풀스택 웹개발 부트캠프 7주차 (3)

암호화

암호화 종류

종류	암호화	복호화	암호화 방식	알고리즘
단방향	가능	불가능	Hash	MD5, SHA-1, SHA-256
양방향	가능	가능	대칭키	AES, DES
			공개키	RSA, ECC

단방향 암호화

• 데이터 무결성을 검증하는 데 주로 사용되며, 패스워드 저장 등에서도 활용
• 단방향이므로 원본 데이터를 복원할 수 없음
• 동일한 데이터에 대해서는 항상 동일한 해시 값이 생성됨
  • 서로 다른 데이터에 대해서도 같은 해시 값이 나올 수 있음 → 충돌
• 미세한 데이터 변화에도 해시 값은 완전히 다름
• 주로 해시 함수 (MD5, SHA-1, SHA-256 등) 를 사용하여 구현

해시 함수

• SHA-256 (Secure Hash Algorithm 256-bit)
  • 256비트 해시 값, 충돌 저항성 및 보안성 높음
  • 많은 어플리케이션에서 데이터 무결성 검증이나 디지털 서명에 사용
• SHA-512 (Secure Hash Algorithm 512-bit)
  • 512비트 해시 값, 충돌 저항성 및 보안성 높음
  • 더 큰 해시 값을 생성하기 때문에 조금 더 안전한 알고리즘
• MD5 (Message Digest Algorithm 5), SHA-1 (Secure Hash Algorithm 1) 알고리즘은 충돌 저항성이 약해 잘 사용하지 않음

Hash

• 해시 함수에 의해 얻어지는 값
• 해시 함수 = 해시 알고리즘
  • 임의의 크기의 데이터를 고정된 크기의 데이터로 변환하는 함수
  • key : 매핑 전 원래의 데이터 값
  • 해시 값 : 매핑 후 데이터 값
  • 해싱 : 매핑하는 과정

양방향 암호화

• 데이터의 기밀성을 유지하거나 안전한 통신을 위해 사용
• 공개키와 대칭키 암호화를 조합하여 데이터 보안을 유지하면서 처리 속도를 향상
• HTTPS와 같은 프로토콜로 클라이언트 - 서버 통신을 보호하여 안전한 웹 통신을 제공

대칭키 암호화 알고리즘

• 대칭키는 암호화, 복호화에 동일한 키를 사용하므로 키 관리가 중요
• 블록은 128비트로 고정
• AES (Advanced Encryption Standard)
  • 다양한 키 (비밀 값) 과 블록 (암호화할 데이터) 을 제공
  • 처리 속도가 빠름
  • 다양한 플랫폼에서 구현 용이
  • ECB, CBC, CFB, OFB, CTR 등 다양한 운용 모드를 통해 데이터 블록을 처리
  • 종류 : AES-128, AES-192, AES-256

💥 DES (Data Encryption Standard)

• 초기에 개발된 56비트 키와 64비트 블록 크기를 가지는 대칭키
• Triple DES : 3DES는 DES를 여러 번 적용하여 암호화하므로 보안성 ↑ 처리 속도 ↓

AES 블록 암호화 운용 모드

• 블록을 어떻게 처리할 것인지에 대한 방법
• ECB (Electonic Codebook)
  • 각 데이터 블록을 독립적으로 암호화
  • 같은 입력 블록에 대해 항상 같은 암호문이 생성되기 때문에 패턴이 누출될 수 있음
  • 보안성이 낮아 주로 간단한 암호화 작업에서 사용됨
  • 중복되는 패턴이 없는 데이터에 적용될 때, 더욱 안전하게 사용
• CBC (Cipher Block Chaining)
  • 이전 블록의 암호문과 현재 블록의 평문을 XOR 연산하여 암호화
  • 초기 블록은 초기화 벡터 (IV) 로 암호화
  • 이전 블록의 암호문이 현재 블록에 영향을 주기 때문에 같은 평문에 대해 다른 암호문이 생성되어 패턴이 누출되지 않음

공개키 암호화 알고리즘

• 공개키와 개인키라는 두 개의 키 쌍을 사용
• 공개키는 다른 사람과 공유되며, 개인키는 소유자만 알고 있어야 함
• 공개키 - 개인키 쌍으로 생성되기 때문에 키를 잃어버릴 경우, 새롭게 만들어야 함
• RSA (Rivest-Shamir-Adelman)
  • 종류 : RSA-1024, RSA-2048, RSA-3072, RSA-4096]
• ECC (Elliptic Curve Cryptography)
  • 타원 곡선을 기반으로 함
  • 종류 : ECC-192, ECC-256, ECC-384
• ECC는 작은 키 길이로도 강력한 보안성을 제공하며, RSA는 대칭키 암호화보다 복잡하지만 효율적으로 사용

Crypto

• 암호화 알고리즘이 모여있는 패키지

createHash

• createHash(algorithm)
• 지정한 해시 알고리즘을 사용하여 해시 객체 생성
• 해시 함수의 한계로 인해 잘 사용하지 않음

const cyrpto = require("crypto");

// createHash("sha512") : 해시를 만들기 위해 사용하는 함수로, 매개변수로는 사용할 알고리즘 이름을 받음
// update(password) : password 문자열을 전달함, 이 데이터를 해시 함수 입력값으로 사용
// digest("base64") : 해시를 만들 때 사용할 인코딩 방식을 설정
// base64 : 64개의 가능한 문자로 데이터를 인코딩하는 방식
const createHashedPassword = (password) => {
  return crypto.createHash("sha512").update(password).digest("base64");
};

해시 함수의 한계 - 레인보우 테이블

• 레인보우 테이블 : 해시 함수를 사용해 만들어낼 수 있는 값들을 대량으로 저장해놓은 표
• 해시 함수를 사용하여 암호화된 비밀번호를 빠르게 역추적하여 원본 비밀번호를 찾는 공격 기법
• 암호화 보안법
  1. salt : 입력한 값에 salt라는 특정 값을 붙여 변형시키는 것
  2. 해시 함수 반복 : 해시 함수를 여러 번 돌려 본래의 값을 예측하기 어렵게 만드는 것

pkdkf2Sync

• pkdkf2Sync(password, salt, iterations, keylen, digest)
• 비밀번호 기반 키 도출 함수를 동기적으로 실행
• PBKDF (Password-Based Key Derivation Function) : 버퍼 반환
• 주로 사용자 비밀번호를 저장할 때 사용
• salt가 있으므로 비밀번호가 같다고 하더라도 같은 값이 나오지는 않음 (서버가 달라지면 새롭게 생성됨)

const cyrpto = require("crypto");

const salt = crypto.randomBytes(16).toString("base64"); // 솔트 생성
const iterations = 100000; // 반복 횟수
const keylen = 64; // 생성할 키의 길이
const digest = "sha512"; // 해시 알고리즘

const createPbkdf = (password) => {
  return crypto.pbkdf2Sync(password, salt, iterations, keylen, digest).toString("base64");
};

createChipheriv / createDecipheriv

• createChipheriv(algorithm, key, iv) : 암호화
• createDecipheriv(algorithm, key, iv) : 복호화
• 대칭키 암호화와 복호화를 위한 객체 생성

const cyrpto = require("crypto");

const algorithm = "aes-256-cbc"; // 알고리즘
const key = crypto.randomBytes(32); // 256비트 키
const iv = crypto.randomBytes(16); // 초기화 벡터

// 암호화
const cipherEncrypt = (word) => {
  const cipher = crpto.createCipheriv(algorithm, key, iv); // 암호화 객체 생성
  
  let encryptedData = cipher.update(word, "utf-8", "base64"); // 암호화할 데이터 처리
  encryptedData += cipher.final("base64");
  
  return encryptedData;
};

// 복호화
const decipher = (encryptedData) => {
  const decipher = crypto.createDecipheriv(algorithm, key, iv); // 복호화 객체 생성
  
  let decryptedData = decipher.update(encryptedData, "base64", "utf-8");
  decryptedData += decipher.final("utf-8");
  
  return decryptedData;

Bcrypt

• 비밀번호를 암호화하는 알고리즘 중 하나
• Blowfish 암호를 기반으로 설계된 암호화 함수
• 현재까지도 사용 중인 가장 강력한 매커니즘
• 해싱이 느리고 비용이 많이 듦
• 강력한 보안이 필요할 때 적합함

Bcrypt 설치 & 사용

• salt는 커질수록 시간이 오래 걸리기 때문에 보통 10~11 정도로 설정

npm i bcrypt

const bcrypt = require ("bcrypt");

const salt = 10;

const bcryptPassword = (password) => {
  return bcrypt.hashSync(password, salt);
};

const comparePassword = (password, dbPassword) => {
  return bcrypt.compareSync(password, dbPassword);
};