최근 인증서 관련 이슈를 만난적이 있었는데,
이번 장을 통해서 조금이나마 이해가 될 수 있게 되었다 :)
HTTP를 안전하게 만들기
- 사람들은 웹 트랜잭션을 중요한 일에 사용한다.
- 강력한 보안이 없다면, 사람들은 온라인 쇼핑이나 인터넷뱅킹을 할 때 안심할 수 없을 것이다.
- 기본인증이나 다이제스트 인증은 대량구매, 은행 업무, 보안자료 접근에는 강력하지 않다.
HTTP와 디지털 암호화 기술을 결합해야한다.
- HTTP 보안 버전은
- 효율적이고
- 이식성이 좋아야 하고,
- 관리가 쉬워야 하며
- 현실세계의 변화에 대한 적응력이 좋아야 한다.
- 사회와 정부의 요구사항에도 맞아야한다.
다음을 제공해 줄 수 있는 HTTP 보안 기술이 필요하다.
- 서버인증: 클라는 자신이 위조된 서버가 아닌 진짜 서버와 소통하고 있음을 알 수 있어야 함.
- 클라 인증: 서버는 자신이 가짜가 아닌 진짜 사용자와 소통하고 있음을 알 수 있어야 한다.
- 무결성: 클라와 서버는 그들의 데이터가 위조되는 것으로부터 안전해야 한다.
- 암호화: 클라와 서버는 도청에 대한 걱정 없이 서로 대화할 수 있어야 한다.
- 효율: 알고리즘은 빨라야 한다.
- 편재성 Ubiquity: 프로토콜은 거의 모든 클라와 서버에서 지원되어야 한다.
편재성은 자원을 뜻할때 주로 쓰이는 성질이다.
자원의 민족주의. 도처에 존재하는 성질이라고 이해하면 됨 - 관리상 확장성: 누구든, 어디서든, 즉각적인 보안 통신을 할 수 있어야 한다.
- 적응성: 현재 알려진 최선의 보안방법을 지원해야 한다.
- 사회적 생존성: 사회의 문화적, 정치적 요구를 만족시켜야 한다.
HTTPS
- HTTPS는 HTTP를 안전하게 만드는 방식 중에서 가장 인기 있는 것이다.
S는 Over Secure Socket Layer의 약자이다.- HTTPS를 사용할 때,
모든 HTTP 요청과 응답 데이터는
네트워크로 보내지기 전에 암호화 된다.
- HTTPS를 사용할 때,
- HTTPS는 HTTP의 하부에 전송 레벨 암호 보안 계층에 의해 동작한다.
- 이 보안계층은
안전소켓계층, (Secure Sockets Layer, SSL)
전송 계층 보안(Transport Layer Security, TLS)을 이용하여 구현된다.- 네스케이프에 의해서 SSL이 발명되었고, 이것이 점차 폭넓게 사용되다가
표준화 기구인 IETF의 관리로 변경되면서 TLS라는 이름으로 바뀌었다.
TLS 1.0은 SSL 3.0을 계승한다.
하지만 TLS라는 이름보다 SSL이라는 이름이 훨씬 많이 사용되고 있다.
- 네스케이프에 의해서 SSL이 발명되었고, 이것이 점차 폭넓게 사용되다가
- 어려운 인코딩 및 디코딩 작업은 대부분 SSL 라이브러리 안에서 일어나기 때문에 보안 HTTP를 사용하기 위해, 웹 클라와 서버가 프로토콜을 처리하는 로직을 크게 변경할 필요는 없다.
디지털 암호학
- SSL과 HTTPS에서 이용되는 암호 인코딩 기법에 대해 잠깐 알아본다.
- 암호: 텍스트를 아무나 읽지 못하도록 인코딩하는 알고리즘
- 키: 암호의 동작을 변경하는 숫자로 된 매개변수
- 대칭키 암호 체계: 인코딩과 디코딩에 같은 키를 사용하는 알고리즘
- 비대칭키 암호 체계: 인코딩과 디코딩에 다른 키를 사용하는 알고리즘
- 공개키 암호법: 비밀 메세지를 전달하는 수백만 대의 컴퓨터를 쉽게 만들 수 있는 시스템
- 디지털 서명: 메세지가 위조 혹은 변조되지 않았음을 입증하는 체크섬
- 디지털 인증서: 신뢰할 만한 조직에 의해 서명되고 검증된 신원 확인 정보
1. 비밀코드의 기술과 과학
암호법 cryptography는 메세지 인코딩과 디코딩에 대한 과학이자 기술이다.
비밀 메세지 / 도청, 변조 방지 / 저자 증명
- 사람들은 암호법의 방법론을 비밀 메세지를 보내는데에 적용해 왔다.
- 도청이나 메세지의 변조를 방지하기 위해 사용할 수 있다.
- 암호법은 누군가가 정말로 어떤 메세지나 트랜잭션의 저자임을 증명하는 데도 사용될 수 있다.
2. 암호 cipher
- 암호법은 암호라 불리는 비밀코드에 기반한다.
- 암호란,
메세지를 인코딩하는 어떤 특정한 방법과
그 비밀 메세지를 디코딩하는 방법이다. 텍스트, 평문: 인코딩 되기 전의 원본 메세지암호문: 암호가 적용되어 코딩된 메세지
2.1 암호 기계
- 암호는 상대적으로 간단한 알고리즘으로 시작했는데,
사람이 직접 인코딩하고 디코딩해야 했기 때문이다. - 기술이 진보하면서, 복잡한 암호로 메세지를 빠르고 정확하게 인코딩하고 디코딩하는
기계를 만들기 시작했다. - 예_2차 세계대전의 에니그마 암호기계
2.2 키가 있는 암호
- 코드 알고리즘과 기계가 적의 손에 들어갈 수 있기 때문에,
대부분의 기계들에는 암호의 동작방식을 변경할 수 있는
큰 숫자로 된 다른 값을 설정할 수 있는 다이얼이 달려있다. - 올바른 다이얼 설정(키 값)이 없이는 디코더가 동작하지 않을 것이다.
- 이러한 암호 매개변수를 키라고 부른다. key
- 암호 키는 하나의 암호 기계를
여러 가상 암호 기계의 집합처럼 만들어준다.
2.3 디지털 암호
- 디지털 계산의 도래로, 두가지 발전이 있다
- 복잡한 인코딩과 디코딩 알고리즘이 가능해졌다.
- 단일 암호 알고리즘으로
- 키의 값마다
서로 다른 수조 개의 가상 암호 알고리즘을 만들어낼 수 있게 되었다. - 키가 길수록 인코딩의 많은 조합이 가능해지고,
무작위로 추측한 키에 의한 크래킹이 어려워진다.
- 평문메세지
P, 인코딩 함수E, 디지털 인코딩 키e가 주어지면 부호화된 암호문C를 생성할 수 있다. - 암호문
C를 디코더 함수D와 디코딩 키d를 사용해서 원래의 평문P로 도로 디코딩할 수 있다.1
2C = E(P,e)
P = D(C,d)
3. 대칭키 암호법
- 많은 디지털 암호 알고리즘은 대칭키 암호라고 불림
- 인코딩을 할 때 사용하는 키가 디보딩을 할 때와 같기 때문 (e = d, k라 부르자)
- 대칭키 암호에서, 발송자와 수신자 모두 통신을 위해 비밀키 k를 똑같이 공유할 필요가 있다.
- 발송자는 공유된 비밀 키로 메세지를 암호화하고 그 결과인 암호문을 수신자에게 발송하기 위해 사용한다.
- 수신자도 암호문을 키를 사용하여 원래의 평문으로 복원한다.
- 잘 알려진 대칭키 암호 알고리즘
- DES(Data Encryption Standard), Triple-DES, RC2, RC4
- DES는 취약하다는 결론 => 요즘은 AES를 사용한다.
- AES, Advanced Encryption Standard: 고급 암호화 표준
3.1. 키 길이와 열거 공격 Enumeration Attack
- 인코딩 및 디코딩 알고리즘은 공개적으로 알려져 있으므로, 키만이 유일한 비밀이다.
- 무차별로 모든 키 값을 대입해보는 공격을 열거 공격이라고 한다.
- 128비트 키를 사용한 대칭키 암호는 매우 강력한 것으로 간주된다.
- 미국 국가안보국에서는 긴 키를 사용하는 암호화 소프트웨어의 수출을 통제한다.
- 깨뜨릴 수 없는 암호문을 적대적인 조직이 만들어 낼 가능성을 차단하기 위해
3.2. 공유키 발급하기
- 대칭키 암호의 단점 중 하나는 발송자와 수신자가 서로 대화하려면 둘 다 공유키를 가져야 한다는 것이다.
- 만약 누군가 쇼핑몰에서 private 대화를 다누려면 개인 비밀 키가 발급되어야 한다.
- 관리해야하는 사람 입장에서는 모든 키를 관리해야하므로 복잡성이 올라간다.
3.3. 대칭키 만들어보기
1 | echo 'this is the plain text' > plaintext.txt; |
- ‘this is the plain text’ 문자열이 들어간 plaintext.txt가 만들어진다
- plaintext.txt 안의(
-in) 내용들을 des3방식으로 암호화를 하고, ciphertext.bin이라는 파일로 산출할(-out) 것이다 라는 뜻. - 비밀번호를 요구하는 input이 나온다. => 요게
대칭키!
이런식으로 암호화된다.
1 | openssl enc -d -des3 -in ciphertext.bin -out plaintext2.txt; |
- ciphertext.bin 안의 내용을 des3 방식으로 복호화(디코딩)(
-d) 하여서 plaintext2.txt 파일에 산출할 것이다 라는 뜻.
4. 공개키 암호법
- 공개키 암호 방식은 2개의 비대칭 키를 사용한다.
- 하나는 호스트의 메세지를 인코딩하기 위한 것
다른 하나는 그 호스트의 메세지를 디코딩하기 위한 것이다. - 인코딩 키는 모두를 위해 공개되어 있다.
하지만 호스트만이 개인 디코딩 키를 알고 있다. - 키의 분리는, 메세지의 인코딩은 누구나 할 수 있도록 해주는 동시에
메세지를 디코딩하는 능력은 소유자에게만 부여한다. - 표준화된 공개키 기술 묶음을 만드는 것의 중요성 때문에
거대한 공개 키 인프라 표준화 작업이 계속되고 있다.
Public-Key Infrastructure, PKI- PKI란, 공개 키 암호 방식을 바탕으로 한 디지털 인증서를 활용하는 소프트웨어, 하드웨어, 사용자, 정책 및 제도 등을 총칭하여 일컫는다.
4.1 RSA (Ribest Shamir Adelman)
- 공개키 비대칭 암호의 과제는,
악당이 아래 내용을 알고 있다고 하더라도
비밀인 개인 키를 계산할 수 없다는 것을 확신시켜 주는 것이다.- 공개키
- 가로채서 얻은 암호문의 일부 - 네트워크를 스누핑해서
- 메세지와 그것을 암호화한 암호문 - 인코더에 임의의 텍스트를 넣고 실행
- 이 모둔 요구를 만족하는 공개키 암호 체계중 유명한 하나는
RSA 알고리즘이다.- = Ribest Shamir Adelman / 발명한 세 명의 이름 첫글자를 따온 이름
4.2 혼성 암호 체계와 세션 키
- 공개키 암호 방식의 알고리즘은 계산이 느린 경향이 있다.
- 실제로는 대칭과 비대칭 방식을 섞은 것이 쓰인다.
- 예
- 공개키 암호를 사용하고
- 안전한 채널을 통해 임시의 무작위 대칭 키를 생성하고 교환하여
- 이후의 나머지 데이터를 암호화 할때는 빠른 대칭키를 사용하는 방식
5. 디지털 서명
- 암호 체계는
누가 메세지를 썻는지 알려주고
그 메세지가 위조되지 않았음을 증명하기 위해
메세지에 서명을 하도록 하는 데에 이용될 수 있다. - 디지털 서명 digital signing 이라 불리는 이 기법은
인터넷 보안 인증서에게 중요하다.
5.1 서명은 암호 체크섬이다.
- 디지털 서명은 메세지에 붙어있는 특별한 암호 체크섬이다.
- 두가지 이점이 있다.
- 서명은 메세지를 작성한 저자가 누군지 알려준다.
- 저자는 저자의 극비 개인 키를 갖고 있기 때문에,
오직 저자만이 이 체크섬을 계산할 수 있다. - 체크섬은 저자의 개인 서명처럼 동작한다.
- 서명은 메세지 위조를 방지한다.
- 송신 중에 누군가 메세지를 수정했다면,
체크섬은 더 이상 그 메세지와 맞지 않게 될 것이다. - 체크섬은 저자의 비밀 개인 키에 관련되어 있기 때문에
침입자는 그 위조된 메세지에 대한 올바른 체크섬을 날조해낼 수 없을 것이다.
- 디지털 서명은 보통 비대칭 공개키에 의해 생성된다.
- 개인 키는 오직 소유자만이 알고 있기 때문에
저자의 개인 키는 일종의 지문처럼 사용된다.
예시
노드A가 노드B에게 메세지를 보내고, 그것을 서명하는 전체 플로우.
- 노드 A는 가변 길이 메세지를 정제하여
고정된 길이의 digest로 만든다. - 노드 A는 그 digest에 서명 함수를 적용한다.
(서명함수: 사용자의 개인 키를 매개변수로 하는 함수)
- 오직 그 사용자만이 개인 키를 알고 있기 때문에,
올바른 서명 함수는 서명자가 소유자임을 보여준다. - 서명함수가 이미 개인 키를 입력으로 취했기 때문에 디코더 함수를 사용한다.
- 한번 서명이 계산되면,
노드 A는 그것을 메세지의 끝에 덧붙이고,
메세지와 그에 대한 설명을 둘다 노드 B에 전송한다. - 메세지를 받은 노드 B가,
만약 그 메세지를 쓴 것이 정말로 노드 A이며,
위조되지도 않았다는 것을 확인하길 원한다면,
노드 B는 서명을 검사할 수 있다.
- 노드 B는 개인 키로 알아보기 어렵게 변형된 서명에
공개키를 이용한 역함수를 적용한다. - 만약 풀어낸 요약이 노드 B가 갖고 있는 버전의 요약과 일치하지 않는다면, 메세지가 송신 중에 위조되었거나, 아니면 발송자가 노드 A의 개인 키를 갖고 있지 않은 것이다.
6. 디지털 인증서
- 디지털 인증서는 신뢰할 수 있는 기관으로부터 보증 받은 사용자나 회사에 대한 정보를 담고 있다. (디지털 인증서는 흔히 certs라고 불린다.)
- 여권처럼 신뢰할 수 있는 형태의 신원증명은
- 서명이 되어있고,
- 특별한 종이 위에
- 정부가 새긴 도장이 찍혀있다.
- 이것들은 위조하기 어렵고, 본질적으로 더 높은 수준의 신뢰를 받게 된다.
6.1 인증서의 내부
- 디지털 인증서에는 공식적으로 인증 기관에 의해 디지털 서명된 정보의 집합이 담겨있다.
- 대상자 이름 (사람, 서버, 조직 등)
- 유효 기간
- 인증서 발급자 (누가 이 인증서를 보증하는가)
- 인증서 발급자의 디지털 서명
- 디지털 인증서는
대상과 사용된 서명 알고리즘에 대한 서술적인 정보, 대상의 공개키도 담고 있다. - 누구나 디지털 인증서를 만들 수 있지만,
(모두가 인증서의 정보를 보증하고
인증서의 개인 키로 서명할 수 있는,)
널리 인정받는 서명 권한을 얻을 수 있는 것은 아니다.
6.2 X.509 v3 인증서
- 디지털 인증서에 대한 전 세계적인 단일 표준은 없다.
- 여러가지 미묘하게 다른 스타일의 디지털 인증서들이 존재한다.
- 오늘날 사용되는 대부분의 인증서가
X.509라 불리는 표준화된 서식에 그들의 정보를 저장하고 있다는 것이다. - 공인인증서 대부분은
X.509인증서 표준을 기반으로 한다. X.509기반 인증서에는
웹서버 인증서 / 클라 이메일 인증서 / 스프트웨어 코드사인 인증서 / 인증기관 인증서를 비롯한 몇가지 변종이 있다.X.509v3 인증서는
인증 정보를 파싱 가능한 필드에 넣어 구조화하는 표준화된 방법을 제공한다.
- 버전: 이 인증서가 따르는
X.509인증서 버전의 번호 (보통은 v3) - 일련번호: 인증기관에 의해 생성된 고유한 정수
- 서명 알고리즘 ID: 서명을 위해 사용된 암호 알고리즘
(예_RSA 암호화를 이용한 MD2 digest) - 인증서 발급자: 인증서를 발급하고 서명한 기관의 이름
(CA: certificate authority) - 유효기간: 인증서가 유효한 기간. 시작일과 종료일로 정의
- 대상의 이름: 인증서에 기술된, 사람이나 조직과 같은 엔터티.
- 대상의 공개 키 정보: 인증 대상의 공개키, 공개키에 사용된 알고리즘, 추가 매개변수
- 발급자의 고유 ID: 발급자의 이름이 겹치는 경우를 대비한, 인증서 발급자에 대한 선택적인 고유한 식별자
- 대상의 고유 ID: 대상의 이름이 겹치는 경우를 대비한, 인증 대상에 대한 선택적인 고유한 식별자
- 확장: 각 확장 필드는 중요한 것인지 그렇지 않은지가 표시되어 있음
- 기본제약 / 인증서 정책 / 키 사용
- 인증기관 서명: 인증기관의 디지털 서명, 명시된 서명 알고리즘을 사용한다.
6.3 서버 인증을 위해 인증서 사용하기
- 사용자가 HTTPS를 통한 안전한 웹 트랜잭션을 시작할 때,
최신 브라우저는 자동으로 접속한 서버에서 디지털 인증서를 가져온다 - 만약 서버가 인증서를 갖고 있지 않다면, 보안 커넥션은 실패한다.
- 서버 인증서는 다음을 포함한 많은 필드를 갖고 있다.
- 웹사이트의 이름과 호스트 명
- 웹 사이트의 공개키
- 서명 기관의 이름
- 서명 기관의 서명
- 브라우저가 인증서를 받으면, 서명 기관을 검사한다.
- 만약 그 기관이 신뢰할만한 서명 기관이라면,
브라우저는 그것의 공개키를 이미 알고 있을 것이며
(브라우저들은 여러 서명 기관의 인증서가 미리 설치된 채로 출하된다),
브라우저는 그 서명을 검증할 수 있다. - 만약 서명 기관이 모르는 곳이라면,
브라우저는 그 서명 기관을 신뢰해야 할지 확신할 수 없으므로,
대개 사용자가 서명 기관을 신뢰하는지 확인하기 위한
대화상자를 보여준다.
- HTTP 완벽가이드 책을 보고 이해한 내용을 정리 한 글입니다.
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