Authentication

Authentication은 유저의 identification을 확인하는 절차이다.

유저의 아이디와 비밀번호를 생성하는 단계에서 비밀번호를 암호화해서 DB에 저장하고, 로그인 시 유저가 입력한 비밀번호를 암호화 한 후 암호화 되어 DB에 저장된 유저 비밀번호와 비교한다.
로그인 성공 시 access token을 클라이언트에게 전송하고, 로그인 성공 이후부터는 access token을 첨부해서 request를 서버에 전송함으로서 매번 로그인할 필요가 없도록 한다.

유저 비밀번호 암호화

DB가 해킹당해도 비밀번호가 그대로 노출되지 않고 내부인력도 비밀번호를 알 수 없게 하기 위해서 유저의 비밀번호는 꼭 암호화해서 저장.

비밀번호 암호화에는 단방향 해쉬 함수 (one-way hash function)가 일반적으로 쓰인다.

단방향 해시 함수는 원본 메시지를 변환하여 암호화된 메세지인 다이제스트(digest)를 생성.
원본 메시지를 알면 암호화된 메시지를 구하기는 쉽지만 암호화된 메시지로는 원본 메시지를 구할 수 없어서 단방향성(one-way)이라고 한다.

ex) "test password"를 hash256이라는 함수를 사용하면 0b47c69b1033498d5f33f5f7d97bb6a3126134751629f4d0185c115db44c094e 값이 나옴.
"test password2"를 hash256 함수를 사용하면 d34b32af5c7bc7f54153e2fdddf251550e7011e846b465e64207e8ccda4c1aeb 값이 나옴. 실제 비밀번호는 비슷하지만 해쉬 함수 값은 완전히 다르다. 이러한 효과를 avalance라고 한다. (비밀번호 해쉬 값 해킹을 어렵게 만드는 요소)

단방향 해쉬 함수의 취약점

• Rainbow table attack : 미리 해쉬값들을 계산해 놓은 테이블을 Rainbow table이라고 함.

• 해시 함수는 원래 패스워드를 저장하기 위해서 설계된 것이 아니라 짧은 시간에 데이터를 검색하기 위해 설계된 것. 그 때문에 해시 함수는 본래 처리 속도가 최대한 빠르도록 설계되었고 이러한 속성 때문에 공격자는 매우 빠른 속도로 임의의 문자열의 다이제스트와 해킹할 대상의 다이제스트를 비교할 수 있다. (MD5를 사용한 경우 일반적인 장비를 이용하여 1초당 56억개의 다이제스트 대입 가능)

단방향 해쉬 함수의 취약점 보완

• Salting : 실제 비밀번호 이외에 추가적으로 랜덤 데이터를 더해서 해시값을 계산하는 방법

• Key Stretching : 단방향 해쉬값을 계산한 후 그 해쉬값을 또 해쉬하고, 이를 반복하는 방법. 최근에는 일반적인 장비로 1초에 50억개 이상의 다이제스트를 비교할 수 있지만, 키 스트레칭을 적용하여 동일한 장비에서 1초에 5번 정도만 비교할 수 있게 한다. GPU(Graphics Processing Unit)를 사용하더라도 수백에서 수천 번 정도만 비교할 수 있게 한다.

• Salting과 Key Stretching을 구현한 해쉬 함수 중 가장 널리 사용되는 것이 bcrypt이다. bcrypt는 처음부터 비밀번호를 단방향 암호화 하기 위해 만들어진 해쉬함수이다.

bcrypt 암호화 방법

bcrypt는 str 데이터가 아닌 Bytes 데이터를 암호화하므로 암호화시에 bytes화 해야함.
파이썬에서는 str을 encode하면 bytes(이진화)되고, bytes를 decode하면 str화 함.
encode, decode 시에 우리가 인식할 수 있는 형태로 변환하기 위해 'UTF-8' 유니코드 문자 규격을 사용함.

< 패스워드 암호화 >

password = '1234'
hashed_password = bcrypt.hashpw(password.encode('utf-8'), bcrypt.gensalt())
print(hashed_password)
b'$2b$12$YFs9rh.1LgJwZuf9ibyjpuLvBoCaGX0MzedFWF2Jo0zU3lMZurZ4a'

< 암호화된 비밀번호 확인>

new_password = '1234'
bcrypt.checkpw(new_password.encode('utf-8'),hashed_password)
True

bcrypt.checkpw() 메소드의 규칙 : (입력받은 패스워드, 저장된 암호화된 패스워드)

둘 다 데이터 타입은 Bytes 여야 함.

JWT

로그인 성공 시, access token이라고 하는 암호화된 유저 정보를 첨부해서 request를 보내게 된다.

<유저 로그인>

POST /auth HTTP/1.1
Host: localhost:5000
Content-Type: application/json

{
    "username": "joe",
    "password": "pass"
}

< access token >

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: application/json

{
    "access_token": "eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpZGVudGl0eSI6MSwiaWF0IjoxNDQ0OTE3NjQwLCJuYmYiOjE0NDQ5MTc2NDAsImV4cCI6MTQ0NDkxNzk0MH0.KPmI6WSjRjlpzecPvs3q_T3cJQvAgJvaQAPtk1abC_E"
}

그러면 서버에서는 access token을 복호화해서 해당 유저 정보를 얻게 된다.

ex) access token eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpZGVudGl0eSI6MSwiaWF0IjoxNDQ0OTE3NjQwLCJuYmYiOjE0NDQ5MTc2NDAsImV4cCI6MTQ0NDkxNzk0MH0.KPmI6WSjRjlpzecPvs3q_T3cJQvAgJvaQAPtk1abC_E을 복호화하면 다음과 같이 유저 아이디를 얻을 수 있고 이를 통해 해당 유저가 누구인지 알 수 있다.

{
    user_id = 1 
}

access token을 생성하는 방법은 여러가지가 있는데, 그 중 가장 널리 사용되는 기술 중 하나가 JWT(JSON Web Tokens). - 유저 정보를 담은 JSON 데이터를 암호화해서 클라이언트와 서버 간에 주고받는 것

JWT 구현

access_token = jwt.encode({'id' : 1}, SECRET, algorithm = 'HS256')
print(access_token)
'eyJ0eXAiOiJKV1QiLCJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJpZCI6MX0.-xXA0iKB4mVNvWLYFtt2xNiYkFpObF54J9lj2RwduAI'

jwt의 결과물은 pyjwt의 버전에 따라 bytes(ver. 1.7)타입 또는 str(ver. 2.0 이상)타입.

(본인이 설치한 pyjwt의 버전을 확인하고, jwt의 ecode 결과의 타입에 따라 btyes → str 의 과정을 진행.)

인증하는 코드는 엔드포인트에 데코레이터로 구현하고, 이는 보통 user app에 utls.py를 만들어서 작성.

Authorization

Authorization은 유저가 요청하는 request를 실행할 수 있는 권한이 있는 유저인가를 확인하는 절차이다.

1. Authentication 절차를 통해 access token을 생성한다. access token에는 유저 정보를 확인할 수 있는 정보가 들어가 있어야 한다 (예를 들어 user id).

2. 유저가 request를 보낼때 access token을 첨부해서 보낸다.

3. 서버에서는 유저가 보낸 access token을 복호화 한다.

4. 복호화된 데이터를 통해 user id를 얻는다.

5. user id를 사용해서 database에서 해당 유저의 권한(permission)을 확인하다.

6. 유저가 충분한 권한을 가지고 있으면 해당 요청을 처리한다.

7. 유저가 권한을 가지고 있지 않으면 Unauthorized Response(401) 혹은 다른 에러 코드를 보낸다.