코드스테이츠 60-61일차

학습목표

• 암호화와 hashing, salting 등의 개념을 이해할 수 있다.
• HTTP와 HTTPS의 차이점을 이해할 수 있다.
• 권한 부여(Authorization)와 인증(Authentication)에 대해 이해할 수 있다.
• 쿠키의 작동 원리를 이해할 수 있다.
• 클라이언트, 서버, 데이터베이스의 전체 동작을 이해할 수 있다.
• 서비스의 보안과 관련된 방법을 알아보고 원리 및 장점 및 단점을 이해할 수 있다.

 

HTTPS는 Hyper Text Transfer Protocol Secure Socket layer 의 약자이다.

HTTP over SSL(TLS), HTTP over Secure라고 부르기도 한다.

HTTPS는 HTTP 요청을 SSL 혹은 TLS라는 알고리즘을 이용해, HTTP 통신을 하는 과정에서 데이터를 암호화하여 전송하는 방법이다.

HTTPS는 다음을 목적으로 사용돤다.

 

암호화

첫 번째는 제 3자가 서버와 클라이언트가 주고받는 정보를 탈취할 수 없도록 하는 것이다.

이를 위해 서버와 클라이언트는 서로가 합의한 방법으로 데이터를 암호화하여 주고 받기때문에 중간에 제 3자에게 데이터가 탈취 되더라도 그 내용을 알아볼 수 없는 것이다.

예시 사진

HTTPS에서는 클라이언트와 서버가 데이터를 암호화하여 주고받기 위해 비대칭키 방식과 대칭키 방식을 혼용하여 사용한다.

서버와 클라이언트가 통신할 때, 대칭키 방식은 양쪽이 공통의 비밀 키를 공유하여 데이터를 암호화 및 복호화하는 것, 비대칭키 방식은 각각 공개키와 비밀키를 가지고 상대가 나의 공개키로 암호화한 데이터를 개인이 가진 비밀키로 복호화하는 것을 의미한다.

클라이언트와 서버가 데이터를 주고받을 때는 대칭키를 사용한다.

그런데 대칭키를 서로 주고받는 과정에서부터 정보가 탈취된다면 암호화를 하든 안 하든 결국 모든 데이터가 복호화 가능하게 될 것이다.

그렇기에 HTTPS는 이러한 대칭키를 주고받을 때는 비대칭키 방식으로 주고받도록 한다.

비대칭키는 공개키로 암호화한 정보는 개인이 가진 비밀키로만 풀 수 있으므로 중간에 대칭키가 탈취되더라도 개인키가 없이는 이를 복호화할 수 없기 때문이다.

 

인증서

HTTPS의 또 다른 특징 중 하나는 브라우저가 서버의 응답과 함께 전달된 인증서를 확인할 수 있다는 점이다.

이러한 인증서는 서버의 신원을 보증하여 우리가 접속한 Naver가 해커가 정교하게 따라 한 가짜 Naver가 아님을 보장해주는 역할을 한다.

이때 이를 보증할 수 있는 제 3자를 Certificate Authority, CA라고 부른다. 

CA는 인증서를 발급해주는 엄격하게 공인된 기관들을 말하는데, 이러한 CA들은 서버의 공개키와 정보를 CA의 비밀키로 암호화하여 인증서를 발급한다.

인증서를 보게 되면 인증서를 발급한 CA, 서명에 사용한 알고리즘, 서명, 코드스테이츠의 공개 키 정보등이 들어있는 것을 확인할 수 있다.

서버가 클라이언트에게 CA에서 발급받은 인증서를 전달하면 클라이언트는 OS 또는 브라우저에 미리 내장되어 있던 CA 리스트를 통해 브라우저에서 인증된 CA에서 발급받은 인증서인지 먼저 확인한다.

만약 인증된 CA에서 발급한 인증서가 아니라면 아래와 같이 화면에 경고창을 띄워 서버와 연결이 안전하지 않다는 화면을 보여준다.

그 후 인증서가 확인 되었다면 브라우저에 제공된 해당 CA 기관의 공개키로 서버 인증서를 복호화한다.

CA의 비밀키로 인증서를 암호화하였기 때문에 CA의 공개키로 복호화가 가능할 것이다.

이렇게 서명을 복호화해 얻은 공개키로 클라이언트는 서버를 믿을만한 대상인지 신뢰할 수 있다. 만약 인증서가 위조되었다면 CA의 공개키로 서버의 인증서를 복호화할 수 없을테니…!

이렇게 서버와 클라이언트 간의 CA를 통해 서버를 인증하는 과정과 데이터를 암호화하는 과정을 아우른 프로토콜을 TLS 또는 SSL이라고 말한다. (SSL과 TLS는 사실상 동일한 규약을 뜻하며 SSL이 표준화되며 바뀐 이름이 TLS이다.)

 

Cookie

쿠키는 서버에서 클라이언트에 데이터를 저장하는 방법의 하나이다.

서버가 원한다면 서버는 클라이언트에서 쿠키를 이용하여 데이터를 가져올 수 있다.

쿠키를 이용하는 것은 단순히 서버에서 클라이언트에 쿠키를 전송하는 것만 의미하지 않고 클라이언트에서 서버로 쿠키를 전송하는 것도 포함된다.

 

쿠키의 특징은?

서버가 클라이언트에 데이터를 저장할 수 있다.

서버는 쿠키를 이용하여 데이터를 저장하고 원할 때 이 데이터를 다시 불러와 사용할 수 있다.

하지만 데이터를 저장한 이후 아무 때나 데이터를 가져올 수 없고, 데이터를 저장한 이후 특정 조건들이 만족하는 경우에만 다시 가져올 수 있다.

 

쿠키 옵션

1. Domain

도메인이라는 것은 우리가 흔하게 볼 수 있는 www.google.com과 같은 서버에 접속할 수 있는 이름이다.

쿠키 옵션에서 도메인은 포트 및 서브 도메인 정보, 세부 경로를 포함하지 않는다.

여기서 서브 도메인이란 www 같은 도메인 앞에 추가로 작성되는 부분을 말한다.

따라서 요청해야 할 URL이 http://www.localhost.com:3000/users/login 이라 하면, 여기에서 Domain은 localhost.com이 된다.

만약 쿠키 옵션에서 도메인 정보가 존재한다면 클라이언트에서는 쿠키의 도메인 옵션과 서버의 도메인이 일치해야만 쿠키를 전송할 수 있다. 이를 통해 naver.com에서 받은 쿠키를 google.com에 전송하는 일을 막을 수 있다.

 

2. Path

세부 경로는 서버가 라우팅할 때 사용하는 경로이다.

만약 요청해야 하는 URL이 http://www.localhost.com:3000/users/login 인 경우라면 여기에서 Path, 세부 경로는

/users/login이 된다.

명시하지 않으면 기본으로 / 으로 설정되어 있다.

Path 옵션의 특징은 설정된 path를 전부 만족하는 경우 요청하는 Path가 추가로 더 존재하더라도 쿠키를 서버에 전송할 수 있다.

즉 Path가 /users로 설정되어 있고, 요청하는 세부 경로가 /users/codestates 인 경우라면 쿠키 전송이 가능하다.

하지만 /posts/codestates로 전송되는 요청은 Path 옵션(/users)을 만족하지 못하기 때문에 서버로 쿠키를 전송할 수 없다.

 

3. MaxAge or Expires

쿠키가 유효한 기간을 정하는 옵션이다. 만약 쿠키가 영원히 남아있다면 그만큼 탈취되기도 쉬워지기 때문에 이러한 유효기간을 설정하는 것이 보안 측면에서 중요하다.

MaxAge는 앞으로 몇 초 동안 쿠키가 유효한지 설정하는 옵션이다.

Expires 은 MaxAge와 비슷하다. 다만 언제까지 유효한지 Date를 지정한다.

이때 클라이언트의 시간을 기준으로 한다. 이후 지정된 시간, 날짜를 초과하게 되면 쿠키는 자동으로 파괴된다.

쿠키는 위 옵션의 여부에 따라 세션 쿠키(Session Cookie)와 영속성 쿠키(Persistent Cookie)로 나눠진다.

세션 쿠키: MaxAge 또는 Expires 옵션이 없는 쿠키로, 브라우저가 실행 중일 때 사용할 수 있는 임시 쿠키이다. 브라우저를 종료하면 해당 쿠키는 삭제된다.

영속성 쿠키: 브라우저의 종료 여부와 상관없이 MaxAge 또는 Expires에 지정된 유효시간만큼 사용가능한 쿠키이다.

 

4. Secure

쿠키를 전송해야 할 때 사용하는 프로토콜에 따른 쿠키전송 여부를 결정한다.

만약 해당 옵션이 true로 설정된 경우, 'HTTPS' 프로토콜을 이용하여 통신하는 경우에만 쿠키를 전송 할 수 있다.

Secure 옵션이 없다면 프로토콜에 상관없이 http://www.codestates.com 또는 https://www.codestates.com에 모두 쿠키를 전송할 수 있다.

5. HttpOnly

자바스크립트에서 브라우저의 쿠키에 접근 여부를 결정한다.

만약 해당 옵션이 true로 설정된 경우, 자바스크립트에서는 쿠키에 접근이 불가하다.

명시되지 않는 경우 기본으로 false로 지정되어 있다.

만약 이 옵션이 false인 경우 자바스크립트에서 쿠키에 접근이 가능하므로 'XSS' 공격에 취약해진다.

 

6. SameSite

Cross-Origin 요청을 받은 경우 요청에서 사용한 메소드와 해당 옵션(e.g. GET, POST, PUT, PATCH …)의 조합으로 서버의 쿠키 전송 여부를 결정하게 된다.

사용 가능한 옵션은 다음과 같다.

• Lax :Cross-Origin 요청이면 'GET' 메소드에 대해서만 쿠키를 전송할 수 있다.
• Strict : Cross-Origin이 아닌 same-site 인 경우에만 쿠키를 전송 할 수 있다.
• None: 항상 쿠키를 보내줄 수 있다. 다만 쿠키 옵션 중 Secure 옵션이 필요하다.

이때 same-site는 요청을 보낸 Origin과 서버의 도메인, 프로토콜, 포트가 같은 경우를 말한다. 이 중 하나라도 다르다면 Cross-Origin으로 구분된다.

이러한 옵션들을 지정한 다음 서버에서 클라이언트로 쿠키를 처음 전송하게 된다면 헤더에 Set-Cookie라는 프로퍼티에 쿠키를 담아 쿠키를 전송하게 된다.

이후 클라이언트 혹은 서버에서 쿠키를 전송해야 한다면 클라이언트는 헤더에 Cookie라는 프로퍼티에 쿠키를 담아 서버에 쿠키를 전송하게 된다.

 

쿠키를 이용한 상태 유지

이러한 쿠키의 특성을 이용하여 서버는 클라이언트에 인증정보를 담은 쿠키를 전송하고, 클라이언트는 전달받은 쿠키를 요청과 같이 전송하여 Stateless 한 인터넷 연결을 Stateful 하게 유지할 수 있다.

하지만 기본적으로는 쿠키는 오랜 시간 동안 유지될 수 있고, 자바스크립트를 이용해서 쿠키에 접근할 수 있기 때문에 쿠키에 민감한 정보를 담는 것은 위험하다.

이런 인증정보를 탈취하여 서버에 요청을 보낸다면 서버는 누가 요청을 보낸 건지 상관하지 않고 인증된 유저의 요청으로 취급하기 때문에, 개인 유저 정보 같은 민감한 정보에 접근이 가능하니 조심하도록 하자

 

세션기반 인증 (Session-based Authentication)

사용자가 웹사이트에서 아이디 및 비밀번호를 이용해서 로그인을 시도한다면, 정확한 아이디와 비밀번호를 입력 했는지를 확인할 것이고 아이디와 비밀번호가 일치 하다면 서버는 인증(Authentication)에 성공했다고 판단할 것이다.

그렇다면, 다음번에 인증을 필요로 하는 작업(Ex.장바구니에 물품 추가)을 요청할 경우, 또 로그인 과정을 거칠 필요가 없다.

그러므로 인증에 따라 리소스의 접근 권한(Authorization) 이 달라질 것이다.

이때 서버와 클라이언트에 각각 필요한 것은

• 서버는 사용자가 인증에 성공했음을 알고 있어야 한다.
• 클라이언트는 인증 성공을 증명할 수단을 갖고 있어야 한다.

 

• 사용자가 인증에 성공한 상태는 세션이라고 부른다.
• ㄴ서버는 일종의 저장소에 세션을 저장한다. 주로 in-memory, 또는 세션 스토어(redis 등과 같은 트랜잭션이 빠른 DB)에 저장한다.
• 세션이 만들어지면, 각 세션을 구분할 수 있는 세션 아이디도 만들어지는데 보통 클라이언트에 세션 성공을 증명할 수단으로써 세션 아이디를 전달한다.

이때 웹사이트에서 로그인을 유지하기 위한 수단으로 쿠키를 사용할 것이고, 쿠키에는 서버에서 발급한 세션 아이디를 저장한다.

쿠키를 통해 유효한 세션 아이디가 서버에 전달되고, 세션 스토어에 해당 세션이 존재한다면 서버는 해당 요청에 접근 가능하다고 판단한다.

하지만 쿠키에 세션 아이디 정보가 없는 경우, 서버는 해당 요청이 인증되지 않았음을 알려준다.

 

로그아웃

그렇다면, 로그아웃은 어떻게 구현해야 할까?

세션 아이디가 담긴 쿠키는 클라이언트에 저장되어 있으며, 서버는 세션을 저장하고 있다.

그리고 서버는 그저 세션 아이디로만 인증 여부를 판단한다.

주의: 쿠키는 세션 아이디, 즉 인증 성공에 대한 증명을 갖고 있으므로, 탈취될 경우 서버는 해당 요청이 인증된 사용자의 요청이라고 판단하기 때문에 공공 PC에서 로그아웃을 해야 하는 이유이기도 하다.

그러므로 로그아웃은 다음 두 가지 작업을 해야 한다.

• 서버 : 세션 정보를 삭제해야 한다.
• 클라이언트 : 쿠키를 갱신해야 한다.

서버가 클라이언트의 쿠키를 임의로 삭제할 수는 없지만 set-cookie로 클라이언트에게 쿠키를 전송할 때 세션 아이디의 키값을 무효한 값으로 갱신할 수 있다.

 

SQL Injection

SQL Injection(SQL 삽입)은 웹 해킹을 접한다면 가장 먼저 배우는 공격 기법인 만큼 간단하지만 아주 강력한 공격이다.

이름처럼 데이터베이스에서 임의의 SQL문을 실행할 수 있도록 명령어를 삽입하는 공격 유형인데, 응용 프로그램의 보안상의 허점을 이용해 데이터베이스를 비정상적으로 조작하며, 이로 인해 기록이 삭제되거나 데이터가 유출될 수 있다.

 

1. SQL 삽입 공격은 보통 사용자가 input form에 직접 무언가 작성하는 상황에서 발생한다. 예를 들어 웹 사이트에 로그인할 때, 입력한 아이디 값과 패스워드 값을 이용해 바로 데이터 베이스에 접근한다. 만약 클라이언트가 kimcoding이라는 아이디 값을 보낸다면 대략적인 코드는 다음과 같을 것이다.

SELECT * 

FROM users

WHERE auth='admin'

AND id='kimcoding';

2. 공격자는 input form에 일반 텍스트(아이디 및 패스워드)가 아닌 SQL문을 작성한다. 입력받은 아이디와 패스워드를 통해 데이터베이스를 조회하는데, 패스워드에 ’OR ‘1’ = ‘1을 넣어 보낸다면 다음과 같은 SQL문이 완성된다.

SELECT * 

FROM users

WHERE auth='admin'

AND id='' OR '1'='1';

3. WHERE절에서 OR는 AND보다 연산 순위가 낮기 때문에 OR절인 ‘1’ = ‘1’ (항상 참)이 가장 나중에 실행되어 결국 로그인에 성공할 것이다. 또한 아래의 코드처럼 input form에 SQL문을 마무리하는 키워드인 ;와 함께 주요 테이블을 삭제하는 SQL문(e.g. '; DROP TABLES users;--')을 작성한다면 데이터가 모두 삭제되는 큰 피해를 입을 수도 있다.

SELECT * 

FROM users

WHERE auth='admin'

AND id='';DROP TABLES users;--';

 

SQL injection 대응 방안은?

1. 입력(요청) 값 검증

SQL문은 사람이 사용하는 자연어와 비슷하기 때문에 키워드를 막기엔 한계가 있다.

따라서 블랙리스트가 아닌 화이트리스트 방식으로 해당 키워드가 들어오면 다른 값으로 치환하여 SQL Injection에 대응할 수 있다.

보안에서 화이트리스트란 기본 정책이 모두 차단인 상황에서 예외적으로 접근이 가능한 대상을 지정하는 방식 또는 그 지정된 대상들을 말한다.

 

2. Prepared Statement 구문 사용

Prepared Statement 구문을 사용하면 사용자의 입력이 SQL문으로부터 분리되어 SQL Injection을 방어할 수 있다.

사용자의 입력 값이 전달 되기 전에 데이터베이스가 미리 컴파일하여 SQL을 바로 실행하지 않고 대기하며, 사용자의 입력값을 단순 텍스트로 인식한다.

따라서 입력 값이 SQL문이 아닌 단순 텍스트로 적용되며 공격에 실패하게 된다.

 

3. Error Message 노출 금지

공격자는 데이터베이스의 Error Message를 통해 테이블이나 컬럼 등 데이터베이스의 정보를 얻을 수 있다.

에러가 발생한 SQL문과 에러 내용이 클라이언트에 노출되지 않도록 별도의 에러핸들링이 필요하다.