[Web 일반] HTTPS 동작 원리
HTTPS(Hypertext Transfer Protocol Secure)는 웹 브라우저와 웹 서버 간의 안전한 통신을 보장하는 프로토콜이다. 일반 HTTP와 달리 HTTPS는 데이터를 암호화하여 전송하므로 민감한 정보를 보호할 수 있다. 이 글에서는 HTTPS의 기본 원리와 작동 방식에 대해 설명하겠다.
목차
HTTPS란 무엇인가?
HTTPS는 기본적으로 HTTP 프로토콜에 SSL/TLS(Secure Sockets Layer/Transport Layer Security) 보안 계층을 추가한 것이다. 이 조합을 통해 데이터의 기밀성, 무결성, 인증을 보장한다. 일반 HTTP가 평문 텍스트로 데이터를 전송하는 반면, HTTPS는 암호화된 데이터를 전송하여 중간자 공격(man-in-the-middle attack)과 같은 보안 위협을 방지한다.
SSL/TLS 인증서의 역할
HTTPS 연결을 설정하기 위해 웹 서버는 SSL/TLS 인증서를 소유해야 한다. 이 인증서는 다음과 같은 주요 정보를 포함한다:
- 도메인 이름
- 인증서 발급 기관(CA, Certificate Authority)
- 인증서의 유효 기간
- 공개 키
이 인증서는 서버의 신원을 증명하고, 안전한 연결을 설정하는 데 필요한 공개 키를 제공한다.
HTTPS 연결 과정
HTTPS 연결이 설정되는 과정은 다음과 같다:
1. 클라이언트 Hello
사용자가 HTTPS 웹사이트에 접속하면, 브라우저(클라이언트)는 서버에 "Client Hello" 메시지를 보낸다. 이 메시지에는 브라우저가 지원하는 암호화 알고리즘과 TLS 버전 정보가 포함된다.
2. 서버 Hello와 인증서 전송
서버는 "Server Hello" 메시지로 응답하고, 사용할 암호화 알고리즘을 선택한다. 그리고 자신의 SSL/TLS 인증서를 클라이언트에게 전송한다.
3. 인증서 검증
브라우저는 받은 인증서를 검증한다. 이 과정에서 다음 사항을 확인한다:
- 인증서가 신뢰할 수 있는 CA에 의해 서명되었는지
- 인증서가 유효 기간 내에 있는지
- 인증서의 도메인 이름이 접속하려는 웹사이트와 일치하는지
4. 세션 키 생성
인증서 검증이 완료되면, 브라우저는 세션 키(대칭 키)를 생성한다. 이 키는 실제 데이터 암호화에 사용된다. 세션 키는 하나의 연결 세션 동안만 유효하다. 브라우저를 닫거나 일정 시간이 지나면 해당 세션이 종료되고, 다음 연결 시에는 새로운 세션 키가 생성된다.
5. 세션 키 교환
브라우저는 서버의 공개 키(인증서에 포함됨)를 사용하여 세션 키를 암호화한 후, 서버에 전송한다. 서버만이 가진 개인 키로만 이 세션 키를 복호화할 수 있다.
6. 안전한 연결 설정
서버는 받은 암호화된 세션 키를 자신의 개인 키로 복호화하여 세션 키를 얻는다. 이제 클라이언트와 서버는 동일한 세션 키를 공유하게 되었고, 이를 사용하여 데이터를 암호화/복호화할 수 있다.
7. 데이터 교환
안전한 연결이 설정되면, 클라이언트와 서버는 세션 키를 사용하여 암호화된 데이터를 주고받는다. 이 과정에서 주고받는 모든 데이터는 암호화되어 있어 제3자가 내용을 확인할 수 없다.
암호화 방식
HTTPS는 두 가지 암호화 방식을 조합하여 사용한다:
1. 비대칭 암호화(공개 키 암호화)
연결 초기 단계에서 사용된다. 서버의 공개 키와 개인 키 쌍을 사용하여 세션 키를 안전하게 교환하는 데 활용된다. 공개 키로 암호화된 데이터는 개인 키로만 복호화할 수 있다.
2. 대칭 암호화
실제 데이터 전송 단계에서 사용된다. 클라이언트와 서버가 동일한 세션 키를 사용하여 데이터를 암호화하고 복호화한다. 대칭 암호화는 비대칭 암호화보다 계산 속도가 빠르기 때문에 대용량 데이터 전송에 적합하다.
HTTPS의 장점
HTTPS는 다음과 같은 장점을 제공한다:
- 데이터 기밀성: 전송되는 모든 데이터가 암호화되어 제3자가 내용을 볼 수 없다.
- 데이터 무결성: 데이터가 전송 중에 변조되지 않았음을 보장한다.
- 인증: 사용자가 의도한 정확한 웹사이트와 통신하고 있음을 확인할 수 있다.
- SEO 이점: 검색 엔진은 HTTPS 웹사이트에 더 높은 순위를 부여한다.
- 신뢰성: 사용자에게 안전한 웹사이트라는 신뢰감을 제공한다.
마무리
HTTPS는 현대 웹에서 필수적인 보안 프로토콜이다. 복잡한 암호화 기술을 사용하지만, 그 기본 원리는 공개 키와 개인 키를 이용한 안전한 키 교환과 이를 통한 암호화된 데이터 전송이라는 간단한 개념에 기반한다. 웹 개발자라면 HTTPS의 중요성을 이해하고, 모든 웹 애플리케이션에 이를 적용하는 것이 좋다.