인증 (Authentication)

핵심 개념

인증(Authentication)은 메시지의 송신자를 검증하고, 메시지가 변조되지 않았음을 증명하는 암호학적 기법이다. 암호화(Encryption)가 수신자를 제한(기밀성)하는 것이라면, 인증은 송신자를 검증(무결성)하는 것이다.

기능	Encryption	Authentication
목적	수신자 제한	송신자 검증
보장	기밀성 (Confidentiality)	무결성 (Integrity)

동작 원리

Hash Function

메시지 m을 고정 크기 해시값 H(m)으로 변환하는 함수이다. Message Digest라고도 한다.

핵심 특성:

• 충돌 저항성: H(m) = H(m’)인 m’ =/= m을 찾기가 사실상 불가능
• 단방향성: H(m)에서 원본 m을 역산 불가능

주요 알고리즘:

알고리즘	비트 수	상태
MD5	128-bit	취약, 사용 금지
SHA-1	160-bit	취약
SHA-256 / SHA-3	256-bit+	현재 권장

Hash만으로 부족한 이유

[Hash만 사용할 경우]
송신자: m + H(m) 전송
   → 공격자가 m을 m'로 수정
   → H(m')를 재계산하여 함께 전송
   → 수신자는 변조를 탐지할 수 없음!

H(m) 자체를 인증해야 한다. 이를 위해 MAC 또는 Digital Signature를 사용한다.

MAC (Message Authentication Code)

대칭 키 기반 인증 방식이다. 송신자와 수신자가 동일한 비밀 키 k를 공유한다.

[MAC 흐름]
송신자: a = S_k(H(m))     ← 키 k로 인증자 생성
송신자: m + a 전송
수신자: V_k(m, a)          ← 키 k로 검증 (true/false)

• S: K → (M → A) — 인증자 생성 함수
• V: K → (M x A → {true, false}) — 검증 함수
• 키 k를 가진 사람만 생성/검증 가능

Digital Signature

비대칭 키 기반 인증 방식이다. 서명은 개인 키로, 검증은 공개 키로 수행한다.

[RSA Digital Signature]
서명: a = H(m)^ks mod N     ← 개인 키(ks)로 서명
검증: a^kv mod N == H(m)?   ← 공개 키(kv)로 검증

• ks (Private/Signing key): 서명 생성
• kv (Public/Verification key): 서명 검증
• 핵심: 누구나 검증 가능 (MAC과의 가장 큰 차이)

MAC vs Digital Signature

특성	MAC	Digital Signature
키	대칭 (공유)	비대칭 (개인/공개)
검증자	키 보유자만	누구나
부인 방지	불가	가능
용도	세션 무결성	코드 서명, 계약서

비유하면, MAC은 공유 도장(두 사람만 확인 가능)이고, Digital Signature는 개인 도장(누구나 진위 확인 가능)이다.

Nonrepudiation (부인 방지)

Digital Signature의 핵심 응용이다. 서명자가 나중에 “나는 서명하지 않았다”고 주장할 수 없다. 전자 계약, 코드 서명 등에 활용된다.

예시

소프트웨어 배포 시 코드 서명 시나리오:

1. 개발사가 소프트웨어의 해시값을 계산
2. 해시값을 개인 키로 서명하여 Digital Signature 생성
3. 소프트웨어 + 서명을 함께 배포
4. 사용자가 공개 키로 서명을 검증
5. 서명이 유효하면 → 변조되지 않았고, 실제 개발사가 배포한 것임을 확신

관련 개념

• 비대칭 암호화 (Asymmetric Encryption)
• 공격 유형 (Attack Types)
• 코드 인젝션 (Code Injection)