비전공자다 보니 보안 및 암호화 지식이 거의 전무했다.
그러나 웹 프로젝트를 하면서,
“로그인 정보를 이런식으로 서버에 보내도 괜찮나? “
“세션ID가 이렇게 쿠키에 노출이 되어도 되나?”
등등 자연스럽게 여러가지 의문이 들었다.
그리고 보안 및 암호화에 대한 개념정립과 기초 지식이 필요하다는 것을 느꼈다.
해서 지금부터 차근차근 기본적인 웹 보안 지식에 대해 학습해보고자 한다.
암호화
암호화란, 어떤 평문(Plaintext)을 특정 암호화 알고리즘을 통해 암호문(Ciphertext)로 만들어,
제3자(해커)가 알아볼 수 없도록 감추는 것을 의미한다.
암호화 알고리즘에는 그 알고리즘을 푸는 열쇠, 즉 키(key)가 필요하다.
키가 없으면 암호문을 받아보는 사람이 암호문을 해석할 수 없을 것이다.
즉 암호문을 보내는쪽과 받는 쪽 둘 다 해석하는 키가 필요하며,
이 키의 종류에 따라 암호화를 분류할 수 있다.
1. 대칭키 방식 (Symmetric-Key)
(출처 : https://www.101computing.net/symmetric-vs-asymmetric-encryption/)
암호화 키와 복호화 키가 같음을 의미하며, 즉 하나의 키를 이용한다.
(양쪽의 키가 같으므로 Symmetric)
양쪽이 동일한 키를 갖고있기 때문에 암호화-복호화의 속도가 빠르다는 장점이 있다.
그러나 이 방식에는 치명적인 문제가 있는데…
그것은 바로, 어떻게든 대칭키를 상대방에게 ‘배달’해야 한다는 점이다.
네트워크 상에서 키를 상대방에게 넘긴다는 것은 통신이 발생한다는 의미이며,
중간에 해커의 공격으로 대칭키를 탈취당할 수 있다는 위험이 항상 도사리고 있다.
이를 해결하기 위해 골머리를 앓다가 등장한 방식이 바로..
2. 비대칭키 - 공개키 방식 (Asymmetric-Key / Public Key)
(출처 : https://www.cheapsslshop.com/blog/symmetric-vs-asymmetric-encryption-whats-the-difference/ )
대칭키 방식이 하나의 키를 사용하는 것과 달리,
비대칭키는 두 개의 키를 사용한다.
다만 두 키의 속성과 역할이 다른데, 하나는 공개적으로 공유될 수 있으나(공개 키),
다른 하나는 반드시 자기자신만이 갖고있어야만 한다(비공개 키).
자, 이 비대칭키 메커니즘은 단순하다. 바로,
암호화는 공개키로 / 복호화는 개인키로 하는 것이 비대칭키 메커니즘이다.
클라이언트와 서버를 예로 들어보자.
서버는 개인키와 공개키 2개를 갖고 있으며, 공개키만 클라이언트로 보낸다.
클라이언트는 서버에 보낼 개인정보를 공개키로 암호화하여 전송한다.
서버는 암호문을 받고, 서버가 가진 개인키로 복호화하여 해독한다.
이 과정에서 암호문이 중간에 해커에게 탈취되더라도, 해커는 개인키가 없으므로 복호화 할 수 없다.
이렇게 완벽해 보이는 비대칭키 방식에는 느리다는 단점이 존재한다
(일반적으로 대칭키보다 1000배 느리다고 한다..).
느린 이유는 비대칭키가 사용하는 알고리즘의 복잡도가 워낙 강력해서..라고 한다.
그렇다면 아무리 보안이 뛰어난 비대칭키 방식이라도,
비대칭키 방식만 고수하면 그로 인한 오버헤드가 더 많이 발생하지 않을까?
대칭키와 비대칭키 방식을 혼합하여 사용하면 더 나은 결과를 만들어낼 수 있지 않을까?
3. 대칭키 방식과 비대칭키 방식의 mixture
대칭키 방식의 치명적인 단점은 키의 배달 문제이다.
그런데, 공개키 방식을 활용하여 키를 안전하게 전달할 수 있다면?
방법은 아래와 같다.
1) 서버는 개인키를 갖고, 공개키를 클라이언트에게 전송한다.
2) 클라이언트는 해당 공개키로 대칭키를 암호화한다.
3) 클라이언트는 암호화된 대칭키를 서버에 전송한다.
4) 서버는 개인키로 암호화된 대칭키를 복호화한다(대칭키를 얻는다).
5) 그 이후 통신에서는 서버와 클라이언트가 모두 대칭키로 통신한다.
전송하려는 대칭키는 이미 공개키로 암호화되어있고,
개인키를 가진 서버가 아니면 복호화할 수 없으므로, 대칭키를 안전하게 배달할 수 있다!
이러한 방식은 비대칭키의 속도 문제와 대칭키의 보안 문제를 적절히 해결할 수 있는 방법으로,
다음 포스팅에서 살펴볼 SSL 통신의 기본 전략이다.
4. Hashing 암호화 - 단방향
위에서 살펴본 대칭키, 비대칭키는 복호화가 가능한 양방향암호화다.
그러나 암호는 반드시 복호화될 필요는 없다.
웹사이트 로그인 비밀번호의 경우를 예로 들어보자.
사용자의 비밀번호를 암호화하여 그 암호화된 결과를 DB에 저장하고,
사용자가 로그인 시도할 때 입력한 비밀번호의 암호화 결과와 DB에 저장된 암호화 결과를 비교한다면?
우리는 사용자의 원본 암호가 무엇인지 알 필요없이,
시도된 로그인이 유효한지에 대해 검증이 가능하다.
이 방법대로라면 만약 DB 보안이 뚫리더라도 결국 원본 비밀번호는 알 수 없다는 장점이 있다.
이처럼 복호화가 불가능한 암호화 방식을 단방향 암호화라고 하며, 주로 Hash 알고리즘이 사용된다.
이러한 알고리즘에는 SHA-256, SHA-512 등이 존재하며,
MD5 등의 알고리즘은 현재 보안이 뚫려 사용하면 안되는 알고리즘이라고 한다.