[Web] HTTP와 HTTPS 차이점

HTTP

HTTP(Hyper Text Transfer Protocol)란 서버/클라이언트 모델을 따라 데이터를 주고 받기 위한 프로토콜이다.

HTTP는 인터넷에서 하이퍼텍스트를 교환하기 위한 통신 규약으로, 80번 포트를 사용하고 있다. 따라서 HTTP 서버가 80번 포트에서 요청을 기다리고 있으며, 클라이언트는 80번 포트로 요청을 보내게 된다.

HTTP는 1989년 팀 버너스 리(Tim Berners Lee)에 의해 처음 설계되었으며, WWW(World-Wide-Web) 기반에서 세계적인 정보를 공유하는데 큰 역할을 하였다.

• WWW(World Wide Web)에 내재된 프로토콜이다.
• 인터넷에서 자원(파일, 이미지, 비디오)을 교환하는 프로토콜(약속, 규칙)
• 기본 포트 80
• 하이퍼텍스트 문서를 표현하기 위한 텍스트 형식의 마크업 언어가 HTML(하이퍼 텍스트 마크업 언어)
• 문서 같은 것을 교환하기 위한 간단한 프로토콜이 HTTP(하이퍼텍스트 전송 프로토콜)
• 문서를 디스플레이하기 위한 클라이언트가 WWW(첫번째 브라우저)

구조

• HTTP는 애플리케이션 레벨의 프로토콜로 TCP/IP 위에서 작동한다. 
• HTTP는 상태를 가지고 있지 않는 Stateless 프로토콜이며
  • 어떠한 이전 요청과도 무관한 각각의 요청을 독립적인 트랜잭션으로 취급하는 통신 프로토콜로
  • 서버가 복수의 요청 시간대에 각각의 통신 파트너에 대한 세션 정보나 상태 보관을 요구하지 않는다.
• Method, Path, Version, Headers, Body 등으로 구성된다.

하지만 HTTP는 암호화가 되지 않은 평문 데이터를 전송하는 프로토콜이였기 때문에, HTTP로 비밀번호나 주민등록번호 등을 주고 받으면 제3자가 정보를 조회할 수 있었다. 그리고 이러한 문제를 해결하기 위해 HTTPS가 등장하게 되었다.

 

HTTPS

HTTPS(HyperText Transfer Protocol over Secure Socket Layer)란 HTTP에 데이터 암호화가 추가된 프로토콜이다. 

• HTTP over TLS, HTTP over SSL, HTTP Secure 라고도 불린다.
• 네트워크 상에서 중간에 제3자가 정보를 볼 수 없도록 공개키 암호화를 지원하고 있다.
• 기본적인 TCP/IP 스택을 통해 HTTP를 전송하는 대신에 추가적인 암호화 전송 계층인 SSL을 만들었다. SSL은 서버와 클라이언트 간에 교환된 메시지 인증을 암호화하고 보장한다. 표준화가되어 TLS가 되었다.
• HTTPS는 소켓 통신에서 일반 텍스트를 이용하는 대신에, SSL이나 TLS 프로토콜을 통해 세션 데이터를 암호화한다. 따라서 데이터의 적절한 보호를 보장한다.
• HTTPS는 SSL과 같은 프로토콜을 사용하여 공개키/개인키 기반으로 데이터를 암호화하고 있다. 데이터는 암호화되어 전송되기 때문에 임의의 사용자가 데이터를 조회하여도 원본의 데이터를 보는 것은 불가능하다.
• 기본 포트 443

SSL 디지털 인증서

• 클라이언트와 서버간의 통신을 공인된 제3자(CA) 업체가 보증해주는 전자화된 문서

장점 및 역할

• 통신 내용이 노출, 변경되는 것을 방지
• 클라이언트가 접속하려는 서버가 신뢰 할 수 있는 서버인지 확인가능
• SSL 통신에 사용할 공개키를 클라이언트에게 제공한다.

SSL에서 사용하는 암호화의 종류

• 암호 : 텍스트를 아무나 읽지 못하도록 인코딩하는 알고리즘
• 키 : 암호의 동작을 변경하는 매개변수, 키에 따라서 암호화 결과가 달라지기 떄문에 키를 모르면 복호화가 불가능하다.

대칭키 암호화 방식

• 인코딩과 디코딩에 같은 키를 사용하는 알고리즘
• 단점 : 단점은 발송자와 수신자가 서로 대화하려면 둘 다 공유키를 가져야 한다는 것이다.
• 대칭키를 전달하는 과정에서 키가 유출이 되면 암호의 내용을 복호화할 수 있기 때문에 위험하다
• 이를 보완하기 위해서 나온 방법이 공개키 암호화 방식이다.

공개키 암호화 방식

• 인코딩과 디코딩에 다른 키를 사용하는 알고리즘
• A키로 암호화를 하면 B키로 복호화를 할 수 있고, B키로 암호화 하면 A키로 복호화 할 수 있는 방식
• 인코딩 키 (public key)는 공개되어 있으며 (그래서 공개키 암호방식이라는 이름이 붙었다.) 보통 디지털 인증서안에 포함되어 있다.
• 디코딩 키는 (secret key)는 호스트만이 개인 디코딩 키를 알고있다.
• 공개키와 비공개키의 분리는 메시지의 인코딩은 누구나 할 수 있도록 해주는 동시에, 메시지의 디코딩은 비밀키 소유자에게만 부여한다.
• 이는 클라이언트가 서버로 안전하게 메시지를 발송하는 것을 쉽게 해준다.
• 단점 : 공개키 암호화 방식의 알고리즘은 계산이 느린 경향이 있다.

공개키/개인키 암호화 방식

HTTPS는 공개키/개인키 암호화 방식을 이용해 데이터를 암호화하고 있다. 공개키와 개인키는 서로를 위한 1쌍의 키이다.

• 공개키(인코딩 키 public key): 모두에게 공개가능한 키
• 개인키(디코딩 키 secret key): 나만 가지고 알고 있어야 하는 키

효과

• 안전한 데이터 전달
  • 공개키 암호화: 공개키로 암호화를 하면 개인키로만 복호화할 수 있다. → 개인키는 나만 가지고 있으므로, 나만 볼 수 있다.
• 데이터의 신원 보장(전자 서명)
  • 개인키 암호화: 개인키로 암호화하면 공개키로만 복호화할 수 있다. → 공개키는 모두에게 공개되어 있으므로, 내가 인증한 정보임을 알려 신뢰성을 보장할 수 있다.
  • 메시지가 위조되지 않았음을 증명

디지털 서명

디지털 서명의 동작방식

• 전자 서명을 통해서 누가 메시지를 썼는지 알려주고, 메시지가 위조되지 않았음을 증명할 수 있다. 전자서명은 SSL 인증서 에서 서비스를 보증하는 방법으로 활용된다.
• 공개키와 비공개키는 안전한 데이터 전달 이외에도, 데이터 제공자의 신원을 보장 하는데 사용할 수 있다.
• 비공개키의 소유자가 비공개 키를 이용해서 정보를 암호화 → 공개키와 함께 암호화된 정보를 전송 → 수신자는 공개키로 암호화된 정보를 복호화
• 암호화된 데이터를 공개키를 가지고 복호화 할 수 있다는 것은 그 데이터가 공개키와 쌍을 이루는 비공개키에 의해서 암호화 되었다는 것을 의미한다.
• 즉 공개키가 데이터를 제공한 사람의 신원을 보장해주게 되는 것이다. 이러한 것을 전자 서명이라고 부른다.

CA (Certificate Authority)

• 디지털 인증서를 제공하는 공인된 기업(Certificate Authority 혹은 Root Certificate)
• 대표적인 CA 서비스 제공 기업과 시장점유율
  • Symantec (VeriSign, Thawte, Geotrust) with 42.9% market share
  • Comodo with 26%
  • GoDaddy with 14%
  • GlobalSign with 7.7%

SSL 인증서의 서비스 보증방법 및 동작방법

인증서 내용

• 인증서의 내용은 CA의 비공개 키를 이용해서 암호화 되어 웹브라우저에게 제공된다.
  • 서비스 정보 (인증서 발급자, CA의 디지털 서명,서비스 도메인)
  • 서버측 공개키

SSL 인증서의 서비스 보증방법

• 웹브라우저가 서버에 접속하면 서버는 제일 먼저 인증서를 제공한다.
• 브라우저는 인증서를 발급한 CA가 자신이 갖고있는 CA 리스트에 있는지 확인한다.
• 리스트에 있다면 해당 CA의 공개키를 이용해서 인증서를 복호화 한다.
• 인증서를 복호화 할 수 있다는 것은 이 인증서가 CA의 비공개키에 의해서 암호화 된 것을 의미한다. 즉 데이터를 제공한 사람의 신원을 보장해주게 되는 것이다.

SSL 동작방법

• 공개키 암호 방식은 알고리즘 계산방식이 느린 경향이 있다.
• 따라서 SSL은 암호화된 데이터를 전송하기 위해서 공개키와 대칭키 암호화 방식을 혼합하여 사용한다.
• 안전한 의사소통 채널을 수립할 때는 공개키 암호를 사용하고, 이렇게 만들어진 안전한 채널을 통해서 임시의 무작위 대칭키를 생성 및 교환한다. 해당 대칭키는 나머지 데이터 암호화에 활용한다.
  • 실제 데이터 암호화 방식 : 대칭키
  • 상기 대칭키를 서로 공유하기 위한 암호화 방식 : 공개키

SSL 통신과정

• 컴퓨터와 컴퓨터가 네트워크를 통해서 통신을 할때 '핸드쉐이크 → 세션 → 세션종료'의 과정을 거친다.
• 암호화된 HTTP 메시지를 교환하기 전에 클라이언트와 서버는 SSL 핸드쉐이크를 진행한다.
• 핸드쉐이크의 목적은 아래와 같다.
  • 프로토콜 버전번호 교환
  • 양쪽이 알고 있는 pre master secret 키 생성 및 교환
  • 양쪽의 신원 인증
  • 채널을 암호화 하기 위한 임시 세션 키 생성
• SSL 통신과정을 간단하게 도식화 하면 아래와 같다.

 

 

HTTPS와 SSL 인증서 - 생활코딩

1. A기업은 HTTP 기반의 애플리케이션에 HTTPS를 적용하기 위해 공개키/개인키를 발급함
2. CA 기업에게 돈을 지불하고, 공개키를 저장하는 인증서의 발급을 요청함
3. CA 기업은 CA기업의 이름, 서버의 공개키, 서버의 정보 등을 기반으로 인증서를 생성하고, CA 기업의 개인키로 암호화하여 A기업에게 이를 제공함
4. A기업은 클라이언트에게 암호화된 인증서를 제공함
5. 브라우저는 CA기업의 공개키를 미리 다운받아 갖고 있어, 암호화된 인증서를 복호화함
6. 암호화된 인증서를 복호화하여 얻은 A기업의 공개키로 데이터를 암호화하여 요청을 전송함
7. 암호화된 인증서는 CA의 개인키로 암호화되었기 때문에, 신뢰성을 확보할 수 있고, 클라이언트는 A 기업의 공개키로 데이터를 암호화하였기 때문에 A기업만 복호화하여 원본의 데이터를 얻을 수 있다.

HTTPS는 이러한 공개키/개인키 기반의 대칭키 암호화 방식을 활용하여 안전성을 확보하고 있다.

 

정리

• HTTP는 암호화가 추가되지 않았기 때문에 보안에 취약한 반면, HTTPS는 안전하게 데이터를 주고받을 수 있다.
• 하지만 HTTPS를 이용하면 암호화/복호화의 과정이 필요하기 때문에 HTTP보다 속도가 느리다.
  • (오늘날에는 거의 차이를 못느낄 정도이다.)
• 또한 HTTPS는 인증서를 발급하고 유지하기 위한 추가 비용이 발생하다.

그렇다면 언제 HTTP를 쓰고, 언제 HTTPS를 쓰는 것이 좋겠는가?

개인 정보와 같은 민감한 데이터를 주고 받아야 한다면 HTTPS를 이용해야 하지만, 단순한 정보 조회 등만을 처리하고 있다면 HTTP를 이용하면 된다.

 

참고

• https://mangkyu.tistory.com/98
• https://wayhome25.github.io/cs/2018/03/11/ssl-https/
• https://opentutorials.org/course/228/4894