[바미] Node 내장 암호화 모듈 Crypto에 대해 알아보자!

비밀번호를 단순히 평문으로 데이터베이스에 저장하는 것은 범죄와 다름 없습니다.

데이터베이스가 해킹 당하는 순간 고객들의 비밀번호가 그대로 해커의 손에 넘어가게 되는 것이죠.

(데이터베이스가 해킹 당하지 않는 것이 최선..)

그렇기 때문에 비밀번호 암호화로 안전장치를 만들어 놓는 것입니다.

암호화의 방법은 단방향 암호화와 양방향 암호화 두가지가 있습니다.

먼저 단방향 암호화에 대해서 알아보겠습니다.

단방향 암호화

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비밀번호는 보통 단방향 암호화를 사용합니다.

단방향 암호화는 복호화 할 수 없는 암호화 방식입니다.

복호화는 암호화된 문자열을 암호화 되기전의 평문으로 되돌려 놓는 것을 의미합니다.

그러므로 단방향 암호화를 사용하게 되면 원래 문자열이 무엇인지 알 수 없습니다.

Q: 왜 비밀번호 저장을 단방향 암호화로 할까요?

A: 고객의 비밀번호를 굳이 복호화할 이유가 없기 때문입니다.

Q: 복호화가 되어있지 않으면 비교는 어떻게하나요?

A: 기존에 데이터베이스에 저장된 암호화된 비밀번호와 로그인할 때 입력받은 비밀번호를 단방향 암호화를 통해 비교하면 됩니다.

즉 기존의 비밀번호는 어디에도 저장되지 않고 암호화 된 문자열로만 비교하는 방법입니다.

단방향 암호화는 해시 알고리즘을 사용합니다. 해시는 임의의 크기를 가진 문자열을 고정된 길이의 다른 문자열로 변경하는 것을 말합니다.

예를 들어서 zqxwce라는 문자열과 asdf라는 문자열을 해시 알고리즘을 사용한다면 고정된 길이(6개로 가정) pmonib와 lkjhgf로 바꾸는 방식입니다.

입력된 문자열의 길이가 다르지만, 해시알고리즘으로 변경된 문자열의 길이는 6개로 고정되어 있습니다.

해시함수를 어떻게 쓰는지 알아보겠습니다.

먼저 crypto의 method와 property에 대해서 알아보겠습니다.

• createHash(algorithm[,options]): 사용할 해시 알고리즘을 입력합니다. md5, sha1, sha256, sha512등이 가능합니다.
• update(data[,inputEncoding]): 변환할 문자열을 입력합니다.
• digest([encoding]): 인코딩할 알고리즘을 넣어줍니다. base64, hex, latin1이 주로 사용됩니다. 변환된 문자열을 반환합니다.

const crypto = require('crypto')

const password = 'qpmz0192'
const password2 = '2910zmpq'

const base64crypto = password => {
    console.log(crypto.createHash('sha512').update(password).digest('base64'))
}

base64crypto(password)
base64crypto(password2)

위 부분을 실행 시키게 되면

password는
IviAr3rKdKyLCJSx2t3G2OtyBrdtGRnXBeXbvC7Fmxgy9f1207ZpK7nQfMrmZR0elxkmvaBZ+z9BOyzo40GPEQ==
password2는
P0G+Ft+ax+enRlv+3V2KmA1oVHA2W+kKDCAET9os0Ql1s9Wk8ivmDrQ6hbMRJKiBjSVRcmlNtON27Yyu9xge2A==

위와 같이 나오게 됩니다.

이렇게 해시화만 사용하면 위험할 수도 있습니다.

단방향 해시 함수의 문제점

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동일한 문자열이 항상 같은 암호화된 문자열을 갖는다면

해커가 많은 암호화된 문자열을 가지고 원본 문자열을 찾거나 동일한 효과의 문자열을 찾을 수 있습니다.

이와 같은 암호화된 문자열(다이제스트)의 목록을 레인보우 테이블이라고 합니다.

이 문제점을 해결하기 위해선 salting과 key stretching을 사용하여 보완할 수 있습니다.

기존 문자열에 덧 붙이는 임의의 문자열을 salt라고 합니다.

기존 문자열에 salt를 덧붙여 다이제스트를 생성하는 것을 salting이라고 합니다.

기존 문자열의 다이제스트를 생성하고 생성된 다이제스트를 통해 다시 다이제스트를 생성하는 방법을 키 스트레칭이라고 합니다.

이렇게 하면 입력된 패스워드를 동일한 횟수 만큼 해시화 해야 입력한 패스워드와 암호화된 패스워드 일치여부를 확인할 수 있습니다.

crypto에서는 randomBytes, pbkdf2라는 메소드로 지원하고 있습니다.

const upgradeBase64crypto = password => {
    crypto.randomBytes(64, (err, buf) => {
        const salt = buf.toString('base64')
        crypto.pbkdf2(password, salt, 100, 64, 'sha512', (err, key) =>{
            console.log(key.toString('base64'))
        })
    })
}

upgradeBase64crypto(password)
upgradeBase64crypto(password2)

위 처럼 upgradeBase64crypto라는 함수의 randomBytes 메소드에서 64바이트 길이의 임의의 문자열(salt)을 생성합니다.

pbkdf2 메소드에서는 순서대로 비밀번호, salt, 반복 횟수, 출력될 바이트 수, 해시 알고리즘을 parameter로 받아서 처리합니다.

위 예제는 키스트링을 100번 반복하는 예제입니다.

실행결과는

UASaKTAjm46exaPsXN9W1JXF++AtJNQGkpPWqIfAfZQu1X1p4gfpRCseIxQyUErTBgSctSJyyGv7sLzMnzEUhA==
1fyLd3zGHaiug80tNvbcS1yW/wDTJJZIGT7lwkUh04hUWIrgzspeD14aAn8z9iPwaEwNus9TyaYqN6Jrg1BK6A==
neBI6ejXbwnUPhAm5fCHfNZtBkIDIyZBpKxn9XYhobzJSYKUlSc2hxeb7jvy5kjNTiUJHGAmYBcHXTnjXkkfkQ==
G8dCveDRh3fjmtDnLHySQFbiqAkvkWH2rj8U344qM1mT4Uzw8xMXcthNUfl2NuDx87YUn2twH7veeHeXUuQdIQ==

이렇게 나오게 됩니다. pbkdf2는 간단하게 사용할 수 있지만 bcrypt나 scrypt보다 취약하기 때문에 더 나은 보안이 필요할 경우에 사용하면 됩니다.

• 실행할때 마다 값이 다르게 출력되는 이유는 randomBytes를 통해서 salt의 값이 매번 변경이 됩니다. 이점 유의하세요.
• bcrypt
  패스워드 저장을 목적으로 설계 되었다.
  
  openBSD에서 기본 암호 인증 메커니즘으로 사용되고 있다. 단 입력값이 72byte인 제약이 있다.
• scrypt
  pbkdf2와 유사하게 솔팅과 키스트레칭을 반복하며, 다이제스트를 생성할 때 메모리 오버헤드를 갖게끔 설계되어 있어서 억지기법공격을 시도할 때 병렬화 처리가 어렵다.

2. 양방향 암호화

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양방향 암호화에는 대칭형 암호화와 비대칭형 암호화가 있습니다.

양방향 암호화는 암호화된 문자열을 기존 문자열로 복호화 할 수 있는 암호화 기법입니다.

암호화 된 문자열을 복호화 하기 위해선 암호화 할 때 사용했던 키와 같은 것을 사용해야 합니다.

암호화에 사용되는 메소드

• createCipher(algorithm, key[,options]): 암호화 알고리즘과 key를 넣어 줍니다. 예시에서는 암호화 알고리즘은 'des'를 입력하였습니다.
• encrypt.update(data[,inputEncoding][,outputEncoding]): 암호화 할 문자열과 문자열의 인코딩, 출력 문자열의 인코딩을 입력합니다.
• encrypt.final([outputEncoding]): 출력된 문자열의 인코딩을 입력합니다.

복호화에 사용되는 메소드

• createDecipher(algorithm, key[,options]): 복호화 할때 사용하는 메소드입니다. 암호화에 사용했던 알고리즘과 key를 입력합니다.
• decode.update(data[,inputEncoding][,outputEncoding]): 암호화된 문자열, 그 문자열의 인코딩, 복호화 할 인코딩을 순서대로 입력합니다.
• decode.final[outputEncoding]): 복호화 결과의 인코딩을 입력합니다.

const key = 'gracefulife'

const cipher = (password, key) => {
    const encrypt = crypto.createCipher('des', key)
    const encryptResult = encrypt.update(password, 'utf8', 'base64')
        + encrypt.final('base64')
    console.log(encryptResult)
    return encryptResult
}

const decipher = (password, key) => {
    const decode = crypto.createDecipher('des', key)
    const decodeResult = decode.update(password, 'base64', 'utf8')
        + decode.final('utf8')
    console.log(decodeResult)
}

const encrypt = cipher(password, key)
decipher(encrypt, key)
const encrypt2 = cipher(password2, key)
decipher(encrypt2, key)

password와 password2의 값은 단방향 암호화에서 사용했던 값과 동일합니다.

실행해 보면

dzzmUb9NevZXKjSIZiZbHQ==
qpmz0192
vPwzzznk4gezbixB1Fr9wA==
2910zmpq

위와 같이 나오게 됩니다.

암호화 됬던 문자열이 정상적으로 기존의 문자열로 복호화 되는 모습을 볼 수 있습니다.

더 자세한 사항은 노드 공식문서의 crypto를 참고 하시면 될 것 같습니다.

reference

• 참고자료
• 암호와 알고리즘
• ZeroCho crypto모듈