[Network]공개키와 비밀키 요점 간단 정리!

공개키와 비밀키란? 암호화의 핵심 개념

데이터 보안은 현대 사회에서 매우 중요한 요소이며, 특히 인터넷에서 안전한 통신을 위해 암호화 기술이 필수적이다. 암호화 방식 중 비대칭 키 암호화는 두 개의 키를 사용하여 데이터를 보호하는데, 이를 공개키(Public Key)와 비밀키(Private Key)라고 한다. 이번 글에서는 공개키와 비밀키의 개념, 역할, 차이점, 그리고 주요 활용 사례까지 자세히 살펴보겠다.

1. 공개키와 비밀키란?

공개키와 비밀키는 비대칭 키 암호화(Asymmetric Encryption) 방식에서 사용되는 두 개의 키이다.

1. 공개키(Public Key)
   • 누구에게나 공개할 수 있는 키로, 데이터를 암호화하는 데 사용된다.
   • 비밀키와 짝을 이루며, 공개키로 암호화된 데이터는 비밀키로만 복호화할 수 있다.
2. 비밀키(Private Key)
   • 소유자만이 알고 있어야 하는 키로, 데이터를 복호화하는 데 사용된다.
   • 비밀키로 서명한 데이터는 공개키로 검증할 수 있다.

이러한 공개키와 비밀키의 조합을 통해 데이터 기밀성(Confidentiality), 무결성(Integrity), 인증(Authentication), 부인 방지(Non-repudiation)를 보장할 수 있다.

2. 공개키와 비밀키의 차이점

공개키와 비밀키는 역할과 사용 방식에서 차이가 있다. 다음 표는 두 개념을 비교한 것이다.

구분	공개키 (Public Key)	비밀키 (Private Key)
역할	데이터를 암호화 또는 서명 검증	데이터를 복호화 또는 서명 생성
접근 가능 여부	누구나 접근 가능	소유자만 접근 가능
암호화 방식	비밀키로 복호화할 수 있도록 암호화	공개키로 검증할 수 있도록 서명 생성
사용 목적	기밀성 유지 및 서명 검증	복호화 및 디지털 서명 생성
보안 요구사항	유출되어도 문제없지만 신뢰성을 보장해야 함	절대 유출되어서는 안 됨

3. 공개키와 비밀키의 암호화 과정

공개키 암호화 방식은 데이터를 보호하는 데 두 개의 키를 사용한다. 암호화 과정은 다음과 같다.

1. 암호화 과정
   • 송신자는 수신자의 공개키를 사용하여 메시지를 암호화한다.
   • 암호화된 메시지는 네트워크를 통해 전송된다.
2. 복호화 과정
   • 수신자는 자신의 비밀키를 사용하여 암호화된 메시지를 복호화한다.

공개키 암호화 방식을 사용하면, 데이터가 중간에 가로채지더라도 비밀키 없이는 해독할 수 없기 때문에 보안성이 높아진다.

4. 공개키 기반 암호화의 주요 알고리즘

비대칭 키 암호화에서 사용되는 대표적인 알고리즘은 다음과 같다.

알고리즘	설명	특징
RSA	가장 널리 사용되는 공개키 암호화 알고리즘	키 길이가 길수록 보안이 강하지만 속도가 느림
ECC	타원 곡선을 이용한 암호화 방식	RSA보다 짧은 키로 같은 보안 수준 제공
Diffie-Hellman	비대칭 키를 이용한 키 교환 프로토콜	직접 암호화에 사용되지는 않으며, 보안 채널을 구축하는 데 사용

5. 공개키와 비밀키의 활용 사례

공개키와 비밀키는 다양한 보안 시스템에서 사용되며, 대표적인 활용 사례는 다음과 같다.

1. SSL/TLS 보안 통신
   • HTTPS 프로토콜에서 SSL/TLS 인증서를 사용하여 웹사이트와 클라이언트 간 암호화된 통신을 제공한다.
   • 웹사이트의 공개키를 사용하여 브라우저가 데이터를 암호화하고, 서버는 비밀키로 복호화한다.
2. 디지털 서명(Digital Signature)
   • 문서나 파일이 위변조되지 않았음을 증명하는 데 사용된다.
   • 송신자가 비밀키로 서명하면, 수신자는 공개키로 서명을 검증할 수 있다.
3. 전자 서명 및 블록체인
   • 블록체인 기술에서는 트랜잭션을 서명하고 검증하는 과정에서 공개키와 비밀키를 사용한다.
   • 사용자는 자신의 비밀키로 서명하고, 네트워크는 공개키를 이용해 이를 검증한다.
4. SSH(Secure Shell) 인증
   • 서버와 클라이언트 간 안전한 원격 연결을 제공한다.
   • 사용자는 자신의 비밀키를 이용하여 서버에 로그인하고, 서버는 공개키를 사용해 인증을 수행한다.

6. 공개키와 비밀키 사용 시 보안 고려 사항

1. 비밀키 보호
   • 비밀키는 절대 유출되지 않도록 보관해야 하며, 안전한 환경에서 저장해야 한다.
   • 비밀번호로 암호화된 저장소 또는 HSM(Hardware Security Module)과 같은 보안 장치를 이용할 수 있다.
2. 공개키의 신뢰성 검증
   • 공개키가 변조되지 않았음을 보장하기 위해 신뢰할 수 있는 기관(CA, 인증기관)의 인증서를 사용하는 것이 중요하다.
3. 키 길이 및 암호 강도 고려
   • RSA의 경우 2048비트 이상의 키를 사용해야 하며, ECC의 경우 256비트 이상의 키를 사용하는 것이 보안성을 유지하는 데 적절하다.

7. 공개키와 비밀키 사용 시 장점과 단점

공개키 암호화 방식은 보안성이 높지만, 속도와 키 관리 측면에서 단점이 있다.

항목	장점	단점
보안성	비밀키를 공유하지 않아도 되므로 보안성이 높음	키 길이가 길수록 연산 속도가 느려질 수 있음
사용 편의성	공개키는 누구나 사용할 수 있어 배포가 쉬움	비밀키 관리가 중요하며, 유출될 경우 보안이 취약해짐
확장성	다수의 사용자와 안전하게 통신 가능	대량의 데이터를 암호화하는 데 비효율적

8. 간단 요약

1. 공개키는 누구나 사용할 수 있으며 데이터를 암호화하는 데 사용되지만, 비밀키는 소유자만 알고 있어야 하며 복호화에 사용된다.
2. RSA, ECC, Diffie-Hellman 등 다양한 알고리즘이 공개키 암호화 방식으로 사용되며, SSL/TLS, 디지털 서명, 블록체인 등에서 활용된다.
3. 보안 강화를 위해 비밀키를 안전하게 보호하고, 키 길이와 신뢰할 수 있는 인증서를 사용하는 것이 중요하다.