HTTP와 HTTPS

HTTP와 HTTPS

HTTP(HyperText Transfer Protocol)

HTTP(Hyper Text Transfer Protocol)는 인터넷에서 데이터를 주고받을 수 있는 프로토콜

클라이언트와 서버 사이에 이루어지는 요청/응답 (request/response) 프로토콜

HTTP의 특징

• TCP와 UDP를 사용하며, 80번 포트를 사용
• 비연결성(Connectionless)
  • 클라이언트가 요청을 서버에 보내고 서버가 적절한 응답을 클라이언트에 보내면 바로 연결이 끊어짐
• 무상태성(Stateless)
  • 연결을 끊는 순간 클라이언트와 서버의 통신은 끝나며 상태 정보를 유지하지 않음

HTTP Message의 구조

HTTP는 어플리케이션 레벨의 프로토콜로 TCP/IP 위에서 작동한다. HTTP는 상태를 가지고 있지 않는 Stateless 프로토콜로, 메세지는 Method, Path, Version, Headers, Body 등으로 구성된다.

HTTP 동작 과정

클라이언트 → 요청 → 서버 → 응답 → 클라이언트

1. 사용자가 웹 브라우저에 URL 주소 입력
2. DNS 서버에 웹 서버의 호스트 이름을 IP 주소로 바꿔달라고 요청
3. 웹 서버와 TCP 연결 시도
   • 3way-handshaking
4. 클라이언트가 서버에게 요청
   • HTTP Request Message = Request Header + 빈 줄 + Request Body
   • 여기서 빈 줄은 모든 메타 정보가 전송되었음을 알리는 용도
5. 서버가 클라이언트에게 데이터 응답
   • HTTP Response Message = Response Header + 빈 줄 + Response Body
   • 여기서 빈 줄은 모든 메타 정보가 전송되었음을 알리는 용도
6. 서버 클라이언트 간 연결 종료
   • 4way-handshaking
7. 웹 브라우저가 웹 문서 출력

 

암호화

단방향 암호화

• Hash를 활용한 암호화 방식으로 암호화는 가능하지만 복호화가 불가능한 암호화 기법
• ex ) 비밀번호 암호화, SHA-256 암호화 알고리즘

양방향 암호화

• 암호화와 복호화가 모두 가능한 암호화 기법
• 대칭키 암호화, 비대칭키 암호화

대칭키 암호화

• 암호화와 복호화에 같은 키를 사용하는 암호화 기법
• 동일한 키로 암호화와 복호화를 모두 진행되기 때문에 키가 노출되면 매우 위험하지만 연산속도가 빠르다는 장점이 있음

비대칭키 암호화

• 암호화와 복호화 시 서로 다른 키 (공개키, 개인키)를 사용하는 암호화 기법
• 공개키 : 공개적으로 개방되어 있는 키
• 개인키 : 타인에게 절대 노출이 되어서는 안되는 키
• 암호화는 공개키로 할 수도 있고, 개인키로 할 수도 있음(복호화도 마찬가지)
• 따라서 비대칭키 암호화는 두 가지 방식으로 암/복호화를 진행할 수 있음
• HTTPS 프로토콜은 아래의 두 가방식이 순차적으로 진행됨

1. 개인키로 암호화 + 공개키로 복호화 → 인증에 사용

1. 클라이언트와 서버는 서로를 확인하기 위해 handshake를 진행
2. 서버는 CA(공인 인증 기관)에서 인증받은 인증서(CA의 개인키로 암호화된 전자 서명)를 클라이언트로 보냄
3. 사용자는 CA의 목록을 확인해서 공인 인증기관이 서명한 인증서인지 확인
4. CA의 공개키를 이용해서 해당 인증서를 복호화
   1. 세계적으로 신뢰할 수 있는 CA 기업의 공개키는 브라우저가 이미 알고 있음
5. 복호화에 성공하면 서버의 공개키를 얻음

💡 공인 인증 기관으로부터 서명 받은 서버의 인증서가 공인 인증 기관의 공개키로 복호화가 가능하다는 것이 해당 기관은 인증 받은 단체라는 것을 확인할 수 있다. 간단하게 말해서 해당 서버가 믿을 만한 사이트라고 인증하는 것이라고 생각하면 된다.

2. 공개키로 암호화 + 개인키로 복호화 → 데이터 보안

• 사용자가 서버로 보내는 데이터는 개인정보와 같은 중요한 데이터이기 때문에 서버만 유일하게 가지고 있는 개인키로만 복호화가 가능하도록 함
• HTTPS 프로토콜 통신 과정은 위의 1, 2번 방식과 동일하게 동작, 추가적으로 2번 과정에서 클라이언트가 Private Data로 세션키를 발급하여 해당 세션키를 서버에 전송

 

HTTPS (HyperText Transfer Protocol over Secure Socket Layer)

웹 통신 프로토콜인 HTTP의 보안이 강화된 버전의 프로토콜

• HTTPS의 기본 TCP/IP 포트로 443번 포트를 사용
• 일반 텍스트를 이용하는 대신에, 웹 상에서 정보를 암호화 하는 SSL이나 TLS 프로토콜을 통해 세션 데이터를 암호화
  • TLS(Transport Layer Security) 프로토콜은 SSL(Secure Socket Layer) 프로토콜에서 발전한 것
  • 위 두 포로토콜의 주 목표는 기밀성, 데이터 무결성, ID 및 디지털 인증서를 사용한 인증 제공
• 금융 정보나 메일 등 중요한 정보를 주고받는 것은 HTTPS, 아무나 봐도 상관없는 페이지는 HTTP

HTTPS는 왜 필요할까?

HTTP는 암호화가 되지 않은 평문 데이터를 전송하는 프로토콜이었기 때문에, HTTP로 비밀번호나 주민등록번호 등을 주고 받으면 제 3자가 정보를 조회할 수 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 나온 것이 HTTPS

HTTPS의 원리

• 공개키 알고리즘 방식
  • 대칭키 암호화 방식(비밀키 암호화 방식)
    • 하나의 비밀키를 이용한 암호화 방식
  • 비대칭키 암호화 방식(공개키 암호화 방식)
    • 공개키(public)와 개인키(private)를 이용한 암호화 방식
• 암호화, 복호화시킬 수 있는 서로 다른 키(공개키, 개인키)를 이용한 암호화 방법
  • 공개키: 모두에게 공개. 공캐키 저장소에 등록
  • 개인키(비공개키): 개인에게만 공개. 클라이언트-서버 구조에서는 서버가 가지고 있는 비공개키
• 클라이언트 -> 서버
  • 사용자의 데이터를 공개키로 암호화 (공개키를 얻은 인증된 사용자)
  • 서버로 전송 (데이터를 가로채도 개인키가 없으므로 복호화할 수 없음)
  • 서버의 개인키를 통해 복호화하여 요청 처리

HTTPS 동작 과정 (SSL)

• 공개키 암호화 방식과 대칭키 암호화 방식의 장점을 활용해 하이브리드 사용
  • 데이터를 대칭키 방식으로 암복호화하고, 공개키 방식으로 대칭키 전달

1. 클라이언트가 서버 접속하여 Handshaking 과정에서 서로 탐색
   • 클라이언트가 서버에게 전송할 데이터
     • 클라이언트 측에서 생성한 랜덤 데이터
     • 클-서 암호화 방식 통일을 위해 클라이언트가 사용할 수 있는 암호화 방식
     • 이전에 이미 Handshaking 기록이 있다면 자원 절약을 위해 기존 세션을 재활용하기 위한 세션 아이디
   1.2. Server Hello
   • Client Hello에 대한 응답으로 전송할 데이터
     • 서버 측에서 생성한 랜덤 데이터
     • 서버가 선택한 클라이언트의 암호화 방식
     • SSL 인증서
   1.3. Client 인증 확인
   • 서버로부터 받은 인증서가 CA에 의해 발급되었는지 본인이 가지고 있는 목록에서 확인하고, 목록에 있다면 CA 공개키로 인증서 복호화
   • 클-서 각각의 랜덤 데이터를 조합하여 pre master secret 값 생성(데이터 송수신 시 대칭키 암호화에 사용할 키)
   • pre master secret 값을 공개키 방식으로 서버 전달(공개키는 서버로부터 받은 인증서에 포함)
   • 일련의 과정을 거쳐 session key 생성
   1.4. Server 인증 확인
   • 서버는 비공개키로 복호화하여 pre master secret 값 취득(대칭키 공유 완료)
   • 일련의 과정을 거쳐 session key 생성
   1.5. Handshaking 종료
2. 1.1. Client Hello
3. 데이터 전송
   • 서버와 클라이언트는 session key를 활용해 데이터를 암복호화하여 데이터 송수신
4. 연결 종료 및 session key 폐기

💡 HTTPS 프로토콜에서 서버와 클라이언트는 **1. 최초에 세션키를 공유하는 과정에서 비대칭키 암호화를 사용**하고, 양 측 모두 동일한 세션키를 가지게 되면 **2. 서로 데이터를 보내는 과정에서 동일한 세션키로 암/복호화하를 진행하므로 이 때 대칭키 암호화를 사용**한다.