[cs] HTTP III - HTTPS vs. HTTP, 공개키/개인키 etc.

1. HTTPS란?

• HTTPS(Hyper Text Transfer Protocol Secure)
  • HyperText Transfer Protocol over Secure Socket Layer, HTTP over TLS, HTTP over SSL, HTTP Secure 등으로 불리는 HTTPS는 HTTP에 데이터 암호화가 추가된 프로토콜
  • HTTPS는 HTTP와 다르게 443번 포트를 사용하며, 네트워크 상에서 중간에 제3자가 정보를 볼 수 없도록 공개키 암호화를 지원함
  • HTTPS를 사용할 경우 내가 브라우저를 통해 입력하는 정보를 (ex: form data) 다른 누군가가 훔쳐보지 못하게 만드는 기능임
    
    
  • SSL(Socket Secure Layer)/TLS
    - SSL/TLS은 전송 계층에서 보안을 제공하는 프로토콜
    - 클라이언트와 서버가 통신할 때 SSL/TLS를 통해 제3자가 메시지를 도청하거나 변조하지 못하도록 함.
    - SSL 1.0부터 시작해서 SSL 2.0, SSL 3.0, TLS 1.0, TLS 1.3 까지 버전이 올라가며 마지막으로 TLS로 명칭이 변경되었으나, 보통 이를 합쳐 SSL/TLS로 많이 부름

 

2. HTTPS 동작 과정

• HTTPS는 대칭키 암호화와 비대칭키 암호화를 모두 사용하여 빠른 연산 속도와 안정성을 모두 얻고 있음
• HTTPS 연결 과정(Hand-Shaking)에서는 먼저 서버와 클라이언트 간에 세션키를 교환
  • 여기서 세션키는 주고 받는 데이터를 암호화하기 위해 사용되는 대칭키이며, 데이터 간의 교환에는 빠른 연산 속도가 필요하므로 세션키는 대칭키로 만들어짐
• 문제는 이 세션키를 클라이언트와 서버가 어떻게 교환할 것이냐 인데, 이 과정에서 비대칭키가 사용됨
  
  
• 즉, 처음 연결을 성립하여 안전하게 세션키를 공유하는 과정에서 비대칭키가 사용되는 것이고, 이후에 데이터를 교환하는 과정에서 빠른 연산 속도를 위해 대칭키가 사용되는 것

[ 실제 HTTPS 연결 성립 흐름 과정 ]

1. 클라이언트(브라우저)가 서버로 최초 연결 시도를 함
2. 서버는 공개키(엄밀히는 인증서)를 브라우저에게 넘겨줌
3. 브라우저는 인증서의 유효성을 검사하고 세션키를 발급함
4. 브라우저는 세션키를 보관하며 추가로 서버의 공개키로 세션키를 암호화하여 서버로 전송함
5. 서버는 개인키로 암호화된 세션키를 복호화하여 세션키를 얻음
6. 클라이언트와 서버는 동일한 세션키를 공유하므로 데이터를 전달할 때 세션키로 암호화/복호화를 진행함

3. HTTPS의 발급 과정

-  서버는 클라이언트와 세션키를 공유하기 위한 공개키를 생성해야 하는데, 일반적으로는 인증된 기관(Certificate Authority)에 공개키를 전송하여 인증서를 발급받음. 자세한 과정은 아래와 같음

1.  A기업은 HTTP 기반의 애플리케이션에 HTTPS를 적용하기 위해 공개키/개인키를 발급함
2. CA 기업에게 돈을 지불하고, 공개키를 저장하는 인증서의 발급을 요청함
3. CA 기업은 CA기업의 이름, 서버의 공개키, 서버의 정보 등을 기반으로 인증서를 생성하고, CA 기업의 개인키로 암호화하여 A기업에게 이를 제공함
4. A기업은 클라이언트에게 암호화된 인증서를 제공함
5. 브라우저는 CA기업의 공개키를 미리 다운받아 갖고 있어, 암호화된 인증서를 복호화함
6. 암호화된 인증서를 복호화하여 얻은 A기업의 공개키로 세션키를 공유함

- 인증서는 CA의 개인키로 암호화되었기 때문에, 신뢰성을 확보할 수 있고, 클라이언트는 A 기업의 공개키로 데이터를 암호화하였기 때문에 A기업만 복호화하여 원본의 데이터를 얻을 수 있음(여기서 인증서에는 A기업의 공개키가 포함되어 있으므로, A 기업의 공개키라고 봐도 무방)

- 또한 브라우저에는 인증된 CA 기관의 정보들이 사전에 등록되어 있어 인증된 CA 기관의 인증서가 아닐 경우에는 다음과 같은 형태로 브라우저에서 보여지게 됨

 

4. 대칭키 암호화와 비대칭키 암호화

- HTTS는 대칭키 암호화 방식과 비대칭키 암호화 방식을 모두 사용하고 있음. 각각의 암호화 방식은 다음과 같음

• 대칭키 암호화
  • 클라이언트와 서버가 동일한 키를 사용해 암호화/복호화를 진행
  • 키가 노출되면 매우 위험하지만 연산 속도가 빠름
• 비대칭키 암호화
  • 1개의 쌍으로 구성된 공개키와 개인키를 암호화/복호화 하는데 사용
  • 키가 노출되어도 비교적 안전하지만 연산 속도가 느림
    
    
  • 공개키/개인키 암호화 방식을 이용해 데이터 암호화, 공개키와 개인키는 서로를 위한 1쌍의 키임
    • 공개키: 모두에게 공개 가능한 키
      → 공개키 암호화 효과: 개인키로만 복호화 가능(개인키는 나만 가지고 있고, 나만 볼 수 있음)
    • 개인키: 나만 가지고 알고 잇어야 하는 키
      → 개인키 암호화 효과: 공개키로만 복호화 가능(공개키는 모두에게 공개, 내가 인증한 정보임을 알려 신뢰성 보장 가능)