. 그 목적은 "권위주의 국가의 민주주의 옹호자들을 지원"하는 것이다.^[116] 다른 공공 자금 출처로는 DARPA, 미국 해군 연구소, 스웨덴 정부가 있다. 일부에서는 정부가 토르의 표현의 자유에 대한 헌신을 중요하게 여기고, 다크넷을 사용하여 정보를 수집한다고 제안했다.^[117] 토르는 또한 비정부 기구 (Human Rights Watch 포함)와 레딧, 구글과 같은 개인 후원자로부터 자금을 지원받는다.^[118] 딩글다인은 미국 국방부의 자금이 조달 계약보다는 연구 보조금과 더 유사하다고 말했다. 앤드루 르만 토르 전무이사는 미국 연방 정부로부터 자금을 지원받지만, 토르 서비스는 NSA와 협력하여 사용자 신원을 밝히지 않았다고 말했다.

비평가들은 토르가 주장하는 만큼 안전하지 않다고 말하며,^[119] 웹 호스팅 회사 프리덤 호스팅과 온라인 마켓플레이스 실크로드와 같이 토르를 사용하는 사이트에 대한 미국 법 집행 기관의 수사 및 폐쇄를 지적했다.^[115] 2013년 10월, 에드워드 스노든이 유출한 문서를 분석한 ''가디언''은 NSA가 토르를 반복적으로 해킹하려고 시도했지만 핵심 보안을 뚫는 데는 실패했고, 개별 토르 사용자의 컴퓨터를 공격하는 데는 일부 성공을 거두었다고 보도했다. ''가디언''은 또한 "토르는 냄새가 난다"라는 제목의 2012년 NSA 기밀 슬라이드를 공개했는데, 여기에는 "우리는 항상 모든 토르 사용자의 익명을 해제할 수 없을 것이다"라고 적혀 있지만 "수동 분석을 통해 토르 사용자의 극히 작은 부분을 익명 해제할 수 있다"라고 적혀 있었다.^[120] 토르 사용자가 체포되는 경우, 이는 일반적으로 핵심 기술 해킹이 아닌 인적 오류로 인한 것이다.^[121] 2014년 11월 7일, FBI, ICE 국토안보 수사국 및 유럽 법 집행 기관의 합동 작전으로 17명이 체포되고 400페이지가 포함된 27개 사이트가 압수되었다. 2014년 말 ''슈피겔'' 보고서에 따르면, 스노든 유출 자료를 통해 NSA가 토르 자체를 "주요 위협"으로 간주하고, OTR, Cspace, ZRTP, RedPhone, Tails, TrueCrypt와 같은 다른 프라이버시 도구와 함께 사용될 때 "파멸적"이라고 평가했다는 사실이 밝혀졌다.

6. 1. 익명성과 표현의 자유 vs. 범죄 악용

이코노미스트는 토르를 비트코인, 실크 로드와 함께 "웹의 어두운 구석"이라고 묘사했다. 미국 국가안보국(NSA)과 영국의 GCHQ 같은 정보 기관들은 토르를 해킹하려 시도했지만, 큰 성공을 거두지는 못했다.

토르 프로젝트는 토르 사용자가 인터넷 활동을 비공개로 유지하려는 일반 사람들, 사이버 스파이 행위에 대해 우려하는 사람들, 검열을 피하려는 활동가, 저널리스트, 군인 등을 포함한다고 명시한다.^[26]

토르를 둘러싼 논쟁은 익명성과 프라이버시 보호의 중요성과, 범죄 수사 및 예방의 필요성 사이의 균형점을 찾는 문제로 이어진다.

6. 2. 정부 및 수사기관의 입장

7. 관련 소프트웨어 및 기술

토르 브라우저는 토르 네트워크를 쉽게 사용할 수 있도록 설계된 웹 브라우저이다. 2008년 1월 스티븐 J. 머독에 의해 토르 브라우저 번들로 만들어져 발표되었다.^[85] 수정된 모질라 파이어폭스 ESR 웹 브라우저, TorButton, TorLauncher, NoScript, 토르 프록시 등으로 구성되어 있다. 사용자는 이동식 저장 장치에서 토르 브라우저를 실행할 수 있으며, 마이크로소프트 윈도우, macOS, 안드로이드, 리눅스에서 작동한다. 기본 검색 엔진은 DuckDuckGo이다. 토르 브라우저는 자동으로 토르 백그라운드 프로세스를 시작하고 토르 네트워크를 통해 트래픽을 라우팅한다. 세션 종료 시 브라우저는 HTTP 쿠키 및 방문 기록과 같은 개인 정보와 관련된 데이터를 삭제한다.

참조

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