보안 공부를 시작했다.
아직 네트워크, 해킹, 취약점 같은 것은 아무것도 모르는 상태라서 우선 가장 기본적인 “컴퓨터가 어떻게 동작하는가?”부터 공부해보기로 했다.
보안을 공부하다 보면 프로세스, 메모리, 커널, PID 같은 용어가 계속 등장한다고 한다.
그래서 첫날에는 아래 내용을 이해하는 것을 목표로 잡았다.
- CPU는 무슨 일을 하는가?
- RAM은 왜 필요한가?
- SSD와 RAM은 무엇이 다른가?
- 운영체제는 왜 필요한가?
- Kernel은 무엇인가?
- Program과 Process의 차이는 무엇인가?
- PID는 무엇인가?
- 프로그램을 실행하면 컴퓨터 내부에서는 어떤 일이 일어나는가?
1. Hardware와 Software
먼저 컴퓨터를 구성하는 것은 크게 Hardware와 Software로 나눌 수 있다.
Hardware
Hardware는 실제로 존재하는 물리적인 장치를 의미한다.
대표적으로 다음과 같은 것들이 있다.
- CPU
- RAM
- SSD
- HDD
- GPU
- Network Card
즉, 컴퓨터를 열었을 때 실제로 볼 수 있는 부품들이 대부분 Hardware에 해당한다.
Software
Software는 컴퓨터에서 실행되는 프로그램이나 운영체제를 의미한다.
예를 들어 다음과 같다.
- Windows
- Chrome
- Microsoft Teams
- 게임
- PowerShell
컴퓨터의 구조를 아주 단순하게 표현하면 다음과 같다.
사용자
↓
Software
↓
Operating System
↓
Hardware
사용자가 Chrome 같은 프로그램을 사용하면 프로그램이 직접 CPU나 RAM을 마음대로 사용하는 것이 아니라, 중간에서 운영체제가 이를 관리한다.
오늘 내가 이해한 내용
여기에 Hardware와 Software의 차이를 내 말로 정리해보기
> 하드웨어는 눈에 보이는 물리적인 것, 소프트웨어는 컴퓨터 속에 있는 프로그램들
2. CPU란?
CPU는 Central Processing Unit의 약자다.
흔히 컴퓨터의 두뇌라고 표현하지만, 좀 더 정확하게 표현하면 컴퓨터의 명령어를 실행하는 장치라고 볼 수 있다.
프로그램에는 컴퓨터가 수행해야 할 수많은 명령들이 들어 있다.
예를 들면,
숫자를 더한다.
문자를 비교한다.
파일을 읽는다.
데이터를 처리한다.
와 같은 작업이다.
CPU가 이런 명령들을 실제로 처리한다.
CPU와 관련된 주요 용어
CPU
컴퓨터의 명령을 처리하는 장치.
Core
CPU 내부에서 실제 작업을 처리하는 단위.
Thread
작업이 처리되는 실행 흐름.
Instruction
CPU가 처리하는 명령.
아직 Core와 Thread의 내부 구조까지 공부할 필요는 없지만, 이후 프로그램이나 서버 성능을 볼 때 계속 등장하는 용어이기 때문에 기억하자.
내가 이해한 CPU
CPU가 어떤 역할을 하는지 내 말로 설명해보기
> CPU는 컴퓨터의 명령어를 실행하는 장치
3. RAM이란?
RAM은 Random Access Memory의 약자다.
컴퓨터에서 현재 실행하고 있는 프로그램이나 필요한 데이터를 임시로 저장하는 공간이다.
예를 들어 Chrome이 컴퓨터의 SSD에 설치되어 있다고 하자.
Chrome을 실행하면 대략 다음과 같은 일이 일어난다.
SSD
Chrome 프로그램 저장
↓
RAM
Chrome 실행에 필요한 데이터 적재
↓
CPU
명령 처리
아주 단순하게 표현하면 다음처럼 기억할 수 있다.
SSD = 보관 공간
RAM = 작업 공간
CPU = 작업 처리
RAM의 특징
RAM에 저장된 데이터는 컴퓨터의 전원이 꺼지면 사라진다.
이러한 메모리를 Volatile Memory, 즉 휘발성 메모리라고 한다.
내가 이해한 RAM
RAM이 왜 필요한지 내 말로 설명해보기
> 사용자의 작업을 빠르게 수행할 수 있도록 임시 작업대 역할을 하기 때문에 필요하다.
4. SSD와 RAM은 무엇이 다를까?
SSD 역시 데이터를 저장하는 공간이다.
하지만 RAM과 목적이 다르다.
SSD에는 다음과 같은 데이터들이 저장될 수 있다.
- Windows
- 프로그램
- 사진
- 문서
- 게임
- 동영상
SSD에 저장된 데이터는 컴퓨터의 전원을 꺼도 사라지지 않는다.
반면 RAM에 올라간 데이터는 전원을 끄면 사라진다.
따라서 아주 단순하게 비교하면 다음과 같다.
| 구분 | RAM | SSD |
| 역할 | 현재 작업에 필요한 데이터 저장 | 파일 및 프로그램 장기 저장 |
| 전원 종료 | 데이터 사라짐 | 데이터 유지 |
| 특징 | 빠른 임시 작업 공간 | 장기 저장 공간 |
Memory라는 용어
컴퓨터에서 Memory라고 표현할 때는 일반적으로 RAM을 의미하는 경우가 많다고 한다.
반면 SSD나 HDD는 Storage라고 부르는 경우가 많다.
내가 이해한 차이
RAM과 SSD의 차이를 내 말로 정리해보기
> RAM은 임시 보관함, SSD는 영구 보관함
5. Operating System은 무엇일까?
Operating System, 줄여서 OS는 운영체제를 의미한다.
대표적인 운영체제로는 다음이 있다.
- Windows
- Linux
- macOS
- Android
- iOS
운영체제는 프로그램과 하드웨어 사이에서 컴퓨터의 여러 자원을 관리한다.
예를 들어 Chrome이 실행되고 있다고 생각해보자.
Chrome이 직접 RAM에게
메모리 좀 주세요.
라고 요청하는 것이 아니다.
운영체제가 중간에서 자원을 관리한다.
Chrome
↓
Windows
↓
RAM
네트워크를 사용할 때도 비슷하다.
Chrome
↓
Windows
↓
Network Device
↓
Internet
운영체제가 관리하는 대표적인 자원은 다음과 같다.
- CPU
- Memory
- Process
- File
- User
- Permission
- Device
- Network
보안 공부에서 운영체제가 중요한 이유도 여기에서 시작하는 것 같다.
프로그램이 파일이나 메모리, 네트워크 등을 이용하려면 운영체제의 관리 아래에서 움직이기 때문이다.
내가 이해한 OS
운영체제가 왜 필요한지 내 말로 설명해보기
> 운영체제가 필요한 이유는 컴퓨터를 효율적으로 관리하고, 사용자의 편의를 위해서다
6. Kernel이란?
Kernel은 처음 접했을 때 가장 생소했던 개념이다.
Kernel은 간단하게 말하면 운영체제의 핵심 부분이다.
컴퓨터의 구조를 아주 단순하게 표현하면 다음과 같다.
Application
Chrome
Teams
게임
↓
Operating System
↓
Kernel
↓
Hardware
Kernel은 CPU, Memory, Device, Process와 같은 중요한 시스템 자원을 관리한다.
따라서 Kernel에 문제가 발생하면 단순히 하나의 프로그램에 문제가 생기는 것보다 훨씬 큰 영향을 줄 수 있다.
보안 공부를 하다 보면 앞으로 다음과 같은 용어도 만나게 된다고 한다.
- Kernel Mode
- User Mode
- Kernel Driver
- Kernel Exploit
아직 이 내용까지 깊게 들어가지는 않고 첫날에는 다음 정도로 이해하기로 했다.
Kernel은 운영체제에서 하드웨어와 시스템 자원을 관리하는 핵심 영역이다.
내가 이해한 Kernel
Kernel이 무엇인지 내 말로 다시 작성해보기
> Kernel은 OS의 핵심 두뇌이자 소프트웨어와 하드웨어를 연결하는 다리
7. Program과 Process의 차이
오늘 공부하면서 가장 중요하게 느껴진 부분이다.
Program과 Process는 같은 것이 아니다.
예를 들어 SSD에 다음 파일이 있다고 하자.
chrome.exe
아직 Chrome을 실행하지 않았다면 이것은 SSD에 저장되어 있는 Program이다.
하지만 Chrome을 실행하면 상황이 달라진다.
chrome.exe
↓ 실행
RAM에 필요한 데이터 적재
↓
CPU가 명령 실행
이렇게 현재 실행되고 있는 프로그램을 Process라고 한다.
따라서 다음과 같이 구분할 수 있다.
Program
= 저장되어 있는 실행 코드
Process
= 현재 실행 중인 프로그램
같은 프로그램이라도 여러 개의 Process가 만들어질 수 있다.
실제로 Chrome을 실행한 상태에서 Windows 작업 관리자를 보면 chrome.exe가 여러 개 실행되어 있는 것을 확인할 수 있다.
내가 이해한 Program과 Process
Program과 Process의 차이를 내가 이해한 방식으로 작성해보기
> 프로그램은 풀기 전 선물, 프로세스는 풀고 있는/푼 선물
8. PID란?
컴퓨터에서는 동시에 굉장히 많은 Process가 실행된다.
예를 들어 내 컴퓨터에서도 다음과 같은 프로그램들이 동시에 실행될 수 있다.
Chrome
Teams
Explorer
백신
Discord
PowerShell
운영체제 입장에서는 각각의 Process를 구분할 방법이 필요하다.
그래서 Process마다 고유한 번호를 할당한다.
이 번호를 PID(Process ID)라고 한다.
예를 들면 다음과 같다.
chrome.exe PID 4812
Teams.exe PID 9224
notepad.exe PID 12540
같은 프로그램을 종료했다가 다시 실행하면 PID는 달라질 수 있다.
즉 PID는 프로그램 자체에 영구적으로 붙어 있는 번호가 아니라 현재 실행 중인 Process를 구분하기 위한 번호다.
내가 이해한 PID
PID가 왜 필요한지 내 말로 설명해보기
> 현재 실행중인 프로세스의 임시 이름표
9. 직접 내 컴퓨터의 Process 확인하기
개념만 공부하지 않고 직접 확인해봤다.
Windows에서는 다음 단축키를 이용해 작업 관리자를 열 수 있다.
Ctrl + Shift + Esc
작업 관리자에서는 현재 컴퓨터에서 실행되고 있는 Process를 확인할 수 있다.
또한 다음과 같은 정보도 확인할 수 있다.
- CPU 사용량
- Memory 사용량
- Disk 사용량
- Network 사용량
세부 정보 탭으로 들어가면 각 Process의 PID도 확인할 수 있다.
내가 확인한 Process
ProcessPID무엇을 하는 프로그램인가?
| node.exe | 5464 |
| cmd.exe | 20576 |
실제로 Process가 생각했던 것보다 훨씬 많이 실행되고 있었다.
10. CMD에서 Process 확인하기
Windows의 CMD에서도 실행 중인 Process를 확인할 수 있다.
CMD를 실행한 다음 다음 명령어를 입력한다.
tasklist
그러면 현재 실행 중인 Process 목록을 확인할 수 있다.
예를 들어 결과에 다음과 같은 내용이 표시될 수 있다.
Image Name PID
chrome.exe 4812
explorer.exe 5020
작업 관리자에서 확인했던 PID와 CMD에서 확인한 PID가 동일한지도 비교해볼 수 있다.
직접 확인한 결과
작업 관리자와 tasklist에서 Process와 PID를 비교한 결과 기록하기
11. 프로그램을 실행하면 어떤 일이 일어날까?
오늘 배운 내용을 한 번 연결해보면 다음과 같다.
예를 들어 Chrome을 실행한다고 가정해보자.
먼저 Chrome 프로그램은 SSD에 저장되어 있다.
SSD
chrome.exe
사용자가 Chrome을 실행한다.
사용자
↓ 실행
chrome.exe
운영체제가 Chrome 실행에 필요한 자원을 준비한다.
SSD
chrome.exe
↓
RAM
실행에 필요한 코드와 데이터
그 이후 CPU가 프로그램의 명령을 처리한다.
SSD
↓
RAM
↓
CPU
그리고 운영체제는 실행된 Chrome을 하나의 Process로 관리한다.
Chrome Process
PID = XXXX
결국 오늘 공부한 개념들이 서로 독립적인 내용이 아니라 하나로 연결된다.
Program
↓
실행
↓
Process 생성
↓
RAM 사용
↓
CPU 명령 처리
↓
Operating System이 관리
12. 그런데 이게 보안과 무슨 관계가 있을까?
아직 해킹 기법을 공부하지 않았지만 여기서부터 보안과 연결되는 부분이 보이기 시작한다.
예를 들어 컴퓨터에서 다음과 같은 Process를 발견했다고 해보자.
abc123.exe
PID 8240
내가 설치한 기억이 없는 프로그램이다.
보안 담당자라면 여기서 질문을 시작할 수 있다.
- 이 Process는 무엇인가?
- 어디에서 실행되었는가?
- 누가 실행했는가?
- 어떤 권한으로 실행되고 있는가?
- 얼마나 많은 Memory를 사용하고 있는가?
- 어떤 파일에 접근하는가?
- 외부 Network와 통신하고 있는가?
결국 보안은 단순히 '해킹 기술'을 배우는 것이 아니라 컴퓨터가 정상적으로 어떻게 동작하는지를 이해하고 정상적이지 않은 행동을 찾아내는 과정이라고 볼 수도 있을 것 같다.
Day 1 핵심 정리
오늘 공부한 내용을 한 문장씩 정리해봤다.
CPU
RAM
SSD
Operating System
Kernel
Program
Process
PID
오늘의 최종 질문
공부를 마무리하면서 아래 질문에 자료를 보지 않고 답해보려고 한다.
1. CPU는 어떤 역할을 하는가?
2. RAM은 왜 필요한가?
3. RAM과 SSD는 무엇이 다른가?
4. 운영체제는 어떤 역할을 하는가?
5. Kernel은 무엇인가?
6. Program과 Process는 무엇이 다른가?
7. PID는 무엇이며 왜 필요한가?
8. SSD에 저장된 프로그램을 실행하면 어떤 일이 발생하는가?
Day 1 공부를 마치며
오늘은 보안 기술 자체를 배우지는 않았다.
대신 앞으로 계속 등장할 CPU, RAM, OS, Kernel, Process, PID 같은 기본적인 컴퓨터 용어를 공부했다.
특히 오늘 가장 중요하게 기억하고 싶은 흐름은 이것이다.
SSD에 Program이 저장되어 있다.
↓
사용자가 Program을 실행한다.
↓
운영체제가 Process를 생성한다.
↓
필요한 데이터가 RAM에 올라간다.
↓
CPU가 명령을 처리한다.
↓
운영체제가 해당 Process와 자원을 관리한다.
다음 공부에서는 오늘 배운 컴퓨터 내부 구조를 기반으로 조금씩 시스템과 네트워크가 어떻게 연결되는지 알아볼 예정이다.
