암호화 기술 활용법 가이드

암호화 기본 개념

암호화란?

정의: 평문(원본 데이터)을 암호문으로 변환하여 인가되지 않은 자의 접근으로부터 정보를 보호하는 기술

암호화 목적

기밀성 (Confidentiality): 권한 없는 접근 차단
무결성 (Integrity): 데이터 변조 감지
인증 (Authentication): 송신자 신원 확인
부인방지 (Non-repudiation): 송신 사실 부정 방지

암호화 구분

대칭키 암호화 (Symmetric Encryption)

암호화와 복호화에 동일한 키 사용
빠른 속도, 대용량 데이터 처리 적합
키 배송 문제 존재

비대칭키 암호화 (Asymmetric Encryption)

공개키와 개인키 쌍 사용
키 배송 문제 해결, 디지털 서명 가능
느린 속도, 작은 데이터 처리 적합

해시 함수 (Hash Function)

일방향 함수, 복호화 불가능
고정 길이 출력 (다이제스트)
무결성 검증 및 패스워드 저장

대칭키 암호화

주요 알고리즘

AES (Advanced Encryption Standard)

현재 표준 대칭키 암호화 알고리즘
키 길이: 128, 192, 256비트
블록 크기: 128비트
정부, 금융권에서 널리 사용

DES/3DES (Data Encryption Standard)

구형 알고리즘, 보안 취약
DES: 56비트 키 (더 이상 사용 금지)
3DES: 168비트 키 (레거시 시스템에서만)

AES 모드

ECB (Electronic Codebook)

가장 단순한 모드
동일한 평문 블록 → 동일한 암호문
보안성 낮음, 실무 사용 금지

CBC (Cipher Block Chaining)

이전 암호문 블록과 XOR 연산
초기화 벡터 (IV) 필요
가장 일반적으로 사용

GCM (Galois/Counter Mode)

인증 암호화 모드
암호화와 동시에 무결성 검증
현대적 애플리케이션 권장

CTR (Counter Mode)

스트림 암호화 방식
병렬 처리 가능
IV 대신 카운터 사용

실무 활용 예시

파일 암호화

from cryptography.fernet import Fernet

# 키 생성
key = Fernet.generate_key()
cipher_suite = Fernet(key)

# 암호화
plaintext = b"중요한 데이터"
ciphertext = cipher_suite.encrypt(plaintext)

# 복호화
decrypted = cipher_suite.decrypt(ciphertext)

데이터베이스 필드 암호화

개인정보, 신용카드 번호 등
애플리케이션 레벨 암호화
투명한 데이터 암호화 (TDE) 활용

비대칭키 암호화

RSA (Rivest-Shamir-Adleman)

특징

가장 널리 사용되는 공개키 알고리즘
키 길이: 1024, 2048, 4096비트
2048비트 이상 권장

용도

디지털 서명
키 교환 (대칭키 암호화)
소량 데이터 암호화

실무 활용

from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import rsa, padding
from cryptography.hazmat.primitives import hashes

# 키 쌍 생성
private_key = rsa.generate_private_key(
    public_exponent=65537,
    key_size=2048
)
public_key = private_key.public_key()

# 암호화 (공개키 사용)
message = b"비밀 메시지"
ciphertext = public_key.encrypt(
    message,
    padding.OAEP(
        mgf=padding.MGF1(algorithm=hashes.SHA256()),
        algorithm=hashes.SHA256(),
        label=None
    )
)

# 복호화 (개인키 사용)
plaintext = private_key.decrypt(
    ciphertext,
    padding.OAEP(
        mgf=padding.MGF1(algorithm=hashes.SHA256()),
        algorithm=hashes.SHA256(),
        label=None
    )
)

ECC (Elliptic Curve Cryptography)

특징

RSA 대비 작은 키 크기로 동일한 보안 수준
모바일 환경에 적합
256비트 ECC ≈ 3072비트 RSA

용도

디지털 서명 (ECDSA)
키 교환 (ECDH)
블록체인, IoT 환경

해시 함수

주요 알고리즘

SHA-256 (Secure Hash Algorithm)

256비트 출력
현재 표준 해시 함수
블록체인에서 널리 사용

SHA-3

최신 해시 표준
Keccak 알고리즘 기반
SHA-2와 다른 구조

MD5/SHA-1 (사용 금지)

충돌 공격 취약점 발견
레거시 시스템에서만 제한적 사용

실무 활용

패스워드 해싱

import hashlib
import secrets

# Salt 생성
salt = secrets.token_bytes(32)

# 패스워드 해싱
password = "user_password"
password_hash = hashlib.pbkdf2_hmac(
    'sha256',
    password.encode('utf-8'),
    salt,
    100000  # 반복 횟수
)

파일 무결성 검증

def calculate_file_hash(filename):
    hash_sha256 = hashlib.sha256()
    with open(filename, "rb") as f:
        for chunk in iter(lambda: f.read(4096), b""):
            hash_sha256.update(chunk)
    return hash_sha256.hexdigest()

# 사용
file_hash = calculate_file_hash("important_file.pdf")

디지털 서명

동작 원리

서명 생성: 개인키로 메시지 해시값 서명
서명 검증: 공개키로 서명 검증
무결성 확인: 메시지 변조 여부 확인
인증: 서명자 신원 확인

PKI (Public Key Infrastructure)

구성 요소

CA (Certificate Authority): 인증서 발급 기관
인증서: 공개키와 신원 정보 결합
CRL (Certificate Revocation List): 폐기된 인증서 목록
OCSP (Online Certificate Status Protocol): 실시간 인증서 상태 확인

인증서 검증 과정

인증서 유효 기간 확인
CA 서명 검증
인증서 폐기 여부 확인
체인 검증 (루트 CA까지)

키 관리

키 생성

안전한 키 생성 요구사항

암호학적으로 안전한 난수 생성기 사용
충분한 키 길이 (AES-256, RSA-2048 이상)
예측 불가능한 엔트로피 확보

키 생성 도구

OpenSSL: 범용 암호화 도구
Hardware Security Module (HSM): 하드웨어 기반 키 생성
Cloud KMS: 클라우드 키 관리 서비스

키 저장 및 보호

키 저장 방법

소프트웨어: 파일 시스템, 데이터베이스
하드웨어: HSM, 스마트카드, USB 토큰
클라우드: AWS KMS, Azure Key Vault, GCP KMS

키 보호 기법

키 암호화 키 (KEK) 사용
키 분할 (Key Splitting)
임계값 스킴 (Threshold Scheme)
정기적인 키 순환 (Key Rotation)

키 생명주기 관리

키 상태 관리

생성 (Generation): 안전한 키 생성
배포 (Distribution): 안전한 키 전달
사용 (Usage): 용도별 키 사용
갱신 (Renewal): 주기적 키 교체
폐기 (Destruction): 안전한 키 삭제

실무 적용 시나리오

웹 애플리케이션 보안

HTTPS (TLS/SSL)

클라이언트-서버 간 통신 암호화
인증서 기반 서버 인증
대칭키와 비대칭키 조합 사용

세션 관리

세션 토큰 암호화
JWT (JSON Web Token) 서명
CSRF 토큰 보호

데이터베이스 암호화

저장 시 암호화 (Encryption at Rest)
전송 시 암호화 (Encryption in Transit)
컬럼 레벨 암호화

API 보안

API 키 관리

키 생성 및 배포
키 순환 정책
키 사용량 모니터링

OAuth 2.0 / OpenID Connect

토큰 기반 인증
JWT 서명 및 검증
Refresh Token 보안

클라우드 환경 암호화

AWS 암호화 서비스

KMS: 키 관리 서비스
CloudHSM: 하드웨어 보안 모듈
Certificate Manager: SSL/TLS 인증서 관리

Azure 암호화 서비스

Key Vault: 키, 비밀, 인증서 관리
Disk Encryption: 가상머신 디스크 암호화
Storage Service Encryption: 저장소 자동 암호화

Google Cloud 암호화

Cloud KMS: 키 관리
Cloud HSM: 하드웨어 보안
Envelope Encryption: 다층 암호화

모바일 앱 보안

앱 데이터 보호

로컬 데이터베이스 암호화
Keychain/Keystore 활용
앱 내 통신 암호화

바이오메트릭 인증

지문, 얼굴 인식 활용
Secure Enclave/TEE 보호
백업 인증 방법 제공

암호화 구현 모범 사례

보안 코딩 가이드라인

절대 하지 말아야 할 것

직접 암호화 알고리즘 구현 금지
하드코딩된 키 사용 금지
약한 알고리즘 사용 금지 (DES, MD5, SHA-1)
부적절한 난수 생성기 사용 금지

권장 사항

검증된 암호화 라이브러리 사용
최신 알고리즘과 키 길이 사용
정기적인 보안 업데이트
암호화 전문가 리뷰

성능 고려사항

암호화 성능 최적화

하드웨어 가속 활용 (AES-NI)
적절한 블록 크기 선택
병렬 처리 가능한 모드 사용
캐싱 전략 적용

성능 vs 보안 균형

사용 목적에 맞는 알고리즘 선택
네트워크 지연시간 고려
배터리 소모량 최적화 (모바일)

규정 준수

국내 법규

개인정보보호법: 개인정보 암호화 의무
정보통신망법: 정보보호 관리체계
전자금융거래법: 금융 데이터 보호

국제 표준

FIPS 140-2: 암호화 모듈 보안 요구사항
Common Criteria: 정보보안 제품 평가 기준
PCI DSS: 카드 정보 보호 표준

암호화 공격과 대응

주요 공격 유형

브루트 포스 공격

모든 가능한 키 시도
대응: 충분한 키 길이 사용

사이드 채널 공격

전력 소모, 실행 시간 분석
대응: 상수 시간 알고리즘 사용

중간자 공격 (MITM)

통신 채널 감청 및 조작
대응: 인증서 검증, 핀닝

양자 컴퓨터 위협

RSA, ECC 알고리즘 위험
대응: 양자 내성 암호화 연구

보안 사고 대응

키 노출 시 대응

즉시 키 폐기 및 차단
새로운 키 생성 및 배포
영향 범위 분석
보안 사고 보고

인증서 손상 시 대응

인증서 폐기 (CRL 등록)
새 인증서 발급
서비스 재구성
사용자 공지

미래 암호화 기술

양자 암호화

양자 키 분배 (QKD)

양자역학 원리 기반 키 교환
절대적 보안 보장
거리 제한, 높은 비용

동형 암호화

암호화된 상태에서 연산

데이터 복호화 없이 계산 수행
클라우드 컴퓨팅 보안 강화
성능 개선 필요

영지식 증명

정보 노출 없는 검증

비밀 정보 노출 없이 증명
블록체인, 인증 시스템 활용
zk-SNARKs, zk-STARKs

실무 체크리스트

암호화 구현 점검사항

[ ] 검증된 암호화 라이브러리 사용
[ ] 적절한 키 길이 적용 (AES-256, RSA-2048+)
[ ] 안전한 난수 생성기 사용
[ ] 키 하드코딩 없음
[ ] 정기적인 키 순환
[ ] 약한 알고리즘 제거 (DES, MD5, SHA-1)

키 관리 점검사항

[ ] 키 생성 정책 수립
[ ] 안전한 키 저장소 구축
[ ] 키 백업 및 복구 절차
[ ] 키 접근 권한 관리
[ ] 키 사용 모니터링
[ ] 키 폐기 절차 수립

보안 운영 점검사항

[ ] 정기적인 보안 업데이트
[ ] 암호화 성능 모니터링
[ ] 보안 사고 대응 계획
[ ] 규정 준수 확인
[ ] 직원 보안 교육
[ ] 외부 보안 감사

암호화는 정보보안의 핵심 기술이지만, 올바른 구현과 운영이 전제되어야 진정한 보안 효과를 얻을 수 있습니다.

'IT정보' 카테고리의 다른 글

기술 문서 작성법 가이드 (0)	2025.08.19
IT 거버넌스 구축법 알아보기 (2)	2025.08.19
개인정보보호법 준수 방법 알아보기 (5)	2025.08.19
AWS 서비스 활용 가이드 (2)	2025.08.19
클라우드 비용 최적화 가이드 (5)	2025.08.19

암호화 기술 활용법 가이드

암호화 기본 개념

암호화란?

암호화 구분

대칭키 암호화

주요 알고리즘

AES 모드

실무 활용 예시

비대칭키 암호화

RSA (Rivest-Shamir-Adleman)

ECC (Elliptic Curve Cryptography)

해시 함수

주요 알고리즘

실무 활용

디지털 서명

동작 원리

PKI (Public Key Infrastructure)

키 관리

키 생성

키 저장 및 보호

키 생명주기 관리

실무 적용 시나리오

웹 애플리케이션 보안

API 보안

클라우드 환경 암호화

모바일 앱 보안

암호화 구현 모범 사례

보안 코딩 가이드라인

성능 고려사항

규정 준수

암호화 공격과 대응

주요 공격 유형

보안 사고 대응

미래 암호화 기술

양자 암호화

동형 암호화

영지식 증명

실무 체크리스트

암호화 구현 점검사항

키 관리 점검사항

보안 운영 점검사항

'IT정보' 카테고리의 다른 글

관련글

티스토리툴바