암호화 통신

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터널링

인터넷을 사적이며 안전한 네트워크의 일부로 사용하는 기술

내부 네트워크 : 데이터의 기밀성을 위한 전용 회선 필요

임대회선 사용 : 고비용
기존의 인터넷을 임대회선처럼 전용 회선으로 사용 : VPN -> PPTP, L2TF, IPSec, SSL등 암호화 프로토콜 사용

IPSec

3계층의 암호화 프로토콜

IPv6에서 필수 요소로 운영체제의 일부로 설정되어 있음

너무 과도하게 기술적이라는 단점이 있음

라우터, 개인 단말 컴퓨터, 침입 탐지 시스템 등에 설치될 수 있음

IP계층 헤더 + IPSec헤더 + 암호화된 IP 데이터 형태로 된다.

내부 네트워크 안에서는 그냥 전송됨

*IPSec헤더는 암호화에 필요한 정보

IPSec 주요 기능

IKE (키 관리) : 상호 인증 및 대칭키 공유 설정, 두 컴퓨터 간의 보안 연결(SA) 설정
-> 보안 프로토콜콜 선택, 서비스에 필요한 알고리즘 결정, 암호 키 설정

두 가지 중 하나만 설정할 수 있음

AH(Authentication Header) : 인증

메시지 인증을 제공하는 확장 헤더
데이터의 무결성 검사 -> 암호화 없음
데이터를 스니핑한 뒤 해당 데이터를 다시 보내는 재생 공격 방지

ESP (Encapsulating Security Payload) : 기밀성

메시지의 암호화 및 인증(선택) 제공
ESP에서 사용하는 암호화 알고리즘 -> DESCBC, 3DES, RC5, IDEA 등 대칭키

IKE

IKE 2 단계

IKE 보안 연계 (SA) : 양단간 상호 인증 및 세션키(대칭키) 설정
AH/ESP 보안 연계 (SA) : 보안 세션이 설정된 후 공유한 대칭키를 이용한 데이터 암호화 및 무결성 인증 기법 설정

IKE 보안 연계

세션키를 구현하기 위해 일회성 디피 - 헬만 키 교환을 사용

a = 앨리스의 개인키 (비밀키)
b = bob의 개인키 (비밀키)
g = 생성자, p = 소수 (공개키)

IC : 요청자 쿠키

RC : 응답자 쿠키

CP : 제시된 암호 기법

CS : 선정된 암호 기법

K = h(IC, RC, \(g^{ab}\) mod p, Ra, Rb)

SKEYID = h(Ra, Rb, \(g^{ab}\) mod p)

proofA = Sig[h(SKEYID, \(g^a\), \(g^b\), IC, RC, CP, "앨리스")]

=> 전자 서명에 의한 상호 인증, 사용자의 익명성 보호

AH/ESP 보안 연계

인증 헤더
무결성 제공
IP 헤더 외의 모든 데이터와 헤더 일부를 보호 -> 변경하지 않는 부분에 대한 보호

ESP

캡슐화된 보안 페이로드
비밀성 제공
IP 헤더 외의 모든 데이터 보호(헤더는 목적지 확인)

IPSec 프로토콜 모드

전송 모드

종단간 송수신 모드
IP 패킷의 데이터(페이로드) 범위까지 보호 -> 상위 계층 프로토콜 보호

터널 모드

침입차단시스템 및 라우터 등의 보안 게이트웨이 간 송수신 모드
IP 패킷 전부(헤더 + 데이터) 보호 가능
실제 종단간의 IP 주소를 포함하는 IP 헤더까지 암호화 -> 라우터의 IP로 변경
라우터 또는 침입차단시스템의 주소에 대한 새로운 IP 헤더 생성
라우터 간에는 내부 IP 정보를 전혀 알 수 없음
공격자가 실제 호스트를 알 수 없음
AH는 의미가 없다

전송모드와 터널모드에 관한 그림이다

IPSec 패킷 처리

아웃바운드 패킷처리 & 인바운드 패킷 처리

침입탐지단에서 사용되는 경우

협정에 따라 안전한 패킷으로 패킷을 전달하거나 받아들인다

AH가 존재하는 이유?

IP 헤더는 암호화할 수 없음

- 라우터가 IP 헤더를 볼 수 있어야함

- IP 주소, TTL 등을 포함

- IP 헤더는 패킷을 전송하기 위해 존재

AH는 헤더에서 변하지 않는 항복에 대하여 보호를 제공한다.

ESP는 IP 헤더를 제외한 모든 것을 암호화 -> IP 헤더는 전혀 보호되지 않음 + TCP 헤더를 볼 수 없음

SSL(Secure Socket Layer)

HTTP (응용계층)과 TCP(전송계층)사이의 프로토콜

IPSec에 비해서 간단

주요 기능

서버 인증 : 서버의 인증서가 신뢰된 CA에서 발행된 것인지를 확인
클라이언트 인증 : 서버가 클라이언트의 인증서 확인
대칭키 암호 시스템 - 40~128bit

S = "사전 마스터 비밀"

K = h(S,Ra,Rb)

msgs = "모든 이전의 메세지"를 의미 : 이전의 메시지들이 제대로 송수신되었는지 확인

CLNT, SRVR = 문자열

Ra, Rb는 그냥 랜덤값으로 optional 하다

밥이 앨리스에게 제공하는 인증서는 CA에서 발행한 것으로 Bob 의 공개키를 가지고 있다

BoB의 공개키로 PKE(S, 공개키)로 전송한다

BoB은 받은 값으로 K를 구해내고 앨리스와 밥이 같은 값을 가지고 있는지 확인한다

BoB은 Alice에게 자신을 확인할 수 있는 데이터를 다시 보내준다.

문제 : 앨리스는 밥을 인증하지만 그 반대는 아님

상호 인증이 가능하다

밥이 2번 메세지에 인증서 요구를 전송 -> 클라이언트가 유효한 인증서를 소지해야함
클라이언트에 (암호화 or 해시된) 패스워드 요구 -> SSL과는 별도의 인증 프로토콜 필요