SSL (HTTPS)

필영·2021년 1월 9일

http https

HTTP

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✔️ SSL

SSL은 Secure Socket Layer이라는 약자로 보안 소켓 레이어이다.
Netscape에서 서버와 브라우저 간 보안을 위해 만든 프로토콜이다.

역할

HTTP 요청과 응답 데이터의 암호화가 이루어진다.
클라이언트가 접속한 서버가 신뢰 할 수 있는 서버임을 보장한다.

사용 시 이점

통신 내용이 공격자에게 노출되지 않는다.
클라이언트가 접속하려는 서버가 신뢰할 수 있는 서버인지를 판단할 수 있다.
통신 내용의 악의적 변경을 방지 할 수 있다.

✔️ SSL 인증서

SSL 인증서는 클라이언트와 서버 간의 통신을 제 3자가 보증해주는 전자화 된 문서

CA (Certificate Authority)

SSL 인증서는 제 3자가 보증해주는 문서이다. 여기에 해당 되는 제 3자들이 바로 Certificate Authority다.

디지털 인증서를 제공하는 공인된 기업들 (Certificate Authority 혹은 Root Certificate라 부름)

당연하게도 아무 기업이나 할 수 있는 것은 아니고, 신뢰성이 엄격하게 공인 된 기업들 만이 참여가 가능하다.

✔️ SSL의 암호화

SSL은 보안과 성능 상의 이유로 두가지 암호화 기법을 혼용해서 사용하고 있는데, 우선 이 두가지 암호화 기법에 대해서 정리해보았다.

👉🏻 대칭키

암호화와 복호화에 사용되는 키가 같다
만약에, 정보 송 수신이 이루어 진다면, 정보 전송시에 암호화 키도 같이 전송하여야한다.
이 과정에서, 키가 유출되면, 암호화 된 내용을 공격자가 복호화 할 수 있기 때문에 위험하다
이를 보완하기 위해 나온 방법이 공개키 암호화 방식이다.

👉🏻 공개키

암호화와 복호화에 서로 다른 키를 사용한다.
두개의 키를 가지고 있다 (A키, B키)
A키로 암호화하면 B키로 복호화가 가능하고, B키로 암호화하면 A키로 복호화를 할 수 있도록 하는 방식
이 방식에 착안해서 두개의 키 중 하나를 비밀키(private key)로 지정, 나머지를 공개키(public key)로 지정한다.
비밀키는 오직 호스트(서버)만이 가지고 있으며, 클라이언트는 공개키를 사용해 메시지를 암호화 하여 전송 한다.
암호화 된 정보는 오직 비밀키를 가지고 있는 호스트(서버)만이 복호화 할 수 있다.

여기서 의문점 🤔
반대로 호스트(서버)가 정보를 암호화해서 클라이언트에게 보내는 경우는 없을까 ?
이 경우에 호스트(서버)가 데이터를 비밀키를 통해 암호화해서 클라이언트에게 보낸다면, 이 과정에서 악의적인 공격으로, "노출 된 공개키를 통해 서버에서 보낸 정보를 복호화 할 수 있지 않을까?" 라는 부분이다.
그럼에도 굳이 암호화를 해서 보내는 이유는 뭘까? 이러한 방식은 디지털 서명 에 이용된다.

✔️ 디지털 서명

디지털 서명을 통해, 누가 메시지를 썼는지, 메시지의 위조, 변조 여부에 대한 증명이 가능하다. SSL 인증서에서 서비스를 보증하는 방법으로 활용 된다.

비밀키를 갖고 있는 호스트가 데이터를 암호화 한 후, 공개키와 함께 암호화 된 데이터를 전송한다.
→ '혹여나 중간에 유출되지는 않을까 ?' 할 수 있지만, 이는 데이터를 보호하기 위한 목적이 아니다.
클라이언트는 암호화 된 데이터를 공개키를 통해 복호화 할 수 있다.
이는 데이터가 공개키와 쌍을 이루는 비밀키에 의해 암호화 되었다는 것을 의미 한다.
공개키를 통해 데이터의 출처, 데이터를 제공한 사람의 신원이 보장 된다.

✔️ SSL 동작

공개키 방식과, 대칭키 방식을 혼합하여 사용한다.
공개키 방식은 알고리즘 계산이 느리고, 컴퓨터 자원이 많이 소모 된다. 서버 트래픽에 따라 비용이 만만치 않을 수도 있게 된다.
클라이언트와 서버간의 안전한 통신을 위해 채널을 수립하는 Handshake 과정에서 공개키를 사용한다.
실제 데이터를 주고 받는 과정에서는 대칭키 방식을 이용한다.

동작 과정

SSL 동작은 크게 세 단계로 이루어 진다.

Handshake (서로 소통 할 채널을 수립하는 과정)

프로토콜 버전 번호 교환

양쪽이 알고 있는 암호화 방식 선택

서로의 신원을 인증

채널을 암호화 하기 위한 임시 세션 키 생성

데이터 전송

세션 종료

좀 더 과정을 상세히 들여다 보자면,

클라이언트에서 서버로 데이터 전송
- 클라이언트는 랜덤 데이터를 생성하여 전달한다.
- 사용 가능한 암호화 방식의 후보들
서버에서 클라이언트로 데이터 전송
- 서버가 생성한 랜덤 데이터를 전달한다
- 서버가 선택한 클라이언트의 암호화 방식
- 인증서 (CA로 부터 발급)
클라이언트는 인증서를 검증한다.
- 인증서가 CA에 의해서 발급 된 것인지 검사 한다.
- 서로 주고 받은 랜덤 데이터를 조합해서, pre master secret key (이후에 대칭키로 사용된다)를 생성,인증서에 담겨있는 공개 키를 통해 암호화 하여 전송
서버는 pre master secret key를 복호화
- 서버가 가지고 있는 비밀키를 통해 pre master secret key를 복호화 한다.
- 이로써 클라이언트 - 서버 둘 다 pre master secret key를 공유하게 된다.
서버와 클라이언트 모두 일련의 과정을 거쳐 pre master secret key를 master secret 값으로 생성
- master secret를 통해 session key를 생성
- 클라이언트 - 서버 둘 다 동일한 session key를 가지게 된다
- 서버-클라이언트 모두 session key를 통해 주고 받는 데이터를 암호화 하여 주고 받을 수 있게 된다. (대칭키 방식)
세션
- 실제로 서버와 클라이언트가 데이터를 주고 받는 단계
- session key 값을 이용하여 데이터를 암호화 하여 주고 받는다. (대칭키 방식)
세션 종료
- 데이터 전송이 끝나면 서로에게 SSL 통신이 끝났음을 알린다 .
- 통신에서 사용한 대칭키인 session key를 폐기한다.