메시징 앱이 트래픽과 라우팅을 처리하는 방법

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WhatsApp에서 텍스트를 보내는 것은 즉각적으로 느껴집니다. 탭, 휙, 완료. 그러나 당신의 엄지가 화면을 떠나고 메시지가 다른 사람의 전화에 나타나는 사이에, 당신의 데이터는 릴레이 서버에 도달하고, 암호화되며, 라우팅 테이블을 통해 튕겨 나가고, 수신자에 더 가까운 두 번째 서버에 도착합니다. 이 모든 것이 약 200밀리초 안에 이루어집니다.

이 전체 체인은 사람들이 생각하는 것보다 더 중요합니다.

당신의 메시지는 우회합니다

주요 메시징 앱은 데이터가 장치에서 장치로 직접 전송되지 않습니다. 모두 릴레이 서버를 사용하지만, 그 서버를 조직하는 방식은 매우 다릅니다.

Telegram은 세계의 서로 다른 지역에 다섯 개의 데이터 센터 클러스터를 운영합니다. 처음 가입할 때, 당신의 위치에 따라 하나에 할당됩니다. 싱가포르의 사용자와 프랑크푸르트의 사용자가 서로 대화하고 있더라도, 그들은 전혀 다른 서버 그룹과 연결되어 있습니다. 서버는 중간에서 핸드오프를 처리합니다.

WhatsApp은 거의 모든 것을 Meta의 인프라를 통해 전송합니다. 이는 더 중앙 집중화되어 있습니다. Signal은 반대 접근 방식을 취하여 더 작은 서버 풋프린트를 운영하고 메타데이터 수집을 의도적으로 피합니다. 각 설계는 속도, 신뢰성 및 누가 무엇을 엿볼 수 있는지에 대한 결과를 가져옵니다.

정부가 오프 스위치를 누르면 발생하는 일

이란은 2018년에 Telegram을 차단했습니다. 러시아는 시도했지만 대부분 실패했습니다. 중국은 WeChat이 아닌 모든 것을 차단합니다. 이 부분은 이론적이지 않고 실용적입니다.

표준 플레이북은 간단합니다: 메시징 앱이 연결되는 IP 주소를 파악한 다음, ISP 수준에서 해당 IP를 차단합니다. 초기에는 효과가 있습니다. 그러나 앱 개발자들은 창의력을 발휘했습니다.

Telegram은 MTProto 프록시 프로토콜이라는 것을 만들었습니다. 이는 메시징 트래픽을 감싸서 일반 HTTPS 웹 브라우징처럼 보이게 합니다. 제한된 국가의 사용자에게는 텔레그램 프록시를 설정하면 정부 필터를 우회하는 중개자 연결이 생성됩니다.

Signal은 도메인 프론팅으로 다른 경로를 선택했습니다. 그 아이디어는 Signal 트래픽이 Google로 가는 것처럼 보이게 하는 것이었습니다. 영리하지만, Google은 결국 그들의 인프라에서 이 기술을 제거했고, Amazon도 따랐습니다. 그래서 Signal은 다시 적응해야 했습니다.

암호화 오버헤드 문제

사람들은 종단 간 암호화에 대해 무료인 것처럼 이야기합니다. 그렇지 않습니다.

암호화된 패킷은 암호화되지 않은 패킷보다 큽니다. 모든 대화는 또한 아무것도 이동하기 전에 암호화 핸드셰이크가 필요합니다. Signal의 프로토콜은 WhatsApp이 2016년부터 사용해온 것으로, 메시지당 약 15-20% 더 많은 데이터를 추가합니다. IEEE를 통해 발표된 연구는 이 암호화 부하가 모바일 통신사들이 앱 트래픽의 우선순위를 재고하게 만들고 있음을 문서화했습니다.

그리고 그룹 채팅은 또 다른 골칫거리입니다. 200명의 구성원이 있는 그룹에 메시지를 보내면, 앱은 200개의 별도의 암호화된 복사본을 생성해야 합니다. 이는 처리 및 대역폭 측면에서 비용이 많이 듭니다. Telegram의 해결책은 "비밀 채팅"에 대해서만 종단 간 암호화를 사용하고, 일반 대화는 서버 측 암호화로 처리하는 것입니다. 이는 트레이드오프입니다: 프라이버시는 줄어들지만 그룹 전달 속도는 훨씬 빨라집니다.

당신의 두뇌를 부수는 규모

WhatsApp은 하루에 1000억 개의 메시지를 전송합니다. 그 숫자를 잠시 생각해 보세요. 만약 그 중 1%가 실패한다면, 10억 개의 메시지가 사라질 것입니다.

앱은 지리적 로드 밸런싱(용량이 있는 가장 가까운 서버로 라우팅)과 연결 다중화(여러 채팅 스트림을 하나의 연결로 압축하는 것)를 사용합니다. 특별한 것은 아니지만, 이 규모에서 올바르게 수행하는 것은 진정으로 어려운 엔지니어링입니다.

Telegram의 MTProto 프로토콜도 여기서 언급할 가치가 있습니다. 이는 연결을 설정하는 데 필요한 왕복을 줄이기 위해 만들어졌습니다. 표준 HTTPS는 핸드셰이크를 위해 여러 번 왕복해야 합니다. MTProto는 이를 단축시킵니다. 이것이 부분적으로 Telegram이 불안정한 인터넷 지역에서 더 빠르게 느껴지는 이유입니다. 플랫폼의 기술 인프라는 앞서 언급한 다섯 개의 글로벌 클러스터에 이 작업 부하를 분산시킵니다.

그래서 당신이 실제로 신경 써야 할 것은 무엇인가

당신의 메시지가 닿는 모든 서버는 메타데이터가 유출될 수 있는 지점입니다. 누가, 언제, 얼마나 자주 메시지를 보내는지. 암호화는 내용을 보호하지만, 라우팅 경로 자체는 이야기를 전달합니다.

이것이 걱정된다면, 당신의 앱이 프록시 라우팅이나 대체 연결 경로를 지원하는지 확인하세요. 모든 앱이 그런 것은 아닙니다. 사용자에게 트래픽 경로에 대한 제어를 제공하는 앱은 검열 도구가 더 똑똑해지고 네트워크 감시가 더 저렴해짐에 따라 더 잘 유지될 것입니다.

라우팅 계층은 암호화 계층만큼 중요해지고 있습니다. 대부분의 사람들은 아직 그 사실을 깨닫지 못했습니다.