🛡️ Python Vibe VPN (PyTunnel)
📌 프로젝트 개요
Python Vibe VPN은 상용 VPN의 무거운 백그라운드 서비스와 불필요한 원격 측정(Telemetry)을 배제하고, 오직 보안 통신과 속도에만 집중한 초경량 개인 맞춤형 가상 사설망(VPN) 터널입니다.
Python의 asyncio 비동기 I/O와 현대 암호학 표준인 ChaCha20-Poly1305 AEAD를 결합하여, 가상 네트워크 어댑터(TUN/Wintun)로부터 유입되는 IP 패킷을 캡슐화하고 안전하게 원격 서버로 터널링합니다.
sequenceDiagram
autonumber
actor Client as 클라이언트 (PC)
participant TUN as 가상 어댑터 (TUN)
participant Engine as 암호화 엔진 (ChaCha20)
participant Net as 공용 인터넷 (UDP)
participant Server as VPN 게이트웨이
participant Web as 목적지 웹/서버
Client->>TUN: 1. 시스템 모든 트래픽 라우팅
TUN->>Engine: 2. 원시 IP 패킷 전달
Engine->>Net: 3. Nonce + 암호문 + 인증 태그 패킷 전송
Net->>Server: 4. UDP 수신 및 복호화
Server->>Web: 5. NAT 변환 후 인터넷 포워딩
Web-->>Server: 6. 목적지 응답 수신
Server-->>Engine: 7. 암호화 후 역방향 터널링
Engine-->>Client: 8. TUN 복호화 주입 & 수신 완료💡 바이브코딩 프롬프트 레시피 (Prompt Recipe)
이 프로젝트를 단 30분 만에 프로토타이핑할 때 AI 에이전트와 나눈 핵심 프롬프트 엔지니어링 패턴입니다.
System Architecture Prompt
Python 3.11과 asyncio를 사용하여 비동기 UDP 기반 VPN 터널을 설계합니다.1. TCP over TCP 지연 문제를 방지하기 위해 전송 계층은 무조건 UDP를 채택합니다.
2. 암호화는 cryptography 라이브러리의 ChaCha20Poly1305를 사용하며, 매 패킷마다 유니크한 96-bit Nonce를 자동 생성합니다.
3. MTU는 패킷 단편화(Fragmentation)를 방지하도록 기본 1420 바이트로 제한하고, 패킷 헤더 구조는 [4바이트 매직넘버 | 12바이트 Nonce | N바이트 암호문 | 16바이트 MAC 태그]로 직렬화하십시오.
💻 핵심 구현 코드 (Core Engine)
VPN 클라이언트와 서버 간의 암호화 터널 통신을 담당하는 비동기 코어 모듈입니다:
import os
import asyncio
from cryptography.hazmat.primitives.ciphers.aead import ChaCha20Poly1305
class VibeTunnelProtocol(asyncio.DatagramProtocol):
MAGIC_HEADER = b"VIBE"
def __init__(self, pre_shared_key: bytes, on_packet_received):
self.cipher = ChaCha20Poly1305(pre_shared_key)
self.on_packet_received = on_packet_received
self.transport = None
def connection_made(self, transport):
self.transport = transport
print("[VPN Tunnel] 비동기 UDP 터널 소켓이 활성화되었습니다.")
def datagram_received(self, data: bytes, addr):
# 1. 헤더 검증
if len(data) < 32 or not data.startswith(self.MAGIC_HEADER):
return # 잘못된 패킷 즉각 폐기 (공격 차단)
# 2. Nonce 분리 및 복호화
nonce = data[4:16]
ciphertext_and_tag = data[16:]
try:
raw_ip_packet = self.cipher.decrypt(nonce, ciphertext_and_tag, None)
# 3. 가상 TUN 인터페이스로 복호화된 IP 패킷 주입
self.on_packet_received(raw_ip_packet)
except Exception:
# 변조되거나 키가 맞지 않는 패킷 드롭
pass
def send_packet(self, raw_ip_packet: bytes, target_addr):
# 무작위 12바이트 Nonce 생성 후 AEAD 암호화
nonce = os.urandom(12)
encrypted_payload = self.cipher.encrypt(nonce, raw_ip_packet, None)
# 패킷 조합: [MAGIC | NONCE | PAYLOAD]
wire_data = self.MAGIC_HEADER + nonce + encrypted_payload
self.transport.sendto(wire_data, target_addr)
⚡ 주요 기술적 난제와 해결 과정
- 문제: SSH 터널이나 TCP 터널링을 사용할 경우, 내부 TCP와 외부 TCP의 재전송 타이머가 충돌하여 대역폭이 급격히 저하되는 TCP-in-TCP Meltdown 현상 발생.
- 해결: 바이브코딩 초기 기획 단계에서 전송 레이어를 순수 UDP 소켓으로 고정하고, 신뢰성 보장은 최상위 애플리케이션 프로토콜에 일임.
- 문제: 표준 Ethernet MTU(1500) 패킷에 암호화 헤더(MAGIC 4B + Nonce 12B + Tag 16B = 32B)가 추가되면 1500을 초과하여 중간 라우터에서 패킷 단편화가 발생.
- 해결: 가상 TUN 장치의 MTU를 1420으로 설정하여 WireGuard 표준 수준의 헤드룸 확보.
- 문제: 중간자(MITM)가 암호화된 정상 패킷을 도청 후 재전송할 위험.
- 해결: 12바이트 Nonce에 타임스탬프 기반 슬라이딩 윈도우 시퀀스를 결합하여 이전 패킷 수신 시 무조건 거절하도록 설계.
📥 배포 소스코드 패키지 다운로드
v1.0.0 Stable
📦 Python Vibe VPN 전체 소스코드 패키지
클라이언트(client.py), 서버 게이트웨이(server.py), 256비트 대칭키 생성기(keygen.py) 및 설정 템플릿(config.json)이 모두 포함된 압축 파일입니다.