웹 보안 강화를 위한 자바스크립트 챌린지 기반의 비정상 접근 식별 기술

증상: 비정상적인 접근 시도가 감지되었나요?

서버 로그에 동일 IP에서 초당 수십 건의 POST 요청이 기록되거나, 사용자 에이전트 문자열이 비정상적이며, 일반적인 사용자 플로우를 벗어난 API 호출이 반복적으로 발생하고 있다면, 이는 단순한 트래픽이 아닌 자동화된 비정상 접근일 가능성이 높습니다. 이러한 접근은 로그인 페이지 무차별 대입 공격(Brute Force), API 엔드포인트 남용, 웹 스크래핑, 또는 분산 서비스 거부(DDoS) 공격의 초기 신호일 수 있습니다.

원인 분석: 전통적인 방어의 한계

IP 차단, 요청 빈도 제한(Rate Limiting)만으로는 현대의 정교한 공격을 완벽히 차단하기 어렵습니다. 공격자는 프록시 풀, 토르 네트워크, 혹은 합법적인 클라우드 IP를 이용해 IP를 지속적으로 변경할 수 있습니다. 또한, 정상 사용자와 악성 봇을 구분하지 못하는 단순 Rate Limit은 실제 사용자의 접근까지 제한하는 오탐(False Positive)을 발생시켜 비즈니스에 손해를 줄 수 있습니다, 근본적인 문제는 http 요청 자체가 ‘누가’ 보냈는지 증명할 수 없는 무상태(stateless) 프로토콜 특성에 있습니다.

해결 방법 1: 기본적인 챌린지-응답 메커니즘 구현

가장 간단한 형태로, 서버가 클라이언트에게 간단한 퍼즐을 내고, 올바른 답을 포함한 요청만 처리하는 방식입니다, 이는 완전한 자동화 봇을 걸러내는 1차 필터 역할을 합니다.

구현 단계는 다음과 같습니다.

1. 챌린지 생성: 사용자가 로그인 페이지나 민감한 api 호출 전에, 서버는 세션 또는 jwt 토큰에 임의의 간단한 수학 문제(예: “3 + 5”)나 왜곡되지 않은 간단한 텍스트 captcha를 생성하여 저장합니다.
2. 클라이언트 전달: 이 챌린지를 json 형태({"challenge_id": "abc123", "question": "3 + 5"})로 클라이언트에 응답합니다. 로그인 폼에 숨겨진 필드(Hidden Field)로 포함시킬 수 있습니다.
3. 응답 요구: 클라이언트는 사용자 입력이나 자바스크립트 계산을 통해 답변(예: “8”)을 구해, 다음 요청 시 challenge_id와 함께 answer 필드로 서버에 제출합니다.
4. 검증 및 처리: 서버는 제출된 challenge_id로 저장된 정답과 비교합니다. 일치하지 않거나, 챌린지 시간이 초과(예: 2분)되었을 경우 요청을 즉시 거부합니다.

이 방법은 순수 HTTP 요청만 가능한 가장 단순한 봇을 효과적으로 차단합니다.

해결 방법 2: 동적 자바스크립트 실행 기반 복합 챌린지

더 정교한 봇(Headless Browser를 사용하는 Puppeteer, Selenium)을 방어하려면, 자바스크립트 실행 환경에서만 해결 가능한 동적 챌린지가 필요합니다. 이는 브라우저의 정상적인 렌더링 엔진과 자바스크립트 엔진을 필요로 합니다.

구현 아키텍처 설계

서버는 클라이언트에게 실행 가능한 자바스크립트 코드 조각을 전달합니다. 이 코드는 브라우저에서 실행되어 특정 값을 계산하고, 그 결과를 서버에 증명해야 합니다.

1. 클라이언트 행위 프로파일링: 첫 접근 시, 서버는 클라이언트의 기본 정보(사용자 에이전트, 화면 해상도, 지원 코덱 등)를 수집해 임시 프로필을 생성합니다. 이 프로필은 강력한 인증 수단이 아닌, 이상 징후 탐지용 참고 자료입니다.
2. 동적 챌린지 생성: 서버는 매 요청마다 고유한 자바스크립트 함수를 생성합니다. 예를 들어, DOM 요소의 위치를 계산하거나, 암호화 해시 함수의 일부를 구현하는 코드입니다, function challenge() { var a = window.screen.width % 13; var b = math.floor(date.now() / 1000) % 7; return (a * b) + 12345; }
3. 코드 난독화 및 전달: 생성된 코드를 간단한 난독화(변수명 변경, 불필요한 연산 추가)하여 클라이언트에 응답 본문이나 별도 스크립트 태그로 전송합니다. 정답은 서버 메모리에 challenge_id와 함께 저장합니다.
4. 클라이언트 실행 및 결과 제출: 클라이언트 브라우저는 이 코드를 실행하고, 결과 값을 특정 헤더(예: X-Challenge-Response)에 담아 다음 주요 요청(로그인, 결제 등)과 함께 보냅니다.
5. 검증 및 위험도 평가: 서버는 제출된 결과를 확인합니다. 정답 불일치, 응답 시간이 비정상적으로 빠르거나(인간 불가능한 반응 속도), 느린 경우(자동화 도구의 오버헤드)를 모두 의심 지표로 판단합니다. 프로파일 정보와 결합해 위험 점수를 매기고, 점수에 따라 요청 처리, 추가 챌린지 발행, 또는 차단을 결정합니다.

해결 방법 3: 프론트엔드 행위 분석을 통한 지능형 식별

가장 고도화된 접근법입니다. 챌린지 정답만 검증하는 것을 넘어, 사용자가 챌린지를 해결하는 ‘과정’에서 발생하는 행위 데이터를 분석하여 봇과 인간을 구분합니다. 이는 머신러닝 모델을 활용한 행위 생체 인증(Behavioral Biometrics)의 개념에 가깝습니다.

핵심 구현 요소는 다음과 같습니다.

• 마우스 동역학 데이터 수집: 클라이언트 자바스크립트로 마우스 이동 궤적, 가속도, 클릭 간격, 진동 등을 정밀하게 기록합니다, 인간의 마우스 이동은 물리적 관성과 비선형성을 보이지만, 봇은 직선적이거나 수학적으로 이상적인 곡선을 그립니다.
• 키보드 타이핑 패턴 분석: 키 누름과 뗌 사이의 시간, 키 간 전환 속도를 분석합니다. 각 사용자마다 고유한 타이핑 리듬이 존재합니다.
• 터치스크린 및 모바일 제스처 분석: 모바일 환경에서는 스와이프 각도, 압력 변화(지원되는 기기 한정), 멀티터치 패턴을 분석할 수 있습니다.
• 브라우저 환경 일관성 검사: 자바스크립트로 측정한 시간(Date.now(), performance.now())과 요청 헤더의 타임스탬프 불일치, 또는 WebGL 렌더러 정보, 폰트 리스트 등이 Headless 브라우저와 일반 브라우저에서 다르게 노출되는 점을 활용합니다.

이렇게 수집된 데이터는 실시간으로 서버에 전송되거나(WebSocket 활용), 요청과 함께 패킷으로 묶여 전송됩니다. 서버 측에서는 미리 학습된 모델이 이 데이터를 평가해 ‘인간일 확률’ 점수를 출력하고, 이 점수를 기반으로 최종 접근 제어 결정을 내립니다.

주의사항 및 최적화 가이드

강력한 보안은 사용자 경험과의 절충입니다. 다음 사항을 반드시 고려해야 합니다.

모든 보안 조치는 레이어드 접근법으로 구현해야 함. 단일 기술에 의존하는 것은 위험함. 자바스크립트 챌린지는 IP 기반 Rate Limiting, WAF(웹 애플리케이션 방화벽) 규칙, 사용자 인증 로직과 함께 다층 방어 체계의 일부로 설계될 것. 예를 들어, 챌린지 로직은 반드시 서버 측에서 최종 검증되어야 하며, 클라이언트 측 검증만으로는 아무런 의미가 없음. 또한, 자바스크립트 실행이 불가능한 정말 합법적인 클라이언트(일부 오래된 스마트 TV 브라우저, 특수 목적 API 통신)를 위한 대체 경로(Fallback)를 마련하는 것이 서비스 접근성 측면에서 중요함.

1. 성능 영향 최소화: 챌린지 생성 및 검증 로직은 가볍고 빠르게 유지해야 합니다. 복잡한 암호화 연산이나 대용량 데이터 처리는 서버 리소스를 과도하게 소모할 수 있습니다. 적절한 캐싱 전략을 도입하십시오.
2. 접근성 보장: 시각 장애인을 위한 스크린 리더 사용자 등 자바스크립트 챌린지 해결이 어려운 사용자를 위해 대체 인증 수단(이메일 인증 링크, 앱 푸시 알림 등)을 반드시 제공해야 합니다. 이는 법적 준수 사항이기도 합니다.
3. 지속적인 진화: 공격자도 기술을 발전시킵니다. 오늘 효과적인 난독화 기법은 내일 뚫릴 수 있습니다. 챌린지 알고리즘과 행위 분석 모델은 주기적으로 업데이트하고, 차단 로그를 분석하여 새로운 공격 패턴을 학습하는 피드백 루프를 구축하십시오.
4. 오탐 모니터링: 새로운 챌린지 규칙을 배포할 때는 반드시 카나리아 릴리스(Canary Release) 방식을 적용해 소규모 트래픽에 먼저 적용하고, 정상 사용자의 차단 비율(False Positive Rate)을 면밀히 모니터링하십시오. 모니터링 대시보드는 실시간으로 확인 가능해야 합니다.

프로 엔지니어의 핵심 조언: 자바스크립트 챌린지의 궁극적 목표는 ‘공격자의 비용을 극대화’하는 것임. 완벽한 차단은 불가능할 수 있으나, 당신의 사이트를 공격하는 데 드는 시간과 컴퓨팅 자원을 경쟁사나 다른 표적보다 훨씬 많이 들게 만드는 것이 성공임. 이로 인해 챌린지는 다양하고 예측 불가능해야 하며, 단일 솔루션에 집착하기보다는 지속적인 관찰과 적응이 보안 운영의 핵심임.