매직 넘버: 파일 형식의 숨겨진 신호와 PNG 이미지의 핵심, IHDR 청크 파헤치기

게으른냥이템플릿개발 2025. 4. 8.

매직 넘버: 파일 형식의 숨겨진 신호와 PNG 이미지의 핵심, IHDR 청크 파헤치기

컴퓨터에서 파일을 다루다 보면 다양한 종류의 파일들을 만나게 됩니다. 이미지 파일인 JPEG, PNG, GIF부터 압축 파일인 ZIP, 음악 파일인 MP3까지 그 종류는 무궁무진하죠. 그런데 컴퓨터는 어떻게 이 파일들이 어떤 종류인지 정확히 알고, 올바르게 처리할 수 있을까요? 그 비밀은 바로 "매직 넘버(Magic Number)"에 숨어 있습니다.

1. 매직 넘버란 무엇일까요? 파일 형식 식별의 마법

매직 넘버는 파일의 시작 부분에 위치한 특정 바이트 시퀀스로, 파일 형식을 식별하는 데 사용되는 고유한 식별자입니다. 마치 파일의 신분증과 같은 역할을 하는 것이죠. 운영체제나 응용 프로그램은 파일을 열 때 매직 넘버를 확인하여 파일 형식을 판단하고, 적절한 방식으로 파일을 처리합니다.

매직 넘버의 구조:

매직 넘버는 일반적으로 파일의 시작 부분에 위치하며, 2바이트에서 4바이트 이상의 길이를 가질 수 있습니다. 각 파일 형식마다 고유한 매직 넘버가 정의되어 있으며, 이를 통해 파일 형식을 정확하게 식별할 수 있습니다.

매직 넘버의 중요성:

  • 파일 형식 식별: 파일 확장자가 손상되었거나 잘못된 경우에도 매직 넘버를 통해 정확한 파일 형식을 식별할 수 있습니다.
  • 보안 강화: 악성 코드가 파일 확장자를 위장하는 것을 방지하고, 안전하게 파일을 처리할 수 있습니다.
  • 데이터 무결성 검사: 파일이 손상되었는지 여부를 판단하는 데 활용될 수 있습니다.

다양한 파일 형식과 매직 넘버 예시:

파일 형식 매직 넘버 (Hex) 설명
JPEG FF D8 FF E0 이미지 파일 (Joint Photographic Experts Group)
PNG 89 50 4E 47 이미지 파일 (Portable Network Graphics)
GIF 47 49 46 38 이미지 파일 (Graphics Interchange Format)
ZIP 50 4B 03 04 압축 파일 (PK: Phil Katz)
WEBP 52 49 46 46 이미지 파일 (Web Picture format) - RIFF 컨테이너 기반
BMP 42 4D 이미지 파일 (Bitmap)
TIFF 49 49 2A 00 / 4D 4D 00 2A 이미지 파일 (Tagged Image File Format) - 바이트 순서에 따라 매직 넘버가 다름
XML 3C 3F 78 6D 6C 텍스트 기반 데이터 형식 (Extensible Markup Language) - <?xml로 시작
SVG <svg 벡터 그래픽 형식 (Scalable Vector Graphics)
PDF 25 50 44 46 문서 형식 (Portable Document Format) - %PDF로 시작
MP3 FF FB / 49 44 33 오디오 파일 (MPEG-1 Audio Layer 3) - ID3 태그 유무에 따라 매직 넘버가 다름
Ogg 4F 67 67 53 멀티미디어 컨테이너 형식
MP4 00 00 00 18 66 74 79 70 6D 70 34 32 비디오/오디오 컨테이너 형식 (MPEG-4 Part 14)
OGV 4F 67 67 53 비디오 파일 (Ogg Video)
RAR 52 61 72 21 압축 파일 (Roshal Archive)
7z 37 7A BC AF 27 1C 압축 파일
GZIP 1F 8B 압축 파일 (GNU zip)
XSL 3C 3F 78 6D 6C 스타일 시트 언어 (Extensible Stylesheet Language) - XML 기반
WebAssembly (WASM) 00 61 73 6D 웹 브라우저에서 실행되는 이진 코드 형식

2. PNG 이미지 파일의 심장, IHDR 청크 분석

PNG (Portable Network Graphics)는 웹에서 널리 사용되는 이미지 형식 중 하나입니다. PNG 파일은 여러 개의 청크(Chunk)로 구성되어 있으며, 각 청크는 특정 정보를 담고 있습니다. 그중에서도 IHDR 청크는 PNG 이미지의 가장 중요한 정보를 담고 있는 핵심적인 청크입니다.

IHDR 청크란 무엇일까요?

IHDR (Image Header) 청크는 PNG 이미지의 폭, 높이, 색상 유형, 비트 깊이, 압축 방법 등 이미지의 기본적인 속성을 정의하는 청크입니다. 모든 PNG 파일은 반드시 하나의 IHDR 청크를 포함해야 하며, 파일의 가장 첫 번째 청크로 위치합니다.

IHDR 청크의 구조:

IHDR 청크는 다음과 같은 구조로 구성되어 있습니다.

필드 크기 (바이트) 설명
Length 4 데이터 필드의 길이 (항상 13)
Chunk Type 4 청크 유형 (항상 IHDR)
Width 4 이미지의 폭 (픽셀 단위)
Height 4 이미지의 높이 (픽셀 단위)
Bit Depth 1 색상 채널당 비트 수 (1, 2, 4, 8, 16)
Color Type 1 색상 유형 (0: Grayscale, 2: Truecolor, 3: Indexed-color, 4: Grayscale with alpha, 6: Truecolor with alpha)
Compression Method 1 압축 방법 (현재 0만 사용)
Filter Method 1 필터 방법 (현재 0만 사용)
Interlace Method 1 인터레이스 방법 (0: No interlace, 1: Adam7 interlace)
CRC 4 순환 중복 검사 (Cyclic Redundancy Check) - 데이터 무결성 검사를 위한 값

각 필드에 대한 자세한 설명:

  • Length (4 bytes): IHDR 청크의 데이터 필드 길이 (Width부터 Interlace Method까지)를 나타냅니다. IHDR 청크의 경우 항상 13바이트입니다.
  • Chunk Type (4 bytes): 청크의 유형을 나타내는 ASCII 문자열입니다. IHDR 청크의 경우 항상 IHDR입니다.
  • Width (4 bytes): 이미지의 가로 크기를 픽셀 단위로 나타냅니다. 0이 아닌 양의 정수 값이어야 합니다.
  • Height (4 bytes): 이미지의 세로 크기를 픽셀 단위로 나타냅니다. 0이 아닌 양의 정수 값이어야 합니다.
  • Bit Depth (1 byte): 각 색상 채널당 비트 수를 나타냅니다. 가능한 값은 1, 2, 4, 8, 16이며, Color Type에 따라 허용되는 값이 다릅니다.
  • Color Type (1 byte): 이미지의 색상 유형을 나타냅니다.
    • 0: Grayscale (흑백)
    • 2: Truecolor (RGB)
    • 3: Indexed-color (색상 팔레트 사용)
    • 4: Grayscale with alpha (흑백 + 투명도)
    • 6: Truecolor with alpha (RGB + 투명도)
  • Compression Method (1 byte): 압축 방법을 나타냅니다. 현재는 0 (Deflate/Inflate 압축)만 사용됩니다.
  • Filter Method (1 byte): 필터 방법을 나타냅니다. 현재는 0 (적응형 필터링)만 사용됩니다.
  • Interlace Method (1 byte): 인터레이스 방법을 나타냅니다.
    • 0: No interlace (비 인터레이스) - 이미지가 위에서 아래로 순차적으로 표시됩니다.
    • 1: Adam7 interlace (Adam7 인터레이스) - 이미지가 점진적으로 표시되어 미리보기 효과를 제공합니다.
  • CRC (4 bytes): 청크 데이터의 무결성을 검사하기 위한 순환 중복 검사 (Cyclic Redundancy Check) 값입니다. CRC 값을 통해 데이터 손상 여부를 확인할 수 있습니다.

IHDR 청크 분석 예시:

PNG 이미지 파일의 IHDR 청크를 헥스 에디터로 열어보면 다음과 같은 값을 확인할 수 있습니다.

00 00 00 0D 49 48 44 52 00 00 01 00 00 00 01 00 08 06 00 00 00 1F 15 C4 89

 

이 값을 분석해 보면 다음과 같습니다.

  • 00 00 00 0D: Length = 13 (10진수)
  • 49 48 44 52: Chunk Type = IHDR
  • 00 00 01 00: Width = 256 (16진수 0x0100을 10진수로 변환)
  • 00 00 01 00: Height = 256 (16진수 0x0100을 10진수로 변환)
  • 08: Bit Depth = 8
  • 06: Color Type = 6 (Truecolor with alpha)
  • 00: Compression Method = 0
  • 00: Filter Method = 0
  • 00: Interlace Method = 0
  • 1F 15 C4 89: CRC

따라서 이 PNG 이미지는 가로 256 픽셀, 세로 256 픽셀 크기의 Truecolor with alpha (RGBA) 이미지이며, 비트 깊이는 8, 인터레이스는 적용되지 않았음을 알 수 있습니다.