[보안] SSL 인증서란?

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[보안] 개인키와 대칭키

먼저 읽고 오시는 걸 추천드립니다. 개인키와 대칭키에 대해선 설명 따로 없을 예정입니다. 

 

회사에서 ssl 인증서를 새로 붙이는데 문제가 생겨 고생했던 기억이 있는데, 반드시 ssl을 붙이는 이유가 무엇일까 궁금하여 포스팅을 해보려고합니다.

 

SSL 인증서란?

SSL 인증서는 웹 사이트나 애플리케이션과 사용자 사이의 안전한 통신을 위해 사용되는 디지털 인증서 입니다. SSL 인증서는 암호화와 신원 확인을 통해 테이터의 안전성과 무결성을 보장하며 웹 서버간의 안전한 연결을 확립합니다.

SSL 인증서는 보안 기관(Certificate Authority, CA) 이라고 알려진 신뢰할 수 있는 제 3자에 의해 발급되며, 인증서에는 다음과 같은 정보가 포함됩니다.

• 공개키 (public key)
• 도메인 정보
• 발급자 정보

SSL 인증서는 웹 브라우저와 웹 서버 간의 통신에 사용되며, 사용자가 웹 사이트에 접속할 때 브라우저는 서버가 제공한 SSL 인증서를 확인합니다. 이를 통해 클라이언트는 웹 서버의 신원을 확인하고, 서버와 통신이 암호화되어 안전한 연결이 확립되는지 알 수 있습니다. 

 

SSL 인증서는 온라인 상에서 개인정보나 민감한 데이터를 안전하게 전송하기 위해 중요한 역할을 합니다. HTTPS 프로토콜을 사용하는 웹 사이트에는 SSL 인증서가 필수적으로 요구되며, 사용자들에게 안전한 통신환경을 제공합니다.

SSL 인증서의 동작 방식

실제로 데이터를 받을 때 3ways-handshake가 발생하는데 이 때 SSL 인증서를 서로 주고 받게 됩니다. 인증서에 포함된 공개키의 역할은 무엇일까요.

 

공개키는 암호화와 복호화 키가 서로 다르기 때문에 메시지를 전송하기에 출처가 명확해 안전합니다. 하지만 SSL에선 이 방식을 사용하지 않습니다. 이 방식은 비용이 비싸기 때문에 매번 통신을 할 때 마다 비용이 소모가 심합니다. 반면에 대칭키 방식은 대용량 처리에 특화되어있어 메시징이 많이 발생하는 웹 서버는 오히려 대칭키가 좋을 수 있습니다. 그렇기 때문에 SSL 3ways-handshake 단계에서 다음과 같은 단계로 진행됩니다.

 

1. 클라이언트가 서버에 접속합니다. 이 단계를 Client Hello라고 합니다. 이 단계에서 주고 받는 정보는 아래와 같습니다. 

 

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 합니다. 이 협상을 위해서 클라이언트 측에서는 자신이 사용할 수 있는 암호화 방식을 전송하게 됩니다.

 

세션 아이디: 이미 SSL 핸드쉐이킹을 했다면 비용과 시간을 절약하기 위해서 기존의 세션을 재활용하게 되는데 이때 사용할 연결에 대한 식별자를 서버 측으로 전송합니다.

 

2. 서버는 Client Hello에 대한 응답으로 Server Hello를 하게 됩니다. 이 단계에서 주고 받는 정보는 아래와 같습니다. 

 

서버 측에서 생성한 랜덤 데이터

서버가 선택한 클라이언트의 암호화 방식 : 클라이언트가 전달한 암호화 방식 중에서 서버 쪽에서도 사용할 수 있는 암호화 방식을 선택해서 클라이언트로 전달합니다. 이로써 암호화 방식에 대한 협상이 종료되고 서버와 클라이언트는 이 암호화 방식을 이용해 정보를 교환하게 됩니다. 

 

3. 클라이언트는 서버의 인증서가 CA에 의해서 발급된 것인지 확인하기 위해서 클라이언트에 내장된 CA 리스트를 확인합니다. CA리스트에 인증서가 없다면 사용자에게 경고 메시지를 출력하게 됩니다. 인증서가 CA에 의해서 발급된 것인지를 확인하기 위해서 클라이언트 내장된 CA의 공개키를 이용해서 인증서를 복호화합니다. 복호화에 성공했다면 인증서는 CA의 개인키로 암호화된 문서임이 암시적으로 보증된 것입니다. 이러한 절차로 인증서를 전송한 서버를 신뢰할 수 있게 됩니다. 

 

4. 서버는 클라이언트가 전송한 pre master secret 값을 자신의 비공개키로 복호화합니다. 이로서 서버와 클라이언트가 모두 pre master secret 값을 공유하게 되었습니다. 그리고 서버와 클라이언트는 모두 일련의 과정을 거쳐서  pre master secret 값을 master secret 값으로 만듭니다. master secert 은 session key를 생성하는데 이 session key 값을 이용해서 서버와 클라이언트는 데이터를 대칭키 방식으로 암호화한 후에 주고 받게 됩니다. 이렇게해서 세션키를 클라이언트와 서버가 모두 공유하게 됩니다.

 

5. 클라이언트와 서버는 핸드쉐이크 단계의 종료를 서로에게 알립니다.

 

이 과정을 자세히 그림으로 알아봅시다.

결론

오브젝트에는 이런 말이 있습니다. 

모든 설계는 트레이드 오프의 산물이다. 모두를 만족할 수 있는 설계는 없다. 항상 트레이드 오프를 고려하라!

오브젝트 (조영호)

SSL 또한 마찬가지입니다. 공개키 방식으로 암호화를 하여 데이터의 출처를 확실하게 보장받고 무결성을 지킬 수 있다면 베스트이겠지만 비용과 성능을 고려하면 요청이 초당 수천번도 할 수 있는 웹 애플리케이션 특성상 트레이드 오프를 고려하여 대칭키 방식과 공개키 방식을 섞어서 사용했습니다. 

 

저희가 설계하는 애플리케이션도 마찬가지입니다. 보안과 성능 사용자의 경험적인 측면까지 잘 고려하여 적당한 트레이드 오프가 필요합니다.

 

Ref.

https://12bme.tistory.com/80

[정보보안] SSL(Secure Socket Layer) 이란

 

마침.