HTTP & HTTPS

Nam Eun-Ji·2020년 11월 26일

HTTP

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HTTP

Hypertext Transfer Protocol
Hypertext인 HTML을 전송하기 위한 통신규약

HTTP의 문제점

HTTP는 평문 통신이기 때문에 도청이 가능하다.
HTTP를 사용한 요청이나 응답 통신 내용은 HTTP 자신을 암호화하는 기능은 없기 때문에 통신 전체가 암호화되지 않는다. (평문은 일반적으로 암호화되지 않고 전송 또는 저장된 데이터)

통신 상대를 확인하지 않기 때문에 위장이 가능하다.
HTTP를 사용한 요청이나 응답에서는 통신 상대를 확인하지 않는다. 요청을 보낸 서버가 정말로 URI에 지정된 호스트인지 아닌지, 응답을 반환한 클라이언트가 정말로 요청을 출력한 클라이언트인지 아닌지 모른다.
누구나 요청 가능 - HTTP에 의한 통신에는 상대가 누구인지 확인하는 처리는 없기 때문에 누구든지 요청을 보낼 수 있다.

완전성을 증명할 수 없기 때문에 변조가 가능하다.

그럼 평문을 암호화해서 보내면 되지 않을까?

HTTPS

Hypertext Transfer Protocol over Secure socket layer
보안장치가 더 결합된 프로토콜

HTTPS는 SSL위에서 동작한다.
HTTP 통신하는 소켓 부분을 SSL(Secure Socket Layer) or TLS(Transport Layer Security)라는 프로토콜로 대체하는 것 뿐이다.
SSL 을 사용한 HTTPS 는 암호화와 증명서, 안전성 보호를 이용할 수 있게 된다.

HTTPS와 SSL은 다르다

HTTPS와 SSL를 같은 의미로 이해하고 있는 경우가 많다. HTTPS는 SSL위에서 동작한다.
HTTP 는 원래 TCP 와 직접 통신했지만, HTTPS 에서 HTTP 는 SSL 과 통신하고 SSL 이 TCP 와 통신 하게 된다.

SSL

SSL(Secure Socket Layer)란 보안 소켓 계층을 이르는 것으로, 인터넷 상에서 데이터를 안전하게 전송하기 위한 인터넷 암호화 통신 프로토콜을 말한다.

SSL == TLS
- 네스케이프에 의해서 SSL이 발명되었고, 이것이 점차 폭넓게 사용되다가 표준화 기구인 IETF의 관리로 변경되면서 TLS라는 이름으로 바뀌었다.
SSL인증서 : 클라이언트와 서버간의 통신을 제3자가 보증해주는 전자화된 문서
공통키 암호화 방식과 공개키 암호화 방식을 혼합한 하이브리드 암호 시스템을 사용한다.
공통키를 공개키 암호화 방식으로 교환한 다음에 다음부터의 통신은 공통키 암호를 사용하는 방식.

SSL 이점

통신 내용이 공격자에게 노출되는 것을 막을 수 있다.
클라이언트가 접속하려는 서버가 신뢰 할 수 있는 서버인지를 판단할 수 있다.
통신 내용의 악의적인 변경을 방지할 수 있다.

대칭키(공통키)

동일한 키로 암호화와 복호화를 같이 할 수 있는 방식의 암호화 기법
예 : 암호화를 할 때 1234라는 값을 사용했다면 1234가 대칭키가 된다.
단점 : 대칭키가 유출되면 암호화로서의 기능이 무력화된다.

공개키

두개의 키를 갖게 되는데 A키로 암호화를 하면 B키로 복호화 할 수 있고, B키로 암호화하면 A키로 복호화 할 수 있는 방식
공개키(public key) : 노출되어도 상관없음
비공개키(private key, 개인키, 비밀키)
공개키를 가진 사람이 공개키로 암호화해서 비공개키를 가진 사람에게 전송하면 비공개키를 가진 사람이 복호화하는 방식
위와 같은 흐름으로 키를 배달하면서 나올 수 있는 사고가 발생하지 않는다.
인증
- 인증이란 자신이 받은 정보가 자신이 예상한 사람이 전달한 정보가 맞는지를 확인하는 것
- 비공개키를 가지고 있는 사람이 비공개키로 정보를 암호화하고 공개키를 가지고 있는 사람에게 전송하여 복호화에 성공했다는 것은 이것은 비밀키를 가지고 있는 사람이 전송했다는 것을 틀림없이 보증하는 것이다. 이것이 인증서의 원리가 된다.

# 비공개키 생성
openssl genrsa -out private.pem 1024;
# 비공개키를 이용하여 공개키 생성
openssl rsa -in private.pem -out public.pem -outform PEM -pubout;
# 테스트용 파일 생성
echo 'coding everybody' > file.txt
# 공개키를 이용하여 테스트용 파일을 암호화
openssl rsautl -encrypt -inkey public.pem -pubin -in file.txt -out file.ssl;
# 암호화된 파일을 비공개키를 이용하여 복호화
openssl rsautl -decrypt -inkey private.pem -in file.ssl -out decrypted.txt

SSL 인증서

역할
- 클라이언트가 접속한 서버가 신뢰 할 수 있는 서버임을 보장한다.
- SSL 통신에 사용할 공개키를 클라이언트에게 제공한다.
CA
- 신뢰할 수 있는 사이트인지 아닌지 알려주는 기관(인증서 역할)
- 대표 업체 : Symantec, Comodo, GoDaddy, GlobalSign
- 인증된 사이트의 리스트를 브라우저에게 제공
인증서 내용
1. 서비스의 정보 (인증서를 발급한 CA, 서비스의 도메인 등등)
  - 클라이언트가 접속한 서버가 클라이언트가 의도한 서버가 맞는지에 대한 내용
2. 서버 측 공개키 (공개키의 내용, 공개키의 암호화 방법)
  - 서버와 통신을 할 때 사용할 공개키와 그 공개키의 암호화 방법들의 정보
인증서 전달
웹브라우저가 ssl 프로토콜을 이용해서 어떤 서비스에 접속을 하게 되면 내부적으로 그 서비스의 인증서를 클라이언트에게 전송해준다.

CA와 브라우저가 특정 서버를 인증하는 과정

웹 브라우저가 서버에 접속할 때 서버는 제일 먼저 인증서를 제공한다.
브라우저는 이 인증서를 발급한 CA가 자신이 내장한 CA의 리스트에 있는지를 확인한다.
확인 결과 서버를 통해서 다운받은 인증서가 내장된 CA 리스트에 포함되어 있다면 해당 CA의 공개키를 이용해서 인증서를 복호화 한다. CA의 공개키를 이용해서 인증서를 복호화 할 수 있다는 것은 이 인증서가 CA의 비공개키에 의해서 암호화 된 것을 의미한다. 해당 CA의 비공개 키를 가지고 있는 CA는 해당 CA 밖에는 없기 때문에 서버가 제공한 인증서가 CA에 의해서 발급된 것이라는 것을 의미한다. CA에 의해서 발급된 인증서라는 것은 접속한 사이트가 CA에 의해서 검토되었다는 것을 의미하게 된다. CA의 검토를 통과했다는 것은 해당 서비스가 신뢰 할 수 있다는 것을 의미한다.

SSL 동작방법

서버와 클라이언트가 통신하는 제일 좋은 방법은 공개키를 사용하는 것이다. 서버가 클라이언트에게 자신의 공개키를 보내서 클라이언트가 그 공개키로 데이터를 암호화해서 보내면 서버는 본인의 비밀키로 복호화하면 되는 것이다. 공개키가 중간에 유실되더라도 비밀키 소유자를 제외하고는 복호화할 수 없기 때문이다. 하지만 이 방법은 보통 사용하지 않는다. 암호화하고 복호화하는 과정에서 컴퓨팅자원을 많이 사용하기 때문에 성능상 단점이 있기 때문이다.
그래서 보통 대칭키와 공개키 방식을 혼합하여 사용한다.

실제 데이터 : 대칭키
대칭키의 키 : 공개키

악수 handshake
1. 클라이언트가 서버에 접속하여 아래 정보를 서버로 전달
  - 클라이언트 측에서 생성한 랜덤 데이터
  - 클라이언트가 지원하는 암호화 방식들
  - 세션 아이디
2. 서버가 클라이언트에 대한 응답
  - 서버 측에서 생성한 랜덤 데이터
  - 서버가 선택한 클라이언트의 암호화 방식
  - 인증서
3. 해당 서버가 믿을만한 서버인지 체크
  - 클라이언트는 서버의 인증서가 CA에 의해서 발급된 것인지를 확인하기 위해서 클라이언트에 내장된 CA 리스트를 확인한다. CA 리스트에 인증서가 없다면 사용자에게 경고 메시지를 출력한다. 인증서가 CA에 의해서 발급된 것인지를 확인하기 위해서 클라이언트에 내장된 CA의 공개키를 이용해서 인증서를 복호화한다. 복호화에 성공했다면 인증서는 CA의 개인키로 암호화된 문서임이 암시적으로 보증된 것이다. 인증서를 전송한 서버를 믿을 수 있게 된 것이다.
4. pre master secret 키 생성
  - 서버의 랜덤 데이터와 클라이언트가 생성한 랜덤 데이터를 조합하여 생성
  - 세션 단계에서 데이터를 주고 받을 때 암호화하기 위해서 사용될 것
  - 이 때 사용할 암호화 기법은 대칭키이기 때문에 pre master secret 값은 제 3자에게 절대로 노출되어서는 안된다.
  - 그럼 문제는 이 pre master secret 값을 어떻게 서버에게 전달할 것인가이다. 이 때 사용하는 방법이 바로 공개키 방식이다. 서버의 공개키로 pre master secret 값을 암호화해서 서버로 전송하면 서버는 자신의 비공개키로 안전하게 복호화 할 수 있다. 그럼 서버의 공개키는 어떻게 구할 수 있을까? 서버로부터 받은 인증서 안에 들어있다. 이 서버의 공개키를 이용해서 pre master secret 값을 암호화한 후에 서버로 전송하면 안전하게 전송할 수 있다.
5. 서버는 전송받은 pre master secret 값을 자신의 비공개키로 복호화
  - 이로서 서버와 클라이언트가 모두 pre master secret 값을 공유하게 되었다. 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.
세션
- 세션은 실제로 서버와 클라이언트가 데이터를 주고 받는 단계이다. 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.
세션 종료
- 통신에서 사용한 대칭키인 세션키를 폐기한다.