[CS공부] 네트워크 구조(5)-SSL, TLS, HTTPS 통신(application Layer)

Min Kim·2023년 2월 20일

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들어가기 전에

SSL, TLS 프로토콜을 활용한 HTTPS 통신의 개념을 알아봅시다.

1. HTTPS

HTTP 프로토콜에 Secure을 붙인 보안된 프로토콜
포트 번호는 443번 (HTTP는 일반적으로 80번)
전송 데이터를 암호화
특정 프로토콜이 없고, SSL/TLS 프로토콜이 만들어주는 연결 방법 사용
보안이 중요한 경우 사용(ex. 인터넷 뱅킹, 개인정보 등록, 카드 관련 서비스)

😜 추가 지식

장점

통신하고자 하는 서버가 신뢰할 수 있는 서버인지 판별할 수 있음.

통신 과정에서 데이터가 노출될 가능성이 적음.

2. SSL(Secure Sockets Layer) / TLS(Transport Layer Security)

HTTPS는 암호화를 위해 SSL/TLS 프로토콜을 사용
응용계층과 전송 계층 사이에 위치
TLS 1.0은 SSL 3.0을 계승

😜 추가 지식

SSL과 TLS 관계

네스케이프에 의해서 SSL이 먼저 발명되고, 점차 폭넓게 사용되다가 표준화 기구인 IETF의 관리로 변경되면서 TLS라는 이름으로 바뀜.

다른 것처럼 분리해서 말하는데 같은 것이고 구버전 신버전 느낌!

1) SSL 디지털 인증서

SSL 프로토콜에 사용되는 인증서
역할
- 클라이언트가 접속하려는 서버가 신뢰 할 수 있는 서버인지를 판단 가능
- 통신 내용이 공격자에게 노출되는 것을 방지
- 통신 내용의 악의적인 변경을 방지
내용
- 서비스 정보(CA 정보, 도메인 등)
- 서버 측 공개키
CA(Certificate Authority)
- 위 인증서를 발급해주는 인증 기관
- CA가 제공하는 인증서를 사용하면 자물쇠 표시
- 브라우저는 신뢰할 수 있는 CA(공인 CA)들과 해당 CA의 공개키를 알고 있음

😜 추가 지식

예시로 보는 암호화, 복호화, 키 개념

Love라는 것을 다음 알파벳인 MPZF로 보냄 (암호화)

받은 사람이 규칙을 알고 Love로 치환함 (복호화)

보내는 사람이 다음 알파벳으로 치환해서 보낸다는 정보 (키)

3. SSL 동작원리 - 암호화 방식

대칭키 방식

동일한 키로 암호화와 복호화를 같이 할 수 있는 방식 (대칭키)
암호 통신을 하기 위해선 대칭키를 주고 받아야 하기 때문에 키가 유출될 가능성이 있음

공개키 방식

두 개의 키, 공개키(public key), 비밀키(private key)로 암호화 및 복호화하는 방식 (공개키)
공개키로 암호화 후 전송 -> 비밀키로 복호화 (공개키로는 암호화는 할 수 있지만 복호화는 할 수 없음.)
비밀키로 암호화 후 공개키와 같이 전송 -> 공개키로 복호화 (데이터의 복호화 위험에도 이렇게 보내는 이유는?)
- 목적이 다른 것! 사용자가 비밀키로 암호화 했다는 증거이므로 데이터 제공자의 신원을 보장하는 개념
- 이러한 것을 전자 서명

😜 추가 지식

같은 말

비밀키 = 개인키, 비공개키

SSL은 대칭키, 공개키를 함께 사용

공개키 방식은 보안이 뛰어나지만 암호화/복호화에 컴퓨팅파워가 많이 사용
따라서 데이터 전달에는 대칭키를 쓰고, 그 대칭키를 교환할 때는 공개키 사용

4. SSL 동작원리 - SSL Handshaking

1. Client -> Server

Client hello라 불리며 다음과 같은 데이터를 서버에 전송
- 클라이언트가 생성한 랜덤 데이터
- 클라이언트가 지원하는 암호화 방식
- Session Id (이미 SSL handshake를 한번 완료했다면 기존 session 재활용, 처음에는 전송 X)

2. Server -> Client

Server hello라 불리며 다음과 같은 데이터를 클라이언트에 전송
- 서버가 생성한 랜덤 데이터
- 서버가 선택한 암호화 방식
- CA의 비밀키로 암호화 된 SSL 인증서

3. Client -> Server

클라이언트는 먼저 인증서를 발행한 CA를 신뢰할 수 있는지 판단 (갖고 있는 CA 리스트와 비교)
진짜 그 CA가 발행한 인증서가 맞는지 확인
- 기존에 갖고 있는 CA의 공개키를 사용해 인증서를 복호화
- 복호화에 성공한다면, 신뢰 할 수 있는 CA가 보증한 서버임을 확신할 수 있음
- 공개키 방식을 거꾸로 사용해 Authentication에 활용했다고 할 수 있음 (전자 서명과 같음)
이후 Client hello 의 랜덤 데이터와 Server hello 의 랜덤 데이터를 조합하여 pre master secret key 생성
pre master key를 암호화(인증서에 포함된 서버측 공개키 사용)하여 서버에 전송
- 이 때 사용할 암호화 기법은 대칭키이기 때문에 pre master secret 값은 제 3자에게 절대로 노출되어서는 안됨
- 서버의 공개키로 pre master secret 값을 암호화해서 서버로 전송하면 서버는 자신의 비공개키로 안전하게 복호화 할 수 있음

4. Pre master key를 session key로 변환

서버는 자신의 비밀키로 전달받은 pre master key를 복호화
클라이언트와 서버 모두 일련의 과정을 거쳐 세션 키를 획득
( pre master key -> master key -> session key )
이후 세션 키를 대칭키로 사용해 데이터를 암호화하여 클라이언트-서버 통신이 이루어짐

5. Handshake 종료

😜 추가 지식

이후 세션 단계로 통신할 땐 세션 키를 이용해서 대칭키 방식으로 암호화

암호화된 정보는 상대방에게 전송될 것이고, 상대방도 세션키 값을 알고 있기 때문에 암호를 복호화 할 수 있음

참고

해당 사이트의 내용을 참고로 작성했습니다. 추후에 더 알게 되는 내용들을 추가하겠습니다.

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