RSA / AES 암호화 관련

🔍 HTTPS에서 사용하는 대칭키 & 비대칭키 암호화

HTTPS는 데이터를 안전하게 주고받기 위해 암호화 기술을 사용한다.
이 과정에서 대칭키 암호화와 비대칭키 암호화가 함께 사용되는데, 이 둘의 차이와 HTTPS에서의 활용 방법을 자세히 설명하겠다.

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📌 1. 대칭키 암호화 vs 비대칭키 암호화

대칭키 암호화 (Symmetric Encryption)비대칭키 암호화 (Asymmetric Encryption)

키 개수	하나의 키로 암호화 & 복호화	공개키(Public Key) & 개인키(Private Key) 두 개 사용
속도	빠름 (연산 비용 적음)	느림 (연산 비용 큼)
보안성	키가 유출되면 보안 취약	키가 유출되지 않는 한 보안 강함
사용 예시	AES, ChaCha20	RSA, ECC

💡 HTTPS에서는 두 개의 암호화 방식이 함께 사용됨!

• 비대칭키 암호화 → 세션 키를 안전하게 교환
• 대칭키 암호화 → 본격적인 데이터 암호화

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📌 2. HTTPS에서의 암호화 과정

HTTPS는 대칭키 + 비대칭키 암호화를 함께 사용하여 보안성을 높인다.
그 과정을 TLS(Transport Layer Security) 핸드셰이크 과정과 함께 설명하겠다.

🔹 1️⃣ 클라이언트가 서버에 HTTPS 요청을 보냄

브라우저가 https://example.com에 접속하면, HTTPS를 사용하기 위해 TLS 핸드셰이크 과정이 시작된다.

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🔹 2️⃣ 서버가 SSL/TLS 인증서를 제공 (비대칭키 암호화)

서버는 SSL/TLS 인증서를 클라이언트에게 제공하며, **이 인증서에는 서버의 공개키(Public Key)**가 포함되어 있다.

📌 SSL 인증서 내용 예시

- 서버 도메인: example.com
- 발급 기관 (CA): DigiCert, Let's Encrypt
- 공개키: (-----BEGIN PUBLIC KEY----- ...)
- 인증서 만료일: 2026-01-01

 

✔ 서버는 공개키를 클라이언트에게 전달하고,
✔ 클라이언트는 이 공개키를 사용해 대칭키(세션 키)를 암호화한다.

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🔹 3️⃣ 클라이언트가 대칭키(세션 키)를 생성 & 서버에 전달 (비대칭키 암호화)

• 클라이언트는 랜덤한 대칭키(세션 키)를 생성한다.
• 이 대칭키를 서버의 공개키(Public Key)로 암호화한 후 서버에 보낸다.

💡 예시

클라이언트가 세션 키 "ABC123"을 생성 → 서버의 공개키로 암호화 → 서버로 전송

 

✔ 서버는 자신의 개인키(Private Key)를 사용하여 세션 키를 복호화한다.

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🔹 4️⃣ 서버와 클라이언트가 동일한 세션 키를 공유 (대칭키 암호화)

이제 서버와 클라이언트는 동일한 세션 키를 공유하게 된다.
이후 통신은 대칭키 암호화(AES, ChaCha20 등)를 사용하여 진행된다.

💡 이제부터 HTTPS는 대칭키 암호화를 사용!

✔ 클라이언트 → 서버 : 데이터 암호화 (세션 키 사용)
✔ 서버 → 클라이언트 : 데이터 암호화 (세션 키 사용)

 

🚀 이 과정으로 인해 HTTPS는 빠르고 안전한 통신을 할 수 있음!

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📌 3. 대칭키 암호화 vs 비대칭키 암호화 비교 (HTTPS 적용)

비대칭키 암호화대칭키 암호화

사용 목적	세션 키(대칭키)를 안전하게 전달	본격적인 데이터 암호화
사용 시점	TLS 핸드셰이크 단계에서 사용	세션이 설정된 후 사용
암호화 속도	느림	빠름
알고리즘 예시	RSA, ECC	AES, ChaCha20
보안성	강하지만 속도가 느림	빠르지만 키가 유출되면 취약

🚀 결론:

• HTTPS에서 비대칭키는 "초기 키 교환"에 사용, 대칭키는 "실제 데이터 암호화"에 사용
• 이 조합 덕분에 HTTPS는 안전하면서도 빠른 성능을 유지할 수 있다.

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📌 4. HTTPS가 안전한 이유

✅ 1) 네트워크에서 데이터 탈취 불가능 (End-to-End Encryption)

• 클라이언트와 서버 간 데이터는 대칭키 암호화(AES 등)로 보호됨.
• 공격자가 네트워크에서 패킷을 가로채도 복호화할 수 없음.

✅ 2) 중간자 공격(MITM) 방지

• 클라이언트는 서버의 **공개키 인증서(SSL/TLS)**를 확인 후, 신뢰할 수 있는 서버인지 검증함.
• 공격자가 가짜 서버를 만들어도 브라우저에서 인증서가 유효하지 않다고 경고함.

✅ 3) 데이터 위변조 방지

• TLS는 **메시지 인증 코드(MAC)**를 사용하여 데이터가 변조되지 않았음을 보장함.
• 중간에서 데이터가 조작되면, 클라이언트와 서버는 이를 감지하고 연결을 종료함.

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📌 5. HTTPS 사용 시 주의할 점

✅ HTTPS를 사용하더라도, 추가적인 보안 조치가 필요하다!
1️⃣ HTTPS는 전송 중 데이터를 보호하지만, 서버 해킹은 막지 못함. → 서버 보안 강화 필요 (SQL Injection 방어, 서버 방화벽 설정 등)
2️⃣ HTTPS를 적용해도 XSS(Cross-Site Scripting) 공격은 방어하지 못함. → JWT 토큰을 HttpOnly 쿠키에 저장하여 XSS 방어
3️⃣ HTTPS 적용 시에도 약한 암호화 알고리즘(RC4, DES)은 사용하지 말 것. → AES-256, ChaCha20 같은 강력한 알고리즘 사용 필요

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📌 6. 결론

✔ HTTPS는 비대칭키 + 대칭키 암호화를 함께 사용하여 보안성과 성능을 모두 보장한다.
✔ 비대칭키 암호화 (RSA, ECC) → 초기 세션 키 교환
✔ 대칭키 암호화 (AES, ChaCha20) → 실제 데이터 암호화
✔ 네트워크에서 데이터가 탈취되더라도 복호화할 수 없음 → 안전한 통신 가능!
✔ HTTPS를 사용하더라도, 추가적인 보안 조치를 해야 한다!

🚀 즉, HTTPS는 데이터를 안전하게 보호하는 필수적인 기술이며, 이를 통해 웹사이트는 보안성을 강화할 수 있다! 🔒

 

 

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🔍 대칭키 vs 비대칭키, 무엇이 더 많이 쓰일까?

결론부터 말하면, **대칭키 암호화(Symmetric Encryption)**가 **비대칭키 암호화(Asymmetric Encryption)**보다 훨씬 더 많이 쓰인다.
그 이유는 대칭키 암호화가 속도가 빠르고 효율적이기 때문이다.

하지만 비대칭키 암호화도 매우 중요한 역할을 하며, 특히 초기 인증 및 키 교환에 사용된다.
이제 각각의 암호화 방식이 실제로 어디에서, 왜 많이 사용되는지 자세히 살펴보자. 🚀

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📌 1. 대칭키 암호화(Symmetric Encryption)가 더 많이 쓰이는 이유

✅ 1) 속도가 훨씬 빠름

• 대칭키 암호화는 연산 비용이 적기 때문에 속도가 매우 빠름 → 대량의 데이터를 암호화하는 데 적합
• 비대칭키 암호화(RSA, ECC)는 속도가 느리고, CPU 부담이 큼

💡 속도 비교 (RSA vs AES)

암호화 방식데이터 크기평균 속도

RSA (비대칭키)	1KB	5ms
AES (대칭키)	1KB	0.01ms (500배 빠름!)

→ 데이터를 암호화할 때는 속도가 중요한데, 대칭키 암호화가 훨씬 빠르므로 실용적이다.

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✅ 2) 실제 데이터 암호화는 항상 대칭키 방식 사용

• HTTPS, VPN, 파일 암호화, 데이터베이스 암호화 등 거의 모든 곳에서 데이터 보호는 대칭키(AES, ChaCha20)를 사용한다.
• 이유: 비대칭키(RSA, ECC)는 너무 느려서 실시간 암호화에는 부적합하기 때문.

💡 대칭키 암호화가 적용되는 예시

1. HTTPS 통신 → 데이터 암호화 (AES 사용)
2. VPN(가상 사설망) → 트래픽 암호화 (AES, ChaCha20)
3. 파일 암호화 → ZIP, AES-256 적용
4. 데이터베이스 암호화 → 저장된 데이터 보호 (AES)

🚀 즉, 우리가 일상에서 사용하는 모든 보안 기술에서 "실제 데이터 암호화"는 대칭키 방식이 사용됨!

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✅ 3) 네트워크 대역폭 절약

• 비대칭키 암호화(RSA)는 키 길이가 길어서 네트워크 사용량이 증가함.
• 대칭키 암호화(AES)는 키 길이가 짧고, 암호화된 데이터 크기도 작아 네트워크 부담이 적음.

💡 예시

• RSA 2048-bit 공개키로 암호화된 데이터는 크기가 큼.
• AES-256-bit 대칭키 암호화된 데이터는 크기가 작고 효율적.

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📌 2. 비대칭키 암호화(Asymmetric Encryption)는 어디에 쓰일까?

비대칭키 암호화는 주로 초기 키 교환 및 인증(Authentication)에 사용된다.
즉, 비대칭키는 보안 연결을 설정하는 데 필수적이지만, 대량의 데이터 암호화에는 적합하지 않다.

✅ 1) HTTPS, TLS/SSL 인증서 (서버 인증)

• HTTPS 연결을 시작할 때, 비대칭키(RSA, ECC)를 사용하여 보안 세션을 설정한다.
• 이후 데이터 통신은 대칭키(AES)로 암호화됨.

💡 과정 요약

1. 클라이언트가 https://example.com에 접속
2. 서버가 비대칭키(RSA/ECC)를 사용하여 TLS 핸드셰이크 수행 (초기 인증)
3. 클라이언트와 서버가 대칭키(AES)를 공유
4. 이후 데이터 암호화는 AES 대칭키로 수행

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✅ 2) 디지털 서명 (전자 서명, 전자 계약)

• 비대칭키 암호화는 디지털 서명(Digital Signature)에서 많이 사용됨.
• 예: 블록체인(비트코인, 이더리움), 전자 계약서, 이메일 서명 등

💡 RSA 서명 예시

1. 송신자가 개인키(Private Key)로 메시지에 서명
2. 수신자는 공개키(Public Key)로 서명이 유효한지 검증
3. 메시지가 변조되지 않았음을 보장

🚀 비트코인 거래도 비대칭키 암호화를 기반으로 동작함!

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✅ 3) 암호화 키 교환 (키 분배)

• 대칭키 암호화는 보안이 강하지만, 키를 안전하게 공유하는 것이 어려움.
• 그래서 비대칭키(RSA, Diffie-Hellman, ECDH)를 사용하여 대칭키를 안전하게 교환한다.

💡 예시: HTTPS에서 TLS 핸드셰이크

1. 클라이언트가 비대칭키(RSA)로 세션 키(AES)를 암호화하여 서버에 보냄.
2. 서버가 비대칭키(RSA)로 세션 키를 복호화하여 공유.
3. 이후 모든 데이터는 대칭키(AES)로 암호화됨.

🚀 즉, 비대칭키 암호화는 "초기 키 교환"을 위한 용도!

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📌 3. 결론: 대칭키가 더 많이 쓰인다!

💡 대칭키 vs 비대칭키 사용 사례 정리

암호화 방식주로 사용되는 곳

대칭키 암호화 (AES, ChaCha20)	데이터 암호화 (HTTPS, VPN, 파일 암호화, DB 암호화)	🔥 대부분의 실제 데이터 암호화
비대칭키 암호화 (RSA, ECC)	서버 인증 (HTTPS), 디지털 서명, 초기 키 교환	🛡 보안 연결 설정 & 서명

🚀 결론

✅ 비대칭키는 보안 연결을 설정하는 초기 과정에서만 사용되며, 이후 데이터 암호화는 대칭키가 담당한다.
✅ 실제 데이터 보호에는 항상 대칭키 암호화가 사용된다.
✅ 대칭키는 빠르고 효율적이므로, 모든 보안 시스템에서 기본적으로 사용된다.

즉, "비대칭키는 연결을 설정하는 데 필요하지만, 실제 암호화는 대칭키가 수행한다!" 🚀

 

나의 말:

그럼 대칭키에서 세션키를 어디에다 저장하고 통신하는거야 ? 헤더에 저장하나 ? 탈취는 어떻게 이루어 지는거야 세션키 탈취되면 복호화 되잖아

 

ChatGPT의 말:

🔍 대칭키에서 세션키 저장 & 통신 과정 + 탈취 위험 분석

대칭키 암호화에서 **세션키(Session Key)**는 서버와 클라이언트 간에 보안을 유지하면서 데이터 암호화를 수행하는 핵심 요소이다.
하지만 세션키가 탈취되면 데이터를 복호화할 수 있으므로, 이를 보호하는 것이 매우 중요하다.

이제, 세션키가 어떻게 저장되고 사용되는지, 그리고 어떻게 탈취될 수 있는지 자세히 알아보자. 🚀

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📌 1. 세션키(Session Key)란?

✅ 세션키란?

• 서버와 클라이언트가 데이터를 암호화할 때 사용하는 일회성 키
• 대칭키 암호화(AES, ChaCha20 등)를 사용할 때 사용됨
• 특정 세션 동안만 유효하며, 세션이 끝나면 폐기됨

✅ 세션키의 역할

• 클라이언트와 서버가 데이터를 암호화할 때 동일한 세션키를 사용
• 예를 들어, AES-256을 사용할 경우:
  • 암호화: 암호화된 데이터 = AES(평문 데이터, 세션키)
  • 복호화: 평문 데이터 = AES(암호화된 데이터, 세션키)

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📌 2. 세션키는 어디에 저장될까?

세션키는 클라이언트와 서버가 공유하는 보안 키이며, HTTPS 통신 시 다음과 같이 저장된다.

✅ 서버 측 (Server)

• 메모리에 저장 (RAM)
  • 세션이 활성화되는 동안만 세션키를 저장
  • 세션이 종료되면 세션키 폐기
• TLS 세션 키 캐시(Session Key Cache)
  • TLS 1.2에서는 세션 키를 재사용할 수 있도록 캐시 저장 가능
  • TLS 1.3에서는 "0-RTT" 기능을 통해 키를 재사용할 수도 있음

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✅ 클라이언트 측 (Client)

🔹 세션키는 클라이언트 측에서 직접 저장되지 않는다.

• 클라이언트는 세션키를 저장하는 대신, TLS가 자동으로 관리한다.
• 클라이언트는 세션키를 직접 다루지 않고, HTTPS를 통해 보안 통신을 수행한다.
• 브라우저는 세션키를 내부적으로 TLS 세션에 저장하며, 사용자가 접근할 수 없음.

💡 즉, 세션키는 HTTP 헤더나 쿠키에 저장되지 않고, TLS 프로토콜 내부에서 관리된다.

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📌 3. 세션키 탈취 방법 & 방어법

세션키는 보안이 강하지만, 공격자가 특정 방법을 사용하면 탈취될 가능성이 있다.

🚨 1) Man-in-the-Middle (MITM) 공격

💡 공격자가 네트워크에서 데이터를 가로채어 세션키를 탈취하는 공격
🔹 어떻게 공격이 가능한가?

• 사용자가 **HTTP(암호화되지 않은 연결)**를 사용할 경우
• 공격자가 공개 Wi-Fi(카페, 공항 등)에서 패킷을 가로챌 경우
• DNS 스푸핑(공격자가 가짜 사이트로 리디렉션) 사용

🔹 방어 방법 ✅ HTTPS 사용 필수! (TLS 암호화를 적용하면 세션키가 네트워크에서 노출되지 않음)
✅ 신뢰할 수 없는 네트워크에서 VPN 사용
✅ 서버 인증서(SSL/TLS) 검증 강화

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🚨 2) TLS Downgrade 공격 (중간자 공격)

💡 공격자가 HTTPS를 HTTP로 다운그레이드하여 암호화를 무력화하는 방법
🔹 공격 흐름

1. 클라이언트가 https://example.com에 접속
2. 공격자가 중간에서 HTTPS 연결을 HTTP로 변경 (Downgrade)
3. 사용자는 HTTP로 접속하게 되고, 세션키 없이 평문 데이터가 전송됨.
4. 공격자는 ID, 비밀번호, 세션 토큰을 탈취할 수 있음.

🔹 방어 방법 ✅ HSTS(HTTP Strict Transport Security) 활성화
✅ TLS 1.2 이상 강제 사용
✅ HTTPS 리디렉션 설정 (http → https)

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🚨 3) XSS (Cross-Site Scripting) 공격

💡 악성 스크립트를 삽입하여 클라이언트의 데이터를 탈취하는 공격
🔹 공격 흐름

1. 공격자가 웹사이트에 악성 스크립트를 삽입
2. 사용자의 JWT 토큰 또는 세션 쿠키를 JavaScript로 탈취
3. 공격자는 탈취한 토큰을 사용하여 사용자 계정에 접근 가능

🔹 방어 방법 ✅ HttpOnly 쿠키 사용 (JavaScript에서 접근 불가)
✅ Content Security Policy(CSP) 적용
✅ 입력값 검증(Validation) & HTML 인코딩 적용

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🚨 4) 악성 Wi-Fi & 패킷 스니핑

💡 공개 Wi-Fi(카페, 공항)에서 네트워크 트래픽을 감청하는 공격
🔹 공격 흐름

1. 공격자가 "Free Wi-Fi" 같은 가짜 핫스팟 생성
2. 사용자가 연결하면 모든 트래픽을 감청할 수 있음
3. HTTP 사용 시 패스워드, 세션키, 토큰 탈취 가능

🔹 방어 방법 ✅ 공개 Wi-Fi에서는 VPN 사용
✅ HTTPS가 아닌 사이트에 로그인하지 않기
✅ 네트워크 보안 강화 (방화벽, DNS 보안)

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📌 4. 세션키가 탈취되면 어떻게 되는가?

🚨 세션키가 탈취되면, 공격자는 세션을 복호화하여 사용자의 데이터를 볼 수 있다.

• 공격자는 가로챈 세션키를 사용해 과거에 암호화된 데이터를 복호화할 수 있음.
• 공격자는 사용자의 계정 정보를 탈취할 수도 있음.

💡 하지만! ✅ HTTPS(TLS 1.3)는 "전방위 보안(Forward Secrecy)"을 적용하여, 세션키가 탈취되어도 과거 데이터는 보호됨.
✅ 세션키는 일정 시간이 지나면 자동으로 폐기되므로, 공격자가 세션키를 탈취하더라도 오래 사용할 수 없음.

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📌 5. 결론

✔ 세션키는 클라이언트와 서버의 메모리에 저장되며, 직접 접근할 수 없음.
✔ 실제 데이터 암호화는 대칭키(AES, ChaCha20)를 사용하여 수행됨.
✔ 세션키는 절대 HTTP 헤더나 쿠키에 저장되지 않고, HTTPS 내부에서 보호됨.
✔ 세션키가 탈취되면 보안이 무력화되므로, HTTPS, HSTS, VPN 등으로 방어해야 함.
✔ TLS 1.3에서는 "전방위 보안(Forward Secrecy)" 덕분에 세션키가 유출되어도 과거 데이터는 보호됨.

🚀 즉, HTTPS는 세션키를 보호하기 위해 최적화된 보안 프로토콜이며, 이를 안전하게 사용하려면 추가적인 보안 조치를 병행해야 한다! 🔒