PWND2 Program

사이버 공간의 유령을 증명하다

디지털 시대에 통신의 '보안'과 '익명성'은 국가 안보와 개인의 자유 모두에게 중요한 화두입니다. 민감한 정보를 교환하거나, 억압적인 환경에서 자유롭게 소통하기 위해 우리는 보이지 않는 안전한 통신망, 즉 '은닉 통신 시스템(Hidden Communication Systems, HCS)'에 의존합니다. 하지만 이 통신망이 정말로 안전한지 어떻게 확신할 수 있을까요?

지금까지의 방식은 "일단 만들어 보고, 테스트한 뒤, 최선을 바라자"에 가까웠습니다. DARPA는 이러한 불확실성을 제거하고, 사이버 보안을 추측의 영역에서 증명의 과학으로 끌어올리기 위해 새로운 도전을 시작했습니다. 바로 PWND2 (Provably Weird Network Deployment and Detection) 프로그램입니다.

 

희망과 추측에 기댄 통신 보안의 한계

전통적인 은닉 통신 시스템 개발은 매우 복잡하고 불확실한 수동 프로세스였습니다. 개발자들은 알려진 공격 기법을 방어할 수 있는 네트워크를 설계하고, 수많은 테스트를 통해 취약점을 찾아 보완합니다. 이 방식의 문제점은 명확합니다.

• 느리고 불확실함: 복잡한 네트워크 환경에서 최적의 설계를 찾는 것은 수동적인 탐색 과정이며, 미래의 새로운 공격까지 예측할 수는 없습니다.
• 검증의 어려움: 일단 구축된 네트워크가 얼마나 안전한지 측정하고 검증하는 것은 막대한 비용과 시간이 드는 경험적 테스트에 의존해야 합니다.
• 정적인 방어: 각각의 방어 기술이 개별적으로 구현되어, 변화하는 위협에 유연하게 대처하기 어렵습니다.

결국, 기존의 방식은 우리가 아직 모르는 공격에 대해서는 그 안전성을 '증명'할 수 없다는 근본적인 한계를 가집니다.

DARPA의 해법: '이상한 네트워크'를 수학으로 증명하다

PWND2 프로그램의 이름은 게이머들 사이에서 '상대를 완벽히 제압했다'는 의미로 쓰이는 'pwned'에서 유래했습니다. 이름처럼, 이 프로그램은 은닉 통신망의 불확실성을 완벽히 제압하는 것을 목표로 합니다.

PWND2의 핵심 아이디어는 형식 검증(Formal Methods)이라는 수학적 기법과 소프트웨어 정의 네트워킹(Software-Defined Networking, SDN)을 결합하는 것입니다. 이를 통해, 마치 수학 공식을 증명하듯 개인정보 보호와 성능이 '증명 가능한(Provably)' 수준에 도달한 **'이상한 네트워크(Weird Network, WN)'**를 설계하고 탐지하는 새로운 방법을 개발하고자 합니다.

'이상한 네트워크(Weird Network)'란? PWND2에서는 이 용어를 '네트워크의 원래 사양을 벗어나, 의도치 않게 나타나는 새로운 통신 경로를 가능하게 하는 인프라'로 정의합니다. 즉, 숨겨지거나 난독화된 모든 형태의 통신을 공식적으로 표현하는 개념입니다. 이는 외부에서 쉽게 예측하거나 분석하기 어려운 특성을 가집니다.

PWND2 프로그램의 구조와 목표

PWND2 프로그램은 하나의 기술 분야(TA)를 두 개의 핵심 집중 분야(FA)로 나누어 진행됩니다. 연구팀은 두 분야 모두에 대한 해결책을 제시해야 합니다.

• FA1: 엄격한 도메인 특화 언어(DSL)로 모델링
  • '이상한 네트워크(WN)', 그 위에서 실행되는 애플리케이션, 기반이 되는 실제 네트워크, 그리고 공격하는 적(Adversary)의 역량까지 포함하는 전체 은닉 통신 시스템(HCS)을 정밀하게 표현하고 모델링할 수 있는 새로운 프로그래밍 언어를 개발합니다.
• FA2: 형식 검증에 기반한 분석
  • FA1의 DSL로 표현된 시스템을 분석하는 도구와 기술을 개발합니다. 이 도구는 시스템의 성능, 확장성, 보안, 개인정보 보호와 같은 속성을 수학적으로 증명하고 보장(Guarantee)하는 역할을 합니다.

궁극적인 목표는 수천 개의 노드로 구성된 대규모 네트워크까지 확장 가능한 기술을 개발하고, 이를 통해 은닉 통신 시스템의 모델링과 분석이 다항 시간 내에 수행될 수 있음을 입증하는 것입니다.

PWND2 프로그램의 공식 타임라인

• 2024년 8월 28일: Industry Day 개최
• 2024년 9월 19일: 프로그램 공식 공고 (BAA) 발표
• 2024년 10월 1일: 제안서 초록 제출 마감
• 2024년 11월 5일: 최종 제안서 제출 마감
• 2025년 2월 1일 : 프로그램 시작
• 2025년 ~ 2027년 중반: 선정된 연구팀들이 약 30개월 동안 '이상한 네트워크'를 정의하고 검증하기 위한 핵심 기술을 개발하는 연구를 수행합니다. 이 기간 동안 6개월마다 데모 또는 테스트를 통해 진행 상황을 평가받습니다. (5개 기업이 선정됨)
• 2027년 하반기 (예상): 프로그램이 종료되고, 개발된 기술과 검증된 모델을 통해 은닉 통신 시스템의 보안성과 신뢰성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 결과물을 선보일 것으로 기대됩니다.

결론: 사이버 보안, 예술에서 과학으로

DARPA의 PWND2 프로그램은 은닉 통신 시스템 개발을 직관과 경험에 의존하는 '예술'의 경지에서, 수학적 논리로 증명하는 '과학'의 영역으로 전환시키려는 야심 찬 시도입니다.

이 프로그램이 성공한다면, 우리는 더 이상 통신망의 안전을 막연히 희망하는 것이 아니라, 수학적으로 확신할 수 있게 될 것입니다. 이는 국가 안보를 위한 비밀 통신은 물론, 전 세계 인터넷 자유 커뮤니티를 위한 강력하고 신뢰할 수 있는 소통의 길을 열어줄 것입니다. PWND2는 보이지 않는 사이버 공간의 안전을 지키는 가장 확실한 방법이 될지도 모릅니다.