인증 & 인가 [20210829]

지난번 블로그에서 말했던 것과 같이, 이번에는 인증 & 인가에 대한 내용을 비교적 심도있게 다뤄보려고 한다.

<목차>
1. 인증(Authentication)이란?
2. 암호화
3. 인가(Authorization)는?

1. 인증(Authentication)이란?

인증은 간단히 말하면 유저의 Identificaton을 확인하는 과정으로 유저의 아이디와 비번을 확인하는 절차이다.
보편적인 로그인 절차는 아래와 같다.

1. 유저 아이디와 비번 생성
2. 유저 비번 암호화 해서 DB에 저장.
3. 유저 로그인 -> 아이디와 비밀번호 입력
4. 유저가 입력한 비밀번호 암호화 한후 암호화되서 DB에 저정된 유저 비밀번호와 비교.
5. 일치하면 로그인 성공
6. 로그인 성공하면 access token을 클라이언트에게 전송.
7. 유저는 로그인 성공후 다음부터는 access token을 첨부해서 request를 서버에 전송함으로서 매번 로그인 해도 되지 않도록 한다.

여기서 access token은 아래에서 다룰 인가 과정에 필요한 도구이다.

2. 암호화

유저의 비밀번호는 절대 비밀번호 그대로 DB에 저장 하지 않는다. DB가 해킹을 당하면 유저의 비밀번호도 그대로 노출 되기 때문이다. 또한, 외부 해킹이 아니더라도 내부 개발자나 인력이 유저들의 비밀번호를 볼 수 있다.

그렇기 때문에, 유저의 비밀번호는 꼭 암호화 해서 저장 해야 한다. (내부 인력도 비밀번호를 알 수가 없음.)

비밀번호 암호에는 단방향 해쉬 함수(one-way hash function)가 일반적으로 쓰인다. 단방향 해시 함수는 원본 메시지를 변환하여 암호화된 메시지인 다이제스트(digest)를 생성한다. 원본 메시지를 알면 암호화된 메시지를 구하기는 쉽지만 암호화된 메시지로는 원본 메시지를 구할 수 없어서 단방향성(one-way) 이라고 한다.

예를 들어, "test password"를 hash256이라는 해쉬 함수를 사용하면 0b47c69b1033498d5f33f5f7d97bb6a3126134751629f4d0185c115db44c094e 값이 나온다. 만일 "test password2"를 hash256 해쉬 함수를 사용하면 d34b32af5c7bc7f54153e2fdddf251550e7011e846b465e64207e8ccda4c1aeb 값이 나온다. 실제 비밀번호는 비슷하지만 해쉬 함수 값은 완전히 틀린것을 볼 수 있다. 이러한 효과를 avalance라고 하는데 비밀번호 해쉬 값을 해킹을 어렵게 만드는 하나의 요소이다.

아래의 예시 코드를 확인해보자.

```
    In [21]: import hashlib

    In [22]: m = hashlib.sha256()

    In [23]: m.update(b"test password")

    In [24]: m.hexdigest()
    Out[24]: '0b47c69b1033498d5f33f5f7d97bb6a3126134751629f4d0185c115db44c094e'

    In [25]: m = hashlib.sha256()

    In [26]: m.update(b"test password2")

    In [27]: m.hexdigest()
    Out[27]: 'd34b32af5c7bc7f54153e2fdddf251550e7011e846b465e64207e8ccda4c1aeb'
    ```

그러나, 단방향 해쉬함수에도 여전히 위험이 존재하는데 미리 해쉬값들을 계산해 놓은 테이블인 Rainbow table 이라는 것이 존재한다.
따라서 이 Rainbow table을 이용하면 여전히 정보 노출의 위험이 존재하는 것이다. 따라서 이를 방지하기 위해서 두 가지의 방법을 추가하여 암호화를 진행하게 되는데, 그것이 Salting, Key stretching이다.

Salting

실제 비밀번호 이외에 추가적으로 랜덤 데이터를 더해서 해시값을 계산하는 방법.

Key Stretching

단방향 해쉬값을 계산 한 후 그 해쉬값을 또 해쉬 하고, 또 이를 반복하는 것을 말한다.

  최근에는 일반적인 장비로 1초에 50억 개 이상의 다이제스트를 비교할 수 있지만, 키 스트레칭을 적용하여 동일한 장비에서 1초에 5번 정도만 비교할 수 있게 한다. GPU(Graphics Processing Unit)를 사용하더라도 수백에서 수천 번 정도만 비교할 수 있다. 50억 번과는 비교할 수도 없을 정도로 적은 횟수다. 앞으로 컴퓨터 성능이 더 향상되면 몇 번의 반복을 추가하여 보완할 수 있다.

Salting과 Key Stretching을 구현한 해쉬 함수중 가장 널리 사용되는 것이 bcrypt이다. bcrypt는 처음부터 비밀번호를 단방향 암호화 하기 위해 만들이전 해쉬함수 이다.

3. 인가(Authorization)는?

  인가는 유저가 요청하는 request를 실행할 수 있는 권한이 있는 유저인가를 확인하는 절차 이다. 예를 들면, 일부 유저는 게시판을 볼 수는 있지만 작성은 불가능 함 등.

인가는 Access token을 활용해서 가능하다. access token은 JWT를 통해서 구현 가능한데, JWT에 대해서 설명하자면 아래와 같다.

JWT

위에서 언급한 것과 같이 인가에서는 보통 Access token을 사용하게 되는데, Access token을 생성하는 방법 중 가장 널리 사용되는 기술중 하나가 바로 JWT(JSON Web Tokens)이다. JWT는 말 그대로 유저 정보를 담음 JSON 데이터를 암호화 해서 클라이언트와 서버간에 주고 받는 것이다.

JWT를 활용하여 인가를 하는 과정은 아래와 같다.

1. Authentication 절차를 통해 Access token을 생성한다. Access token에는 유저 정보를 확인할 수 있는 정보가 들어가 있어야 한다 (예를 들어 user id).
2. 유저가 request를 보낼때 Access token을 첨부해서 보낸다.
3. 서버에서는 유저가 보낸 Access token을 복호화 한다.
4. 복호화된 데이터를 통해 user id를 얻는다.
5. user id를 사용해서 database에서 해당 유저의 권한(permission)을 확인하다.
6. 유저가 충분한 권한을 가지고 있으면 해당 요청을 처리한다.
7. 유저가 권한을 가지고 있지 않으면 Unauthorized Response(401) 혹은 다른 에러 코드를 보낸다.