퍼징(Fuzzing)

개요

퍼징(Fuzzing)은 프로그램의 입력값에 예상치 못한, 무작위 또는 비정상적인 데이터를 자동으로 생성하여 주입함으로써 취약점이나 오류를 탐지하는 보안 중심의 동적 테스팅 기법입니다. 입력 검증이 미흡한 프로그램은 퍼징을 통해 충돌(crash), 무한 루프, 메모리 오류, DoS 등의 문제를 유발할 수 있으며, 최근에는 AI 기반의 지능형 퍼저와 함께 DevSecOps 파이프라인에서도 활발히 활용되고 있습니다. 이 글에서는 퍼징의 개념, 종류, 핵심 기술, 도구, 적용 사례를 정리합니다.

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1. 개념 및 정의

퍼징은 테스트 대상 소프트웨어 또는 시스템에 대하여 의도적으로 잘못된 또는 예외적인 입력값을 대량으로 자동 생성하고 투입하여, 프로그램의 이상 동작을 관찰하는 테스트 방법입니다.

주요 목표는 다음과 같습니다:

• 버그, 크래시, 보안 취약점 탐지
• 입력 검증 로직의 견고성 점검
• 코드 커버리지 기반 품질 평가

퍼징은 특히 네트워크 프로토콜, API, 파서, 컴파일러, 파일 포맷 분석기 등에 효과적입니다.

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2. 특징

특징	설명	기대 효과
자동화된 입력 생성	다양한 테스트 케이스를 자동으로 구성하여 반복 주입	수동 테스트보다 빠르고 광범위한 취약점 탐지
크래시 기반 탐지	예외 상황 또는 시스템 크래시를 통해 취약점 유무 판단	메모리 오류, 경계 초과, Null dereference 등
낮은 False Positive	실제 실행 결과에 기반한 동작 분석	불필요한 경고 감소, 실효성 높은 탐지 결과
모의 공격 시뮬레이션	현실 공격자가 주입할 수 있는 이상 입력 생성	실전 침해 방어에 근접한 사전 대응 가능

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3. 퍼징의 분류

유형	설명	적용 예시
블랙박스 퍼징	내부 동작을 모르고 무작위로 입력 생성	CLI 도구, 바이너리 프로그램 퍼징
화이트박스 퍼징	내부 구조 및 코드 분석을 바탕으로 입력 생성	소스 코드 기반 퍼징
그레이박스 퍼징	일부 실행 피드백(커버리지 등)을 반영하여 효율적 입력 생성	AFL, libFuzzer 등
Dumb Fuzzing	단순한 무작위 바이트 조작만 수행	파일 포맷 파서 등
Smart Fuzzing	포맷 기반 또는 프로토콜 인식 후 지능형 입력 생성	JSON/XML 파서, REST API, 파일 업로더

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4. 핵심 기술 요소

기술 요소	설명
Mutation Engine	기존 입력에 비트/바이트 단위로 변형 가하는 알고리즘
Coverage-guided Fuzzing	실행 경로 커버리지를 기준으로 유의미한 입력을 선별
Corpus Management	효과적인 입력 집합을 저장/재사용하여 퍼징 효율 향상
Sanitizer Integration	ASan/UBSan/TSan 등 런타임 검사 도구와 연계
Crash Minimization	발견된 크래시를 재현 가능한 최소 단위 입력으로 축소

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5. 퍼징 도구 및 프레임워크

도구	특징	언어/환경
AFL (American Fuzzy Lop)	커버리지 기반, 매우 빠르고 효율적인 퍼저	C/C++, ELF 기반 바이너리
libFuzzer	LLVM 기반 인스트루먼트 퍼저	C/C++ (Clang/LLVM)
OSS-Fuzz	Google 주도 오픈소스 대상 대규모 퍼징 인프라	다양한 오픈소스 라이브러리
Peach Fuzzer	상용 제품, 포맷 기반 스마트 퍼징 제공	프로토콜, IoT, 파일 포맷 등
Jazzer	JVM 기반 애플리케이션(Java) 전용 퍼징	Java, Kotlin 등
boofuzz	네트워크 및 프로토콜 테스트용 Python 기반 도구	Python, 네트워크 시스템

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6. 적용 사례 및 고려사항

적용 사례

• 브라우저 엔진 테스트: JavaScript 엔진에 HTML/CSS 입력을 퍼징하여 크래시 탐지
• API 보안 테스트: 인증 우회, 필드 누락 등 예상치 못한 JSON 형식으로 REST API 퍼징
• 파일 업로드 기능 점검: 이미지, PDF, ZIP 등 다양한 포맷의 비정상 파일을 주입해 검증 로직 확인
• IoT/펌웨어 검증: 임베디드 기기의 펌웨어 입력값 퍼징을 통해 안정성 검증

고려사항

항목	설명
코드 커버리지 확보	퍼징의 효과는 커버리지에 비례하므로 테스트 가능한 경로 확보가 중요
재현 가능한 로그 기록	크래시 발생 시 입력값, 실행 경로, 로그 등을 저장해야 디버깅 가능
퍼징 시간 설정	장시간 수행 시 더 많은 취약점 발견 가능하나, 현실적 테스트 예산 고려 필요
퍼징 대상 스코프 명확화	전체 시스템보다 핵심 모듈 단위로 시작하는 것이 효과적

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7. 결론

퍼징은 정적 분석만으로는 발견하기 어려운 실행 중 버그와 보안 취약점을 효과적으로 탐지하는 자동화 테스트 기법입니다. 코드 커버리지 기반의 지능형 퍼저가 등장하면서, 퍼징은 단순한 보안 도구를 넘어 소프트웨어 품질 확보와 DevSecOps의 핵심 요소로 자리 잡고 있습니다. 개발 초기 단계에서부터 지속적 통합(CI)에 퍼징을 통합하고, 적절한 커버리지와 재현 환경을 갖춘다면, 퍼징은 신뢰성 높은 시스템 개발의 강력한 무기가 될 수 있습니다.