SSL 통신 과정에서 서버-클라이언트 간 사용되는 비밀키는 캐싱이 되나요?

[korjun1993]

• 클라이언트가 동일한 서버에 다시 연결하려는 경우 이전에 생성된 SSL 세션을 재사용하나요?
• Keyword: 세션 재사용

[hoa0217]

[hoa0217]

SSL HandShake 정리

1. ClientHello

   1. 클라이언트가 서버에 연결을 시도하며 전송하는 패킷
   2. 주고받는 데이터는 아래와같다.
      • 클라이언트 측에서 생성한 랜덤 데이터 : 아래 4번 과정 참조
      • 클라이언트가 지원하는 암호화 방식들(Cipher Suite) : 클라이언트와 서버가 지원하는 암호화 방식이 서로 다를 수 있기 때문에 상호간에 어떤 암호화 방식을 사용할 것인지에 대한 협상을 해야 한다. 이 협상을 위해서 클라이언트 측에서는 자신이 사용할 수 있는 암호화 방식을 전송한다.
      • 세션 아이디 : 이미 SSL 핸드쉐이킹을 했다면 비용과 시간을 절약하기 위해서 기존의 세션을 재활용하게 되는데 이 때 사용할 연결에 대한 식별자를 서버 측으로 전송한다.

2. ServerHello

   1. ClientHello에 대한 서버의 응답.
      • 서버 측에서 생성한 랜덤 데이터 : 아래 4번 과정 참조
      • 서버가 선택한 클라이언트의 암호화 방식 : 클라이언트가 전달한 암호화 방식 중에서 서버 쪽에서도 사용할 수 있는 암호화 방식을 선택해서 클라이언트로 전달한다. 이로써 암호화 방식에 대한 협상이 종료되고 서버와 클라이언트는 이 암호화 방식을 이용해서 정보를 교환하게 된다.

3. Certificate, Server Hello Done

   1. Certificate : 서버는 자신의 SSL 인증서를 클라이언트에게 전달한다.
      1. 이 때 인증서 내부에는 서버의 공개키가 들어있다.
   2. Server Hello Done : 서버가 행동을 마쳤음을 전달한다.

4. Client Key Exchange

   1. 클라이언트는 서버의 인증서가 CA에 의해서 발급된 것인지를 확인하기 위해, 클라이언트에 내장된 CA 리스트를 확인하고, 클라이언트에 내장된 CA의 공개키를 이용해 인증서를 복호화한다.
      1. CA 리스트에 인증서가 없다면 사용자에게 경고 메시지를 출력한다.
      2. 복호화에 성공했다면 인증서는 CA의 개인키로 암호화된 문서임이 암시적으로 보증된 것이다. 인증서를 전송한 서버를 믿을 수 있게 된 것이다.
   2. 클라이언트는 2번을 통해서 받은 서버의 랜덤 데이터와 클라이언트가 생성한 랜덤 데이터를 조합해서 pre master secret라는 키를 생성한다.
      1. pre master secre는 세션 단계에서 데이터를 주고 받을 때 암호화하기 위해서 사용되는 대칭키이다. 이 값은 절대 3자에게 노출되어서는 안된다.
   3. (인증서에 내장된)서버의 공개키로 pre master secret 값을 암호화해서 서버로 전송하면 서버는 자신의 개인키로 안전하게 복호화 할 수 있다.
   4. 이로서 서버와 클라이언트 모두 pre master secret값을 공유하게 되었다. 그리고 모두 일련의 과정을 거쳐 pre master secret → master secret값으로 만든다.
      1. master secret는 session key를 생성하는데, 이 session key값을 이용해서 서버와 클라이언트는 대칭키 방식으로 데이터를 암호화한 후 주고 받는다.

5. ChangeCipherSpec / Finished

   • 클라이언트, 서버 모두 서로에게 보내는 패킷으로 교환할 정보를 모두 교환한 뒤, 통신할 준비가 다 되었음을 알리는 패킷이다.
   • 그리고 Finished Packet을 보내어 SSL Handshake를 종료한다.

6. 세션

   1. 서버와 클라이언트는 session key를 이용해 대칭키 방식으로 암호화하여 데이터를 주고 받는다.

      대칭키 방식을 사용하는 이유는? 공개키 방식은 많은 컴퓨터 파워를 사용하여 서버에 많은 접속자가 몰리면 큰 비용을 지불할 수 도 있기 때문

7. 세션종료

   1. 데이터 전송이 끝나면 SSL 통신이 끝났음을 서로에게 알려준다.
   2. 이 때 통신에서 사용한 대칭키인 session key는 폐기된다.

출처 :

• https://coding-start.tistory.com/208,
• https://aws-hyoh.tistory.com/39

궁금증 : session key가 폐기됐는데 어떻게 session key(대칭키)를 재사용한다는거야?

결론

• session Id를 ClientHello단계에서 클라이언트가 서버에게 전송한다.
• 이전 세션과 동일한 조건에서 session Id가 일치할 경우 이전에 생성된 파라미터를 재사용하여 session key(비대칭키)를 재사용할 수 있다!!!

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