전기전자/정보통신

日経 NETWORK_2606호 (p34-37)

Part 3 전자서명
공개키 암호의 응용
발신자의 신원을 어떻게 보증할 것인가

공개키 암호가 가진 3가지 기능 가운데 기본이 되는 기밀성 확보와 키 공유에 대해서는 Part 2에서 설명했다. 여기서는 공개키 암호의 중요한 응용 기술로서, 통신 상대방을 인증하는 데 사용하는 전자서명에 대해 설명한다.

-- 발신자가 본인인지 여부를 인증한다 --
서명은 원래 현실 사회에서 사용되어 온 본인 인증 방식이다. 일본에서는 도장을, 서구에서는 서명을 흔히 사용한다. 도장은 각각 인영(印影)이 다르기 때문에 해당 인영의 도장을 소유한 사람은 본인뿐이라고 판단할 수 있다. 즉 소유에 기반한 인증이라고 할 수 있다. 한편 서명은 사람마다 필체가 다르다는 점을 이용한다. 이는 생체인증의 일종으로 볼 수 있다.

이러한 인증 방식을 컴퓨터 통신에서 이용할 수 있도록 만든 것이 전자서명이다. 메시지가 ‘올바른 발신자’로부터 전송됐는지를 확인​하는 데 사용된다.

전자서명에는 또 하나, 변조 탐지라는 역할도 있다. 이는 도장을 이용해 문서에 간인​을 찍는 것에 해당한다고 할 수 있다.

-- 해시값으로 생성 --
그렇다면 전자서명의 구체적인 구조를 살펴보자. 먼저 메시지의 해시값을 생성한다. 해시 함수를 이용해 메시지의 길이를 일정한 길이로 맞춤으로써 전자서명의 크기를 적절한 범위로 유지하기 위해서다.

이어서 개인키와 서명 알고리즘을 사용해 검증용 정보로서 전자서명을 생성한다. 이 전자서명과 메시지를 수신자에게 전송한다.

수신자도 먼저 해시 함수를 이용해 메시지의 해시값을 구한다. 발신자의 공개키와 계산한 해시값에 서명 검증 알고리즘을 적용해 서명을 검증한다.

검증 결과가 올바르면 다음 2가지를 알 수 있다. 하나는 발신자의 공개키를 이용해 검증했으므로 발신자가 해당 공개키의 보유자라는 것이다. 또 하나는 검증이 올바르게 이루어졌으므로 얻어진 해시값이 올바르며, 따라서 메시지가 변조되지 않았다는 것이다.

-- 전자 증명서가 별도로 필요 --
그렇다면 이것만으로 송신자가 올바른 사람이라고 인증할 수 있을까? 사실은 그렇지 않다. 전자서명을 통해 검증할 수 있는 것은 어디까지나 ‘발신자와 전자서명에 사용된 공개키를 보낸 사람이 동일하다’는 사실​에 불과하기 때문이다.

다시 말해, 본인을 사칭하는 다른 사람이 “이것이 제 공개키입니다”​라며 공개키를 보내고 그에 대응하는 개인키를 사용해 메시지를 전송하더라도 이를 구별할 수 없다. 따라서 필요한 것이 공개키의 정당성을 제3자가 보증하는 체계다. 여기서 등장하는 것이 전자 인증서​다.

전자 인증서는 인증기관(CA: Certificate Authority)​이 발급하는 것으로, 발신자의 공개키가 그 안에 기재돼 있다. 이를 통해 발신자가 보낸 공개키가 실제로 본인이 소유한 올바른 공개키라는 것을 인증기관이 보증한다. 전자 인증서에는 발신자의 공개키가 X.509 형식으로 기재돼 있기 때문에 수신자는 전자 인증서에서 공개키를 손쉽게 추출할 수 있다.

-- 인증기관이 정당성을 보증 --
다음 문제는 그 전자 인증서 자체의 정당성을 어떻게 보증하느냐는 것이다. 전자 인증서에는 인증기관이 자신의 개인키를 이용해 생성한 전자서명이 첨부돼 있다. 이 전자서명은 발신자의 공개키가 포함된 데이터를 메시지로 사용하기 때문에, 정당한 인증기관이 발급한 전자 인증서라면 발신자 공개키의 정당성도 보장된다.

다음으로 생각해야 할 것은 전자 인증서를 발급한 인증기관의 정당성이다. 즉 이용자는 인증기관이 생성한 전자서명이 올바른지 여부를 판단할 수 있어야 한다.

인증기관은 ‘루트 인증기관’을 최상위로 하는 체인 형태의 신뢰 관계​를 구축하고 있다. 이용자가 인증기관이 발급한 전자서명을 검증하려면 해당 인증기관의 전자 인증서가 필요하다. 이때 사용하는 전자 인증서는 검증하려는 인증기관보다 상위에 위치한 인증기관이 발급한다. 이러한 방식으로 신뢰 관계를 구축해 올라가면, 최종적으로 루트 인증기관에 도달하게 된다. 루트 인증기관은 자신보다 상위에 있는 인증기관이 존재하지 않기 때문에 자체 서명 전자 인증서​를 발급한다. 루트 인증기관의 공개키는OS(Operating System) 등에 미리 내장​돼 있다.

-- Let's Encrypt에서 인증서 취득 --
실제로 서버 인증서를 발급받는 과정을 통해 전자 인증서를 어떻게 취득하는지 확인해 보자.

여기서는 인증기관 중 하나인 Let's Encrypt​를 통해 전자 인증서를 취득한다. 이번에는 LAN(Local Area Network) 내에서 사용하는 웹 서버용 전자 인증서​를 취득하기 때문에 이용자 인증에는 DNS(Domain Name System) 서버에 등록한 레코드 정보​를 이용한다.

작업 단말의 OS(Operating System)는 Linux이며, Let's Encrypt의 전자 인증서를 관리하는 도구인 ‘Certbot’​을 사용하고 있다. Linux 명령줄에서 사용할 수 있는 도구다. 이 도구를 사용하면 전자 인증서를 발급에 맞춰서 암호화 키 생성도 함께 실행해 준다.

전자 인증서를 발급할 때 인증기관은 인증서 발급을 요청한 상대방의 정당성을 확인해야 한다. 이를 위해 DNS를 이용한다. certbot 명령을 통해 지정된 문자열을 상대방의 DNS에 등록하도록 함으로써 해당 도메인의 소유자(관리자)임을 확인​할 수 있는 것이다. 모든 절차가 완료되면 전자 인증서와 개인키 등이 자동으로 웹 서버에 설정된다.

 -- 끝 -- 
 

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닛케이 NETWORK_2606호 목차

특집1
・고전 암호부터 양자내성암호까지
처음부터 이해하는 암호

・Part 1 역사와 동향
기원전부터 이용 목적은 변하지 않았다 -- 기본 원리는 키와 알고리즘

・Part 2 공개키 암호
인터넷을 지탱하는 기반 기술 -- 먼저 수신 측에서 키 쌍을 생성

・Part 3 전자서명
공개키 암호의 응용 -- 발신자의 신원을 어떻게 보증할 것인가

・Part 4 TLS로 살펴보는 구현
인증과 키 공유에는 공개키 암호로 -- 본체는 대칭키 암호와 결합한 하이브리드 방식

뉴스로 이해하기
・NEWS close-up 1
사이버 대응 능력 강화법이 10월 시행

・NEWS close-up 2
아나부키하우징이 랜섬웨어 피해

・NEWS close-up 3
일본 총무성, 지방자치단체에 사이버 대책 ‘의무화’

・piyokango의 월간 시스템 장애
마쓰다병원에서 환자 정보 유출 가능성 -- 위탁업체가 실수를 1년 넘게 보고하지 않아

・월간 랜섬웨어 리포트
2026년 3월은 피해 증가세 진정 -- 동맹을 확대하는 ‘DragonForce’에 주목

현장을 알다
・당사자가 말한다! 장애에서 탈출하기
케이블 연결 중에 링크 이상 발생 -- 뜻밖의 장비가 가동 3년 만에 고장

・엔지니어의 면면
6G까지 내다보며 ‘미래상’을 그리다 -- 정량적 근거 마련이 성장을 위한 첫걸음
NTT도코모 네트워크본부 네트워크부 기술기획부문 통신망기획 담당 주임　이시이 겐타 씨

・인터넷은 왜 연결되는가
IP 주소 이해하기(후편)

・멀웨어 철저 해부
Linux를 노리는 멀웨어

특집2
・폐지 발언으로 주목
지방자치단체 네트워크의 ‘3계층 분리’를 이해한다

특별 리포트
・GitHub와 axios 등으로 피해 확산
‘보이지 않는 문자’를 이용하는 GlassWorm 공격이 위협으로

해부·국가의 기반 네트워크
・행정 네트워크를 ‘GSS’로 쇄신

기초부터 배우다
・전문가에게 묻는 비기너스 퀘스천
5G SA란 무엇인가?

・그림으로 보고 이해하는 네트워크 필수 키워드
QoS

・기타고 다쓰로의 테크놀로지 온고지신
다계층 방어의 의미가 어느새 달라져 있었다

・스퀘어

 -- 끝 --

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