[iOS] 앱 샌드박스와 iOS의 파일 시스템

App Sandbox + File System

오늘은 앱 샌드박스에 대한 개념을 정리해보고 앱 샌드박스 내부에서 파일들을 어떻게 관리하고 있는지 공식문서를 통해 정리해보려고 합니다. 살펴보려고 하는 문서는 File System Programming Guide와 App Sandbox Design Guide인데요, 샌드박스 문서 같은 경우에는 MacOS를 기준으로 작성되어 있어서 너무 깊게는 다루지 않고 샌드박스의 개념이 무엇인지 확인하는 용도로 보려고 해요. 문서 자체가 2016년에 마지막으로 업데이트 되어서 신뢰도도 높지 않구요.

 

그럼 하나씩 시작해보겠습니다!

 

App Sandbox

문서에 따르면 앱 샌드박스는 커널 레벨에서 앱의 데이터에 대한 접근을 제한하는 기술이에요. 앱 샌드박스의 목적은 앱이 손상되었을 때 사용자 데이터나 시스템에 위험이 되지 않도록 방지하는 역할을 수행합니다. 

우리가 잘 알고있듯이 복잡할 수록 소프트웨어가 가지는 위험요소들이 늘어납니다. 우리가 프로그래밍을 처음배울 때 만든 첫 프로그램인 Hello World 출력 프로그램과 지금 만들고 있는 프로그램을 비교해보면, 복잡도에 따라 위험요소가 얼마나 많은지 체감할 수 있죠ㅎㅎ

 

개발자들이 아무리 보안에 신경을 많이 쓰더라도 앱을 공격하는 진영에서는 그냥 딱 한 번만 뚫어내면 됩니다. 그전까지 아무리 많은 보호를 했어도 한 번 뚫리는 순간부터는 의미가 없어지죠.

 

앱 샌드박스는 앱에 들어오는 공격을 사전에 차단하는 기술은 아니에요. 대신 공격이 성공했을 때 발생하는 피해를 최소화할 수 있도록 도와주는 기술입니다.

 

앱 샌드박스가 어떻길래 피해를 최소화 한다는 것일까요? 계속 읽어봅시다!

문서에서는 샌드박스가 적용되지 않은 앱에 어떤 일이 일어날 수 있는지 셜명하고 있습니다. 샌드박스가 적용되지 않은 앱은 앱을 실행하는 사용자가 앱에 대한 모든 권한을 가지게 됩니다. 따라서 보안이 한 번 뚫리게 되면 이제 그 앱은 앱을 공격한 개발자가 원하는대로 무엇이든지 할 수 있는 앱이 되는거죠.

 

이런 문제를 해결하기 위해서, 앱 샌드박스는 두 가지 전략을 사용하고 있습니다.

먼저, 앱 샌드박스는 개발자가 앱이 시스템과 어떻게 상호작용할지 정의 할 수 있도록 해주고 있어요. 그럼 시스템은 여기서 정의된 대로 앱에게 시스템에 접근할 수 있는 권한을 주고 그 이상은 허용하지 않죠.

 

그리고 앱 샌드박스는 사용자에게 투명하게 추가적인 접근을 허용하고 있어요. 투명하다는 것은 사용자 모르게 이런 권한들이 허용되는 것이 아니라, 사용자 인터렉션을 통해 사용자에게 알리는 것을 의미합니다.

문서에는 이렇게 그림이 있는데요, 핵심은 결국 앱이 어떤 데이터나 시스템의 리소스에 마음대로 접근하는 것이 아니라, 개발자에 의해, 그리고 사용자에게 인지된 영역만큼의 데이터와 시스템 리소스에만 접근할 수 있게 하는 것이죠.

 

아까 앱 샌드박스의 목표가 공격에 의해 발생하는 피해를 최소화하는 것이라고 했었죠? 이제 무슨 의미인지 알겠네요!

 

앱 보안에 문제가 있어서 공격자에게 앱의 제어가 넘어가도 앱은 앱 샌드박스에 의해 허용된 영역만 접근할 수 있기 때문에 허용되지 않은 영역은 안전하게 보호할 수 있습니다.

 

여기에 더해서 앱 샌드박스는 공격자가 앱의 제어를 탈취해서 시스템 리소스나 데이터에 접근하려고 할 때, 앱 샌드박스는 현재 어떤 작업이 수행되려고 하는지 사용자에게 명시적으로 알리는 것을 통해서 한 번 더 시스템을 보호하려고 합니다. 

 

다음과 같은 리소스를 사용하려면, 앱 샌드박스가 적용된 앱은 반드시 명시적으로 어떤 리소스에 어떤 목적으로 접근하려고 하는지 알리게 됩니다. 리소스 목록이 문서에 나와있는데, iOS에 맞춰서 정리해볼게요:

 

- 하드웨어(카메라, 마이크, 프린터)

- 네트워크 연결(요청, 응답)

- 앱 데이터(캘린더, 연락처, 위치)

- 유저 데이터(Downloads, User Selected Files)

 

이렇게 위 리소스에 대해 명시적으로 요청되지 않은 접근은 런타임에 모두 차단됩니다.

 

iOS의 파일 시스템

iOS는 파일을 복잡하게 관리하지 않기 위해 사용자가 직접적으로 파일 시스템에 접근하는 것을 막습니다. 사용자는 파일이 어디에 저장되는지 크게 고려할 필요가 없죠. 그리고 앱이 파일 시스템을 사용하기 위해서는 몇가지 규칙들을 따라야합니다.

 

그럼 파일은 어디에 저장되는데?

위에서 앱 샌드박스에 대해 정리해보았는데요, iOS 앱은 앱 샌드박스 디렉토리 내부에 있는 파일들과 상호작용할 수 있게 제한되어 있습니다. 앱이 처음 설치될 때 시스템은 앱의 샌드박스 디렉토리안에 컨테이너 디렉토리들을 만들게 됩니다. 컨테이너 디렉토리에 대해서는 이 문서에서 나와있지 않아서 앞에서 봤던 샌드박스 문서를 확인해봤어요.

위에서 설명한 것과 다르지 않지만 중요한건 use only by your app입니다. 이 앱에서만 사용되는 디렉토리라는 거죠. 이 디렉토리에 대해서는 앱이 읽기 쓰기에 대한 접근을 가질 수 있다고 합니다.

 

iOS에서는 역할에 따라서 컨테이너 디렉토리를 여러개 가지고 있는데요, 기본적으로 Bundle Container, Data Container가 있고 iCloud Container와 같은 추가적인 컨테이너들에 앱이 추가적인 접근을 요청할 수도 있습니다.

그림으로 보니 쉽네요! 번들 컨테이너는 앱의 번들을 가지고 있고, 데이터 컨테이너는 앱과 사용자에 대한 데이터를 가지고 있습니다. 데이터 컨테이너는 내부에 하위 디렉토리들을 또 가지고 있죠. 

 

앱은 이 컨테이너를 벗어나서는 데이터를 읽거나 쓸 수 없도록 제한되어 있습니다. 하지만 유일하게 허용되는 경우가 있는데, 시스템의 API를 사용하는 경우입니다. 음악 앱이나, 연락처 앱에 있는 정보를 접근하는 것 처럼요.

 

디렉토리 뜯어보기

샌드박스 디렉토리 내부에 있는 디렉토리들은 어떤 종류가 있을까요? 기본적으로 제공되는 디렉토리들과 그 용도를 정리해봅시다.

 

문서에 나와있는 정보를 토대로 정리해봤는데요,  사실 제일 중요한 것은 번들, 캐시, 임시 디렉토리는 백업되지 않는다는거에요.

 

번들은 백업을 하지 않는 대신에 앱 스토어와의 동기화를 통해 최신상태를 유지하게 됩니다.

 

 

마무리

눈이 계속 감겨서 조금 급하게 적다보니 내용이 약간 부실해보여서 조만간 보완을 해야할 것 같습니다! 그래도 앱 샌드박스의 의미에 대해서 알게되고, 파일 시스템의 종류에 대해서도 한 번 쭉 정리해볼 수 있어서 좋았던 것 같아요! 잘못된 내용이 있다면 댓글 부탁드립니다!

 

래퍼런스

• https://developer.apple.com/library/archive/documentation/FileManagement/Conceptual/FileSystemProgrammingGuide/FileSystemOverview/FileSystemOverview.html#//apple_ref/doc/uid/TP40010672-CH2-SW1
• https://developer.apple.com/library/archive/documentation/Security/Conceptual/AppSandboxDesignGuide/AppSandboxInDepth/AppSandboxInDepth.html#//apple_ref/doc/uid/TP40011183-CH3-SW4