HTTPS와 SSL/TLS 작동 원리

인터넷 상에서 데이터를 안전하게 주고받기 위해 HTTPS(HyperText Transfer Protocol Secure)와 SSL/TLS(Secure Sockets Layer/Transport Layer Security)가 널리 사용됩니다. 이 글에서는 HTTPS와 SSL/TLS의 작동 원리를 자세히 알아보고  이를 통해 웹사이트가 어떻게 보안을 강화하는 설명하겠습니다.

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1. HTTPS란?

HTTPS는 HTTP(HyperText Transfer Protocol)에 SSL/TLS를 결합한 프로토콜로, 웹 브라우저와 웹 서버 간의 통신을 암호화하여 데이터를 안전하게 전송할 수 있도록 합니다.

• 기밀성 (Confidentiality) : 데이터를 암호화하여 도청을 방지합니다.
• 무결성 (Integrity) : 데이터가 전송 중에 변경되지 않았음을 보장합니다.
• 인증 (Authentication) : 서버의 신원을 확인하여 사용자가 신뢰할 수 있는 서버와 통신하고 있음을 보장합니다.

2. SSL/TLS의 개념

SSL(보안 소켓 계층)은 HTTPS의 핵심 기술로 데이터를 암호화하는 보안 프로토콜입니다. 이후 SSL의 발전 버전인 TLS(전송 계층 보안)가 도입되었으며 오늘날에는 대부분의 시스템에서 TLS를 사용합니다. SSL/TLS는 애플리케이션 계층과 전송 계층 사이에 위치하여 데이터를 보호합니다.

TLS와 SSL의 차이점

• SSL은 TLS의 초기 버전입니다.
• TLS는 더 강력한 암호화 알고리즘을 제공하며 보안 취약점을 개선한 최신 프로토콜입니다.

3. HTTPS와 SSL/TLS의 작동 과정

1) SSL/TLS 핸드셰이크 과정

1. 클라이언트 헬로 (Client Hello)
   • 클라이언트(브라우저)가 서버에 접속 요청을 보냅니다.
   • 이 요청에는 클라이언트가 지원하는 암호화 방식(암호 스위트), TLS 버전, 난수(Random Number)가 포함됩니다.
2. 서버 헬로 (Server Hello)
   • 서버는 클라이언트 요청에 응답합니다.
   • 서버가 선택한 암호화 방식, 자신의 인증서, 난수를 클라이언트에 보냅니다.
3. 인증서 전달
   • 서버는 클라이언트에게 인증서를 전달하여 자신의 신원을 증명합니다.
   • 인증서는 CA(Certificate Authority, 인증 기관)에서 발급받은 공인된 문서로 서버의 도메인 이름, 공개 키, 인증 기관의 서명 등이 포함됩니다.
4. 키 교환 (Key Exchange)
   • 클라이언트는 서버의 공개 키를 사용하여 세션 키(Session Key)를 암호화하고 서버로 전송합니다.
   • 서버는 자신의 개인 키로 세션 키를 복호화합니다.
5. 세션 키 생성
   • 클라이언트와 서버는 서로 동일한 세션 키를 생성합니다.
   • 이후의 통신은 이 대칭키로 암호화되어 빠르고 안전하게 데이터를 주고 받습니다.

2) 데이터 암호화 및 전송

1. 클라이언트와 서버는 세션 키를 사용해 데이터를 암호화합니다.
2. 암호화된 데이터는 네트워크를 통해 전송됩니다.
3. 수신 측은 세션 키로 데이터를 복호화합니다.

4. 인증서와 CA의 역할

HTTPS의 신뢰 체계를 유지하기 위해 SSL/TLS 인증서와 CA (Certificate Authority)가 중요한 역할을 합니다.

1. SSL/TLS 인증서
   • 서버의 신원을 증명하는 전자 문서
   • 도메인 이름, 조직 정보, 공개 키, 인증 기관의 서명이 포함됩니다.
2. CA (Certificate Authority)
   • 인증서를 발급하는 공인된 기관
   • 예 : DigiCert, Let's Encrypt, GlobalSign 등
   • 브라우저는 CA의 루트 인증서를 통해 서버 인증서의 유효성을 확인합니다.
3. 인증서 체인
   • 클라이언트가 신뢰할 수 있는 CA에서 인증서를 발급받았는지 검증합니다.
   • 루트 인증서 > 중간 인증서 > 서버 인증서로 이어지는 체인을 형성합니다.

5. 암호화 방식

SSL/TLS는 두 가지 암호화 방식을 사용합니다.

1. 비대칭 키 암호화 (Asymmetric Encryption)
   • 공개 키와 개인 키를 사용
   • 주로 초기 핸드셰이크 단계에서 사용되며, 세션 키를 안전하게 교환하기 위해 활용됩니다.
2. 대칭 키 암호화 (Symmetric Encryption)
   • 동일한 키로 데이터를 암호화하고 복호화합니다.
   • 세션 키를 이용해 빠르고 효율적으로 데이터를 암호화합니다.

6. HTTPS의 장점과 단점

1. 장점
   • 데이터를 암호화하여 보안을 강화
   • 사용자가 신뢰할 수 있는 웹사이트임을 보장
   • SEO(검색 엔진 최적화) 혜택 : 구글은 HTTPS 웹사이트를 선호합니다.
2. 단점
   • SSL/TLS 인증서 발급과 유지 비용
   • 암호화로 인해 약간의 성능 저하 가능성

7. HTTPS와 SSL/TLS의 한계

1. 중간자 공격 (Man-in-the-Middle Attack)
   • HTTPS가 설정되어 있어도 잘못된 인증서를 통해 공격자가 중간에 개입할 수 있습니다.
   • 이를 방지하기 위해 인증서의 유효성을 정기적으로 확인해야 합니다.
2. SSL/TLS 취약점
   • 구버전 프로토콜(TLS 1.0, 1.1 등)은 보안 취약점이 존재하므로 최신 버전 (TLS 1.2, 1.3)을 사용해야 합니다.

8. 결론

HTTPS와 SSL/TLS는 인터넷에서 안전한 통신을 보장하는 필수적인 기술입니다. 이 두 기술의 작동 원리를 이해하면 웹사이트 보안을 더욱 효과적으로 강화할 수 있습니다.