과거(대략 14년도 이전)에는 신용카드 번호와 같은 매우 예민한 정보를 다루는 이커머스사업자가 아닌 이상 굳이 HTTPS를 사용하지 않았다고 한다. 하지만 구글에서 HTTPS로의 전환을 권고했고, HTTPS로 전환하는 사이트에게 검색 노출 가산점을 부여한다고 발표하자. 이에 따라 수많은 사이트들이 본격적으로 HTTPS로 전환하기 시작했다.
- Hypertext Transfer Protocol의 약자이다.
- HTML을 주고 받기 위한 통신규약(Protocol) 정도로 이해하면 좋을 것 같다.
- HTTP를 통해 전송되는 데이터에 암호화가 걸려있지 않다는 치명적인 문제점을 갖고 있다.
- 즉 정보가 해킹되기 쉽다는 얘기다.
- Hypertext Transfer Protocol Secure의 약자이다.
- HTTP의 보안 문제를 해결하기 위해 HTTPS로 전송되는 데이터에는 암호화가 걸려있다.
- 이와 같은 데이터 암호화를 위해 SSL이라는 방식을 사용한다.
우선 대칭키 암호화와 공개키 암호화를 이해해야 한다.
SSL 통신에서 이 두가지 암호화 방식이 사용되기 때문이다.
암호화에 사용되는 Key와 복호화에 사용되는 Key가 동일한 암호화 방식이다.
대칭키 방식에서는 "홍규"라는 문자열을 "바보"라는 Key로 암호화했다면 "바보"라는 Key로 복호화 할 수 있다.
(참고로 암호화한 자료를 원상 복구시키는 것을 복호화라고 한다.)
- 공개키 암호화 방식에서는 **'공개키'**와 **'개인키'**라는 두가지 상호적인 Key가 있습니다.
- 만약 공개키로 암호화 했다면 개인키로만 복호화 할 수 있고, 개인키로 암호화 했다면 공개키로만 복호화 할 수 있습니다.
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SSL 인증서는 클라이언트와 서버 사이의 통신을 제3자(CA, Certificate Authority)가 보증해주는 전자화 된 문서이다.
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클라이언트가 접속한 서버가 신뢰할 수 있는 서버임을 보장한다. 쉽게 얘기하면 내가 접속한 사이트가 해커들이 만든 피싱사이트가 아님을 보장한다는 이야기다.
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SSL 통신에 사용할 서버측이 제공하는 공개키를 클라이언트에게 제공한다. 브라우저의 내장된 CA의 공개키와 구분해야 한다.
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SSL을 통해 암호화된 통신을 제공하기 위해서는 CA를 통해서 인증서를 구입해야 한다.
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CA는 엄격한 검증을 걸쳐 해당 서비스가 신뢰할 수 있는 서비스라고 판단되면, 해당 서비스의 신뢰성을 보증하는 SSL 인증서를 발급해준다.
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SSL인증서는 공개키 암호화가 사용된다. SSL인증서는 CA의 개인키(Private Key)를 통해서 암호화되며, 이를 복호화하기 위한 공개키는 브라우저에 내장되어 있다.
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사적인 목적으로 SSL의 암호화 기능을 이용하려 한다면 자신이 직접 CA의 역할을 할 수도 있다. 공인된 인증서가 아니기에 브라우저 상 경고가 나온다.
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인증서가 보증하고자 하는 서비스의 정보 (대표적으로 해당 서비스의 서버 도메인 )
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SSL 인증서를 발급한 CA 이름.
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SSL통신에 사용될 서버 측이 제공하는 공개키 (앞서 SSL인증서를 복호화 할 떄 사용하는 브라우저에 내장된 CA의 공개키와 구분해야 한다.)
서비스의 도메인, SSL통신에 사용할 공개키와 같은 정보는 (SSL을 이용하고자 하는) 서비스가 CA로부터 인증서를 구입할 때 제출해야 한다.
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브라우저가 서버에 접속할 떄 서버는 제일 먼저 인증서를 제공한다.
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브라우저는 서버로부터 받은 인증서가 브라우저 안에 내장된 CA 리스트에 있는지를 확인한다.
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확인 결과 서버를 통해 다운받은 인증서가 내장된 CA 리스트에 포함되어 있다면 해당 CA의 공개키(역시 브라우저에 내장되어 있음)를 이용해서 인증서를 복호화 한다.
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서버로부터 받은 인증서가 브라우저에 내장된 CA의 공개키로 복호화 할 수 있다는 것은 해당 인증서가 CA의 비공개키를 통해 암호화 된 것을 의미한다. 즉 서버가 제공한 인증서는 CA에 의해서 발급된 진짜 인증서라는 이야기다.
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그리고 CA에서 인증서를 발급해줬다는 것은 해당 서비스가 CA의 검증을 통과한 믿을만한 서비스라는 이야기이기도 하다.
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이것이 바로 CA와 브라우저가 특정 서버를 인증하는 과정이다.
지금까지 CA의 공개키와 SSL인증서를 통해 서비스와 서버의 안전을 보장하는 방법에 대해 알아봤다.
그렇다면 SSL 인증서에 포함된 서비스의 공개키는 어떤 용도로 사용되나?
SSL은 암호화된 데이터를 전송하기 위해 대칭키와 공개키를 혼합해서 사용한다.
실제 데이터는 대칭키로 암호화하고, 그리고 해당 **대칭키의 Key를 공개키로 암호화**한다.
- SSL은 암호화된 데이터를 전송하기 위해서 공개키와 대칭키를 혼합해서 사용한다.
- 클라이언트와 서버가 주고 받는 실제 정보는 대칭키 방식으로 암호화하고,
- 대칭키 방식으로 암호화된 실제 정보를 복호화할 때사용할 대칭키는 공개키 방식으로 암호화해서 클라이언트와 서버가 주고 받는다.
컴퓨터와 컴퓨터가 네트워크를 이용해서 통신을 할 때는 내부적으로 3가지 단계가 있다. 아래와 같다.
악수 -> 전송 -> 세션종료
이것은 은밀하게 일어나기 때문에 사용자에게 노출되지 않는다. 이 과정에서 SSL가 어떻게 데이터를 암호화해서 전달하는지 살펴보자.
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클라이언트가 서버에 접속한다. 이 단계를 Client Hello라고 한다. 이 단계에서 주고 받는 정보는 아래와 같다.
- 클라이언트 측에서 생성한 랜덤 데이터
- 클라이언트가 지원하는 암호화 방식들 : 클라이언트와 서버가 지원하는 암호화 방식이 서로 다를 수 있기 때문에 상호간에 어떤 암호화 방식을 사용할 것인지에 대한 협상을 해야 한다. 이 협상을 위해서 클라이언트 측에서는 자신이 사용할 수 있는 암호화 방식을 전송한다.
- 세션 아이디 : 이미 SSL 핸드쉐이킹을 했다면 비용과 시간을 절약하기 위해서 기존의 세션을 재활용하게 되는데 이 때 사용할 연결에 대한 식별자를 서버 측으로 전송한다.
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서버는 Client Hello에 대한 응답으로 Server Hello를 하게 된다. 이 단계에서 주고 받는 정보는 아래와 같다.
- 서버 측에서 생성한 랜덤 데이터
- 서버가 선택한 클라이언트의 암호화 방식 : 클라이언트가 전달한 암호화 방식 중에서 서버 쪽에서도 사용할 수 있는 암호화 방식을 선택해서 클라이언트로 전달한다. 이로써 암호화 방식에 대한 협상이 종료되고 서버와 클라이언트는 이 암호화 방식을 이용해서 정보를 교환하게 된다.
- 인증서
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클라이언트는 서버의 인증서(Server Hello 때 받은 ) 가 CA에 의해서 발급된 것인지를 확인하기 위해서 클라이언트에 내장된 CA 리스트를 확인한다.
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CA 리스트에 인증서가 없다면 사용자에게 경고 메시지를 출력한다.
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인증서가 CA에 의해서 발급된 것인지를 확인하기 위해서 클라이언트에 내장된 CA의 공개키를 이용해서 인증서를 복호화한다.
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복호화에 성공했다면 인증서는 CA의 개인키로 암호화된 문서임이 암시적으로 보증된 것이다. 인증서를 전송한 서버를 믿을 수 있게 된 것이다.
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클라이언트는 상기 2번을 통해서 받은 서버의 랜덤 데이터와 클라이언트가 생성한 랜덤 데이터를 조합해서 pre master secret라는 키를 생성한다. 이 키는 뒤에서 살펴볼 세션 단계에서 데이터를 주고 받을 때 암호화하기 위해서 사용될 것이다. 이 때 사용할 암호화 기법은 대칭키이기 때문에 pre master secret 값은 제 3자에게 절대로 노출되어서는 안된다.
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(Server Hello를 통해 받은 인증서 안에 담겨 있는) 서버의 공개키로 pre master secret 값을 암호화해서 서버로 전송하면 서버는 자신의 비공개키로 안전하게 복호화 할 수 있다. 즉, 안전하게 pre master secret을 서버와 클라이언트가 공유할 수 있다.
- 그리고 서버와 클라이언트는 모두 일련의 과정을 거쳐서 pre master secret 값을 master secret 값으로 만든다. master secret는 session key를 생성하는데
- 이 session key 값을 이용해서 서버와 클라이언트는 데이터를 대칭키 방식으로 암호화 한 후에 주고 받는다.
- 이렇게해서 세션키를 클라이언트와 서버가 모두 공유하게 되었다는 점을 기억하자.
- 클라이언트와 서버는 핸드쉐이크 단계의 종료를 서로에게 알린다.
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세션은 실제로 서버와 클라이언트가 데이터를 주고 받는 단계이다.
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이 단계에서 핵심은 정보를 상대방에게 전송하기 전에 session key 값을 이용해서 대칭키 방식으로 암호화 한다는 점이다. 암호화된 정보는 상대방에게 전송될 것이고, 상대방도 세션키 값을 알고 있기 때문에 암호를 복호화 할 수 있다.
그냥 공개키를 사용하면 될 것을 대칭키와 공개키를 조합해서 사용하는 이유는 무엇을까? 그것은 공개키 방식이 많은 컴퓨터 파워를 사용하기 때문이다. 만약 공개키를 그대로 사용하면 많은 접속이 몰리는 서버는 매우 큰 비용을 지불해야 할 것이다. 반대로 대칭키는 암호를 푸는 열쇠인 대칭키를 상대에게 전송해야 하는데, 암호화가 되지 않은 인터넷을 통해서 키를 전송하는 것은 위험하기 때문이다. 그래서 속도는 느리지만 데이터를 안전하게 주고 받을 수 있는 공개키 방식으로 대칭키를 암호화하고, 실제 데이터를 주고 받을 때는 대칭키를 이용해서 데이터를 주고 받는 것이다.
데이터의 전송이 끝나면 SSL 통신이 끝났음을 서로에게 알려준다. 이 때 통신에서 사용한 대칭키인 세션키를 폐기한다.
https://opentutorials.org/course/228/4894
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