서론 및 동기

IPsec vs WireGuard

리눅스에서 암호화된 터널링 솔루션으로 표준적인 선택지는 IPsec입니다. IPsec은 여러 보안 프로토콜로 구성된 프로토콜 스위트이며, 리눅스에서는 xfrm 프레임워크를 통해 커널 수준에서 패킷의 암호화, 복호화, 무결성 검사 및 터널링을 수행합니다.
한편, IPsec 아키텍처는 키 교환 매커니즘을 자체적으로 포함하지 않으며, 일반적으로 IKEv2 프로토콜을 사용하여 키 교환을 수행합니다. 리눅스에서는 strongSwan과 같은 IKE 데몬이 사용자 공간에서 IKEv2를 구현하고, netlink를 통해 커널의 xfrm에 설치합니다.

이렇게 키 교환 계층과 전송 암호화 계층을 분리하는 것은 의미론적 관점에서 현명한 분리이지만, 사용자 입장에서는 구성 요소가 많아 복잡성이 증가한다는 단점이 있습니다.

반면 WireGuard는 이러한 계층적 분리를 제거하고, 단일한 가상 인터페이스(예: wg0)를 통해 암호화된 터널링을 제공합니다. 표준 네트워크 관리 유틸리티(ip, ifconfig)를 그대로 사용할 수 있으며, 인터페이스를 지나는 패킷은 이미 인증되고 암호화된 상태임이 보장됩니다. 이런 단순하고 직관적인 모델 덕분에 설정과 운영 측면에서 IPsec보다 훨씬 간단합니다.

단, IPsec의 분리된 계층 구조는 학문적으로 올바르고 건전하며, WireGuard는 계층을 위배하고 이론적 결함이 있는 공학적 해결책이라는 점을 확실히 인지할 필요가 있습니다.

OpenVPN vs WireGuard

또 다른 널리 사용되는 암호화된 터널링 솔루션은 OpenVPN입니다. OpenVPN은 TUN/TAP 가상 인터페이스를 사용하여 WireGuard와 유사한 네트워크 인터페이스 기반 동작 모델을 제공하지만, 사용자 공간에서 동작하기 땜누에, 패킷이 커널과 사용자 공간을 여러 번 왕복해야 하며, 이로 인해 성능이 좋지 않습니다. 또한, OpenVPN은 TLS 프로토콜을 사용하여 코드베이스가 크며, 이는 곧 잠재적인 보안 취약점을 불러 일으킵니다.

반면, WireGuard는 커널 모듈로 구현되어 있으며, 암호 설계에 있어서도 프로토콜 및 암호 스위트의 기민성을 의도적으로 제한합니다. WireGuard는 Trevor Perrin이 설계한 Noise의 변형을 사용하며, 키 교환에는 Curve25519, 대칭 암호화에는 ChaCha20, 무결성 검증에는 Poly1305를 사용하는 등 현대적인 알고리즘 조합을 채택했습니다. 이는 코드 단순성, 성능, 보안성 측면에서 균형을 맞추기 위한 선택입니다.

결론

WireGuard는 뛰어난 성능과 단순한 구성, 작은 코드베이스, 현대적인 암호 알고리즘을 특징으로 하며, 다양한 환경에서 실용적으로 사용하기에 매우 적합한 솔루션입니다. WireGuard는 키 교환과 전송 암호화를 하나의 통합된 메커니즘으로 처리하고, 정책 계층 대신 단일 가상 인터페이스 모델을 채택함으로써, 전통적인 보안 아키텍처의 계층화 원칙과는 거리가 있지만, 실용적인 요구사항을 충족시키는 데 탁월한 성능을 발휘합니다.