[컴퓨터 보안] 이메일 보안

이메일의 특성

• 수신자에게 도달할 때까지 여러 호스트를 거침
• 엽서와 같이 이메일의 내용이 노출됨
• 전송 도중에 얼마든지 도청/변조될 가능성이 있음

이메일 보안

PGP

• Pretty Good Privacy
• 인터넷에서 사용되는 이메일 보안 도구
• 보내려는 내용을 암호화함으로써 키가 있어야만 내용 확인 가능
• 엽서가 아닌 밀봉된 봉투에 넣어서 보냄
• 기밀성, 인증, 무결성, 부인방지 기능 지원

PGP 보안 서비스

인증

• 송신측
  • 메시지 m에 해시 알고리즘 SHA을 적용하여 해시 코드값 h(m)을 생성
  • 송신자의 개인키로 RSA 암호 알고리즘을 동작시켜 해시 코드값을 암호화하여 전자서명을 만듦 (RSA(h(m)))
  • 메시지에 전자서명을 압축하여 전송함 (ZIP)
• 수신측
  • 수신받은 압축을 풀고 메시지와 전자서명을 얻음
  • 메시지 m에 해시 알고리즘 SHA을 적용하여 해시 코드값 h(m)을 생성
  • 송신자의 공개키로 RSA 암호 알고리즘을 동작시켜 전자서명을 복호화하여 해시 코드값 h(m)을 얻음
  • 두 해시 코드값을 비교하여 인증함
• SHA와 DSA 또는 RSA의 결합은 효과적인 전자서명 기법을 제공

기밀성

• 송신측
  • 메시지를 압축하고 IDEA 대칭키 암호 알고리즘으로 암호화함 (IDEA(ZIP(m)))
  • 수신자 공개키로 RSA 암호 알고리즘을 동작시켜 비밀키를 암호화함 (RSA(ks))
  • 암호화된 메시지 IDEA(ZIP(m))과 암호화된 비밀키 RSA(ks)를 전송함
  • 비밀키는 매 전송마다 새로 생성하는 세션키
• 수신측
  • 수신자 개인키로 RSA 암호 알고리즘을 동작시켜 RSA(ks)를 복호화함 (ks)
  • 비밀키 ks로 IDEA 알고리즘을 동작시켜 IDEA(ZIP(m))을 복호화하여 평문을 얻음
• 메시지 암호화를 위해 TDEA, AES 또는 IDEA 사용
• 일회용 세션키를 사용함으로써 안전성 강화
• 세션키 분배를 위해 ElGamal 또는 RSA 알고리즘 사용

기밀성과 인증

• 두 가지 서비스를 같은 메시지에 사용
• 전자서명 -> 압축 -> 암호화 순서

압축

• 파일 저장과 이메일 전송의 두 가지 경우에 대해 공간 절약
• 압축 알고리즘은 ZIP 사용
• 서명과 암호화 사이 단계에서 압축
• 압축된 메시지가 원래의 평문보다 더 작은 중복성을 가짐

이메일 호환성

• PGP가 사용되면 전송되는 블록의 일부는 암호화됨
  • 인증 서비스만 사용하면 해시 코드가 암호화되고, 기밀성 서비스를 사용하면 메시지와 서명문이 암호화됨
• 아스키 문자 블록만 사용하는 이메일 시스템과 호환을 위해 암호화된 8비트 코드를 아스키 문자 흐름으로 변환하는 기수 64 변환 기법 사용
  • 데이터를 6비트 단위로 나눠 각 6비트를 하나의 문자로 표현하여 세 바이트가 네 문자로 변환됨

기능	알고리즘	설명
인증	SHA, DSA, RSA	- 메시지 해시코드 생성 - 해시코드를 서명
기밀성	TDEA, AES, IDEA ElGamal, RSA	- 세션키로 메시지를 암호화 - 세션키 암호화
압축	ZIP	- 메시지 압축
이메일 호환성	기수 64 변환	- ASCII 부호로 변환

PGP 전송 과정

송신자

• 인증이 필요하면 평문의 해시코드를 사용하여 서명을 생성
• 평문과 서명 모두를 압축
• 기밀성이 요구되면 압축된 블록을 암호화하고, ElGamal이나 RSA로 암호화된 세션키를 첨부
• 최종적으로 전체 블록을 기수 64 형식으로 변환

수신자

• 전송받은 블록을 기수 64 형식에서 2진 형식으로 변환
• 블록이 암호화되어 있으면 세션키를 복구하여 블록을 복호화
• 압축을 해제
• 메시지가 서명되어 있으면 서명으로부터 해시코드를 복구하고 자신이 계산한 해시코드와 비교하여 인증

PGP 메시지 형식

PGP에서 사용되는 키

키 이름	알고리즘	용도
세션키	TDEA, AES, IDEA	- 송신할 메시지를 암호화 - 수신한 암호화된 메시지를 복호화 - 한 번만 사용되고 랜덤하게 생성
공개키	RSA 등	- 메시지와 함께 전송할 세션키를 암호화 - 수신한 전자서명 검증
개인키	RSA 등	- 전자서명 생성 - 수신한 암호화된 세션키를 복호화
암호구문	TDEA, AES, IDEA	- 키 링에 저장할 개인키를 암호화 - 키 링에 저장된 암호화된 개인키를 복호화

PGP의 키 링 구조

• 송수신자의 키 ID
  • 공개키마다 키 ID를 연관시킴
  • 기밀성과 인증을 제공하는 모든 PGP 메시지에 포함
• 개인키 링, 공개키 링 자료구조
  • 개인키 링: 사용자가 소유하는 공개키/개인키 쌍을 저장
  • 공개키 링: 사용자에게 알려진 다른 사용자의 공개키를 저장

PGP의 신뢰고리

사람 사이의 신뢰를 공개키와 연관시킨 신뢰망 방식으로, 부정한 공개키 사용에 대한 대책으로 이용

1. A는 B의 공개키에 서명
2. A와 C, A와 D는 서로 잘 알고 공개키가 틀림없이 본인의 것으로 알고 있음
3. C와 D는 잘 모르는 B의 공개키를 처음 수신받았지만, 잘 아는 A의 서명이 있어 이 공개키는 틀림없이 B의 것으로 판단할 수 있음

S/MIME

• Secure/Multipurpose Internet Mail Extension
• 인터넷 이메일 표준인 MIME의 보안기능을 강화하기 위해 공개키 암호기술을 적용한 것
• S/MIME의 목표로 암호화, 전자서명, 사용용이성, 융통성, 상호운용성 등이 있음

MIME

• 멀티미디어 이메일의 표현에 대한 표준
• 이메일에 의해 일어날 수 있는 콘텐츠 타입의 형식을 변형으로부터 보호하기 위한 형태로 바꾸어주는 전달 부호화를 정의

타입	서브타입
Text	Plain, Enriched
Multipart	Mixed, Parallel, Alternative, Digest
Message	RFC 822, Partial, External-body
Image	jpeg, gif
Video	mpeg
Audio	Basic
Application	Postscript, octet-stream

SMTP

• 전통적인 이메일 형식 표준
• 일반적으로 텍스트 기반의 이메일에 이용
  • 7비트 기반 텍스트만 지원
  • 실행 파일이나 이진 파일을 보낼 수 없음
• 메시지는 봉투와 콘텐츠로 구성됨
  • 봉투: 배달을 위해 필요한 모든 메시지
  • 콘텐츠: 수신자에게 전달될 객체(헤더, 바디)