컴퓨터를 다룬다는 건 쉬운게 아니다. 컴퓨터 자체는 공학 개념이지만 그 컴퓨터에서 작동하는 수 많은 일들은 과학에 속한다. 이러한 컴퓨터 과학분야는 매우 다양해서 대충이라도 알고 있는 것과 모르는 것의 차이는 시간이 갈 수록 커질 수 밖에 없다.

그 대충이라도 알아야하는 것중에 하나가 암호화다. 컴퓨터 네트워크를 위해서 필요한 보안을 가능하게 해주는 암호화. 개인 정보의 중요성을 가져오지 않아도 과거부터 컴퓨터 네트워크에서 암호화는 필요 이상이였다.

암호화 방법에서 데이터를 암호화 하는 키가 어떤건지를 말하는 것으로 대칭키, 비대칭키라는 말이 있다. 오늘은 암호화의 기초, 용어에 대해서 알아본다.

대칭키(Symmetric Key)

대칭키는 영어로 Symmetric Key 라고 하는데, 직역 그 자체로 ‘대칭’ 이다. ‘대칭’ 이라는 용어의 사용은 동일한 형상이 상반된 위상에 존재하는 것을 말한다. 대칭은 자연상태에서 가장 많이 발견된다. 식물의 꽃의 경우 반으로 접었을때에 포개지는 것이 대표적이다. 자연이 가장 안전적인 상태가 대칭이라는 말이 있을 정도로 자연에서의 대칭은 흔하다.

암호화는 복호화도 포함한다. 어떤 평문을 암호화 했다면 반드시 해독이 가능하도록 평문으로 되돌릴 수 있어야 한다. 이를 복호화라고 하는데, 암호화 할때 사용하는 암호화 키와 복호화 할때 사용하는 복호화 키가 모두 동일한 경우를 대칭키 암호화라고 한다.

암호화 과정과 복호화 과정을 포개면 동일한 키가 딱 들어맞고 찾을 수 있다해서 대칭키라고 이름을 붙인 것으로 보인다. (이건 추정이다. 하지만 이름 하나는 딱 맞게 잘 지은 거 같다)

대칭키 암호화는 암호화, 복호화에 모두 동일한 키를 사용하기 때문에 복호화를 하는 사람도 결국 같은 키를 가지고 있어야 한다. 암호전문을 전송, 수신하는 양측 모두 같은 암호키를 가지고 있어야지만 암호화전문을 보내고 복호화해서 평문으로 내용을 확인할 수 있으니까..

암호화의 발전은 전쟁으로 인한 것이 였다. 1,2차 대전때에 전문통신을 암호화 해야할 필요가 있었는데, 이때 암호화를 위한 키 스트링을 사용했었다. 다시 복호화를 하기 위해서는 암호화 과정에서 사용했던 동일한 키 스트링을 이용해야만 했다. 대칭키 암호화를 활용한 것이다.

이러다보니 적군에게 스파이를 파견해 하는 일중에 최우선은 이 암호화 하는데 이용하는 키 스트링을 훔쳐오는 것이다. 그 키 스트링만 알면 적군의 암호전문통신을 중간에서 가로채서 해독할 수 있고 작전을 모두 알 수 있었기 때문이다.

이것은 결과적으로 대칭키 암호화에서 암호화 한 전문 보다는 암호화를 하는데 사용한 대칭키를 어떻게 보관하고 상대방에게 전달해야 하느냐 하는 문제로 이어진다.

컴퓨터 분야에서도 대칭키 암호화를 활용한적있다. 대표적으로 DES 암호화 알고리즘이 그것이다. DES 암호화 알고리즘은 IBM 이 만들어서 미국 NIST 에 제안해 채택되었다. 하지만 1998년에 대칭키를 몰라도 수학적으로 해독이 가능하다는 것이 증명됨에 따라 사용하지 않고 있다.

비대칭키(Asymmetric Key)

비대칭키 암호화는 암호화 하는데 사용하는 암호화 키와 복호화 하는데 사용하는 복호화 키가 다르다. 어떻게 암호화 키와 복호화 키가 다른데, 평문을 암호화도 되고 더군다나 그 암호화된 문장이 평문으로 복호화가 되나? 하겠지만, 매우 잘 된다.

비대칭키 암호화의 핵심은 복호화와 전달에 있다. 정확하게 말하면 암호화, 복호화 전체과정에서 가장 중요하게 보는 부분이 복호화일 뿐이다.

암호화를 하는 이유는 보안을 위한 것이다. 그 보안이라는 것은 타인이 내가 봐야하는 뭔가 은밀한 기밀을 들키지 않고 유지 하는 것을 말한다. 결국 그 은밀한 기밀은 나만 보아야 한다는 전제가 깔린 것이다.

비대칭키 암호화에서 가장 중요하게 보는 것은 복호화다. 암호화는 아무나 다 해도 된다. 하지만 그것을 볼 수 있는 사람은 오직 나 혼자여야 한다. 따라서 복호화를 위한 키는 나만 가지고 있으면 된다.

암호화를 하는 이유는 타인에게 정보를 전달하기 위한 것이다. 타인에게 정보를 전달도 하지 않을 거라면 나 혼자 아는 암호화 키로 암호화하고 보관하면 된다. 나만 알고 있는 키이기 때문에 다른 사람에게 유출될 일도 없다. 하지만 타인에게 정보를 전달하는 거라면 대칭키 암호화에서처럼 상대방도 내 암호화 키를 알고 있어야 하고 이 키를 전달하는데 많은 보안을 유지해야 한다.

하지만 암호화 된 전문을 나만 아는 키로 해독이 가능하면 대칭키 암호화 키 전달을 위한 추가적인 보안이 필요 없다.

비대칭키 암호화는 그 누구나 암호화를 할 수 있는 키가 존재하고 나만 복호화 할 수 있는 복호화 키, 이렇게 두가지로 존재한다. 이를 공개 키(Public Key), 개인 키(Private Key) 라고 부른다.

비대칭키 암호화를 사용하기 위해서 나는 공개 키와 개인 키 두개를 만든다. 그리고 공개 키를 세상에 그냥 뿌린다. 인터넷에 그냥 올려놔도 된다. 지구상에 모든 사람이 공개 키를 알아도 된다. 왜냐하면 공개 키로 암호화 한 전문은 오로지 나 혼자 가지고 있는 개인 키로만 평문으로 복호화가 가능하니까.

비대칭키 암호화에 대표는 RSA 이다. 론 리베스트(Ron Rivest), 아디 샤미르(Adi Shamir), 레오나르드 애들만(Leonard Adleman) 3명의 수학자의 앞 글자를 따서 지은 것이다.

이 3명의 수학자는 MIT 컴퓨터 사이언스 실험실 8층에서 함께 암호화 알고리즘 연구를 진행하던 중에 디피와 헬만이 발표한 비대칭키 암호화 알고리즘을 듣게 된다. 그리고 그들도 이 암호화 알고리즘 개발에 착수하는데, 1977년 4월에 론 리베스트가 수학 교과서를 읽다가 갑자기 아이디어가 떠올랐다고 한다. 그는 전광석화처럼 그날 밤에 논문을 작성하고 마쳤는데, 논문에 마지막에 자신을 포함한 연구실 사람 이름을 올렸다고 한다. 그래서 RSA 라고 부르게 되었다는 것.

SSH 키 접속

어느날 한번쯤은 ‘SSH 키 접속’ 이라는 것을 들어보거나 검색을 해봤을 것이다. SSH 는 서버에 접속을 위한 프로그램으로 SSH 서버에 접속을 위해서는 ID/Password 입력해 접속을 한다. 하지만 SSH 는 Key 방식으로 접속을 지원한다. 이때 SSH가 사용하는 Key 방식이 RSA 키 방식이다.

SSH 키 접속을 위해서는 암호화 키를 생성해야 하는데, 대충 다음과 같은 명령어로 생성이 된다.

두개의 파일이 생성되는데, id_rsa 는 개인키(Private Key) 이며 id_rsa.pub 는 공개키(Public Key) 다.

공개키를 접속하려고 하는 서버에 사용자 ID 홈디렉토리에 .ssh 디렉토리에 authorized_keys 파일로 전송한다. 그리고 접속할때에는 개인키를 이용해서 SSH 접속을 하면 된다.

도메인 인증서

RSA 암호화를 알아야 하는 이유는 SSH 뿐만 아니라 전자서명에도 사용하기 때문이다. 전자서명으로 대표적인 것이 도메인 인증서다.

HTTPS 를 위해서 반드시 필요한 인증서가 도메인 인증서인데, 이것이 RSA 암호화를 기반으로 한다. HTTPS 는 정확하게는 RSA 암호화와 대칭키 암호화를 혼합해 작동된다.