대칭 키와 비대칭 키

들어가기 앞서

정보 보안 분야에서 '키' 라는 개념은 데이터 보호의 근본적인 요소로 자리 잡고 있습니다. 키는 평문을 암호문으로 변환하고, 다시 암호문을 평문으로 복호화하는 과정에서 핵심적인 역할을 합니다. 이러한 암호화 방식은 우리의 소중한 정보를 안전하게 지키기 위해 필수적입니다. 

 

오늘날 다양한 데이터 전송과 저장 방식이 존재하지만, 그 중에서도 대칭 키와 비대칭 키(공개 키)는 가장 널리 사용되는 두 가지 암호화 방식입니다. 이 두 가지 방식은 각각 독특한 원리와 특징을 가지고 있으며, 서로 다른 상황에서 활용될 수 있습니다. 

 

이 글에서는 대칭 키와 비대칭 키의 개념을 살펴보고, 이들이 어떻게 정보 보호에 기여하는지를 알아보겠습니다.

 

대칭 키

대칭 키 암호화 방식은 동일한 키를 사용하여 데이터를 암호화하고 복호화 하는 방식입니다. 이 방식의 가장 큰 장점은 속도가 빠르다는 점과 구현이 간단하다는 것입니다. 그러나 키 배포 시에 문제는 대칭키의 단점으로, 안전하게 키를 공유해야 합니다.

 

비대칭 키

비대칭 키 암호화 방식은 공개 키와 개인 키 두 개의 키를 사용하는 방식입니다. 이 방식의 장점은 키 배포 문제를 해결할 수 있다는 점으로, 공개 키로 암호화한 데이터는 개인 키로만 복호화 할 수 있습니다. 그러나 속도가 느리고 구현이 복잡하다는 단점이 있습니다. 

 

하이브리드 암호화 방식

이제 대칭 키와 비대칭 키의 각각의 역할을 이해했으므로, 이 두 가지 방식을 결합한 하이브리드 암호화 방식에 대해 살펴보겠습니다. 

 

하이브리드 암호화 방식은 대칭 키 암호화와 비대칭 키 암호화를 결합한 기술로, 두 가지 암호화 기술의 장점을 최대한 활용하고 각 기술의 단점을 보완하는 데 중점을 둡니다. 즉, 대칭키 암호화의 빠른 처리 속도와 비대칭 키 암호화의 강력한 보안성을 결합하여 보다 효율적이고 안전한 데이터 보호를 실현합니다. 

 

이러한 하이브리드 암호화 방식은 크게 두 단계로 나눌 수 있습니다. 각 단계에서는 어떤 절차가 이루어지는 지 살펴보며, 이 과정이 어떻게 데이터 보호의 안전성을 높이는지 자세히 알아보겠습니다. 

암호화

1. 대칭키 생성

클라이언트는 새로운 대칭 키(세션 키)를 생성합니다. 이 대칭 키는 암호화 알고리즘을 사용하여 생성합니다. 

 

2. 데이터 암호화

생성한 대칭키를 사용하여 클라이언트는 전송할 데이터를 암호화 합니다. 대칭키 암호화는 암호화와 복호화 과정이 빠르고 효율적이기 때문에, 대량의 데이터를 처리하는데 유리합니다.

 

3. 대칭키 암호화

클라이언트는 서버의 공개키를 사용하여 대칭키를 암호화 합니다. 서버의 공개 키는 비대칭 암호화 알고리즘으로 작동하여 클라이언트가 서버의 신원을 확인할 수 있게 도와줍니다. 암호화된 대칭 키는 이후 서버에 안전하게 전달됩니다.

 

4. 암호화된 데이터 및 대칭키 전송

마지막으로, 암호화된 데이터와 암호화된 대칭 키를 서버에 전송합니다. 암호화된 대칭 키는 비대칭 암호화를 사용하여 서버의 공개 키로 암호화되었기 때문에, 오직 서버의 개인 키로만 복호화할 수 있습니다.

복호화

1. 대칭키 복호화

서버는 자신의 개인키를 사용하여 클라이언트로부터 받은 암호화된 대칭 키를 복호화합니다. 이 과정에서 서버는 비대칭 암호화로 암호화된 대칭 키를 자신의 개인 키를 통해 안전하게 복호화합니다.

 

2. 데이터 복호화

이제 서버는 복호화된 대칭 키를 사용하여 암호화된 데이터를 복호화합니다. 대칭 키 암호화 방식은 복호화 속도가 빠르고 효율적이므로, 서버는 대칭 키를 통해 데이터를 빠르게 복원할 수 있습니다.

 

사용 분야

하이브리드 암호화 방식은 SSL/TLS 프로토콜에서 중요한 역할을 합니다. 

 

SSL/TLS는 HTTPS에서 HTTP와 함께 동작하는 보안용 프로토콜로, 웹 사이트와 사용자 간의 데이터 전송을 안전하게 보호합니다. 이 프로토콜은 비대칭 키와 대칭 키 암호화를 결합하여, 초기 대칭 키(세션 키) 교환 시 강력한 보안을 제공하고, 이후 데이터 전송은 빠르고 효율적으로 처리할 수 있도록 합니다. 

 

정리

비대칭 키와 비대칭 키 암호화 방식은 각각의 고유한 장점과 단점을 지니고 있습니다. 대칭 키 암호화 방식은 빠른 처리 속도와 효율성을 제공하지만, 키 관리의 복잡성이 단점입니다. 반면, 비대칭키 암호화 방식은 강력한 보안성을 제공하지만, 상대적으로 느린 속도가 단점입니다. 

 

이러한 두 가지 방식을 결합한 하이브리드 암호화 방식은 이들의 장점을 최대한 활용하여 효율적이고 안전한 데이터 보호를 실현합니다. 하이브리드 암호화 방식은 대칭 키의 빠른 처리 속도와 비대칭 키의 강력한 보안성을 결합하여, 데이터 전송의 안전성을 높이는 데 큰 역할을 하고 있습니다.