RSA 암호화를 통한 전자서명 구현

증권사 프로젝트를 하면서 비대칭키 암호화 방식을 이용한 전자서명 메커니즘을 구현해야 하는 일이 생겼다.

대칭키 암호화만 쓰다가 비대칭키라.. 어떻게 이게 되는거지 싶었다.

 

사실 아직도 이해가 안가는 부분이 좀 많긴 한데,

이것저것 시도해보면서 구현은 성공해서 정리를 좀 하려고 한다.

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나는 비대칭키 암호화 알고리즘으로 RSA 를 선택했다.

비대칭키 암호화 방식의 대표적인 방식 중 하나였기 때문에, 레퍼런스가 많을 것으로 생각하고 선정했다.

 

여하튼, 먼저 RSA 암호화에 사용할 공개 키와 개인 키를 생성해준다.

var publicKey	: SecKey?
var privateKey	: SecKey?

let keyPairAttr: [NSString: Any] = [
	kSecAttrKeyType: kSecAttrKeyTypeRSA,
	kSecAttrKeySizeInBits: 2048 as NSObject
]

let statusCode = SecKeyGeneratePair(keyPairAttr as CFDictionary, &publicKey, &privateKey)

if statusCode != noErr {
	print("Key generate success")
} else {
	print("Key generate fail")
}

먼저 생성하고자 하는 키의 정보를 Dictionary 형태로 정의해준다.

샘플 코드에 작성한 kSecAttrKeyType, kSecAttrKeySizeInBits 는 필수 값이고 이외 옵션들은 선택사항이다.

생성한 키를 키체인에 저장, 구분을 위한 Tag 지정들 여러 옵션들이 있으니 필요하다면 공식 문서를 읽어보자.

 

https://developer.apple.com/documentation/security/1395339-seckeygeneratepair/

SecKeyGeneratePair(_:_:_:) | Apple Developer Documentation

 

나는 RSA 암호화를 구현해야 하기 때문에 RSA 키 타입으로 지정, 키의 크기는 최대값인 2048 비트로 설정해줬다.

그리고 SecKeyGeneratePair 를 실행되며 리턴된 OSStatus 로 키 쌍 생성 유무를 체크해주면 된다.

 

문제없이 생성되었다면, 이제 키 쌍을 저장해야 하는데 공개 키를 서버에 보내야 했기 때문에 String 형태로 변경해줬다.

func keyToString(key : SecKey) -> String? {
	var error : Unmanaged<CFError>?
	let keyData : CFData? = SecKeyCopyExternalRepresentation(key, &error)
    
	guard error == nil else {
		debugPrint(error)
		// do something when failed represent key
		return nil
	}
    
	let keyString = (keyData as Data).base64EncodedString()
	print(keyString)
    
	return keyString
}

 

SecKeyCopyExternalRepresentation 은 SecKey 타입으로 되어있는 키들을 CFData 로 변환해준다.

이렇게 변환된 키를 Base64 로 인코딩하여 String 형태로 변환해주고 이후 서버에 보내서 저장을 해줬다.

 

이제는 서버에 인증을 받기 위한 데이터를 만드는 작업이 필요한데,

내가 초반에 생각했던 건 개인 키로 특정 데이터를 암호화하여 서버에서 복호화를 통해 인증하면 될 줄 알았다.

 

그런데, 개인 키로 암호화를 아무리 시도 해 봐도 오류가 나서 되게 패닉에 빠져있었는데

키 생성 할 때 주는 옵션들을 잘 살펴보면, 따로 설정해주지 않는 이상 개인 키로 암호화는 불가하게 디폴트 설정이 되어있다..!

 

그리고 그걸 떠나서 애초에 암호화 하는 함수와 서명을 하는 함수가 따로 나누어져 있다.

"서명 = 암호화" 로 생각하고 있던게 잘못 된 생각이였던 것...

https://developer.apple.com/documentation/security/1643957-seckeycreateencrypteddata

https://developer.apple.com/documentation/security/1643916-seckeycreatesignature

그리고 공식 문서 설명에도 암호화 함수는 using a public key 서명 함수는 using a private key

라고 적혀있었다...

 

여하튼, 이렇게 알아낸 SecKeyCreateSignature 함수를 사용해서 개인 키를 사용한 서명 데이터를 만들었다.

func sign(data : Data, privateKey : Data) -> String? {
	let keyPairAttr: [NSString: Any] = [
		kSecAttrKeyType: kSecAttrKeyTypeRSA,
		kSecAttrKeyClass: kSecAttrKeyClassPrivate
	]
	var error : Unmanaged<CFError>?
    
	guard let secKey = SecKeyCreateWithData(privateKey as CFData, keyPairAttr as CFDictionary, &error) else {
		debugPrint(error)
		// do something when failed create private key
		return nil
	}
    
	guard let signData = SecKeyCreateSignature(secKey, .rsaSignatureMessagePKCS1v15SHA256, data as CFData, &error) else {
		debugPrint(error)
		// do something when failed signing data
		return nil
	}
    
	let signDataString = (signData as Data).base64EncodedString()
	print(signDataString)
    
	return signDataString
}

Dictionary 형태로 가져오려는 키의 정보를 정의하고, SecKeyCreateWithData 함수를 통해 개인 키를 가져온다.

그리고 SecKeyCreateSignature 함수를 사용하여 데이터를 서명할 수 있는데,

두 번째 파라미터는 SecKeyAlgorithm 타입이다.

 

여기서 digest 와 message 두 개로 갈리는데 이게 무슨 차이인지 헷갈려서 조금 찾아봤다.

https://developer.apple.com/documentation/security/certificate_key_and_trust_services/keys/signing_and_verifying

서명하고자 하는 데이터가 이미 해싱 알고리즘으로 digest (해시 값) 로 변환되어 있다면 digest,

일반 문자열 같은 데이터라면 message 를 사용하면 되는 것 같다.

 

뒤에 붙은 해싱 알고리즘은 내가 사용하고자 하는 해싱 알고리즘일테고,

만약 digest 를 사용한다면 당연하게도 내가 가지고 있는 해시 값을 생성할 때 사용한 알고리즘을 넣어야 하겠지..?

 

이렇게 해서 서명된 데이터가 나오면 Base64 로 인코딩 하여 String 으로 변환해서 리턴해줬다.

데이터를 서버로 보내서 검증하고 결과를 Response 받으면 전자서명 구현은 끝이다.

 

서버 쪽 작업은 Java로 했는데 이건 다음 글로 적던,,, 시간이 나면 정리를 해야겠다.

그리고 글을 쓰면서 깨달은건데, Apple 문서에 서명하는 과정에 대해 잘 정리 된 문서가 있었다. ( 자발적 삽질... )

서명 뿐만 아니라 검증하는 방법도 정리가 되어 있는 것 같으니 더 궁금한게 있다면 요 문서를 봐도 괜찮을 것 같다.

 

https://developer.apple.com/documentation/security/certificate_key_and_trust_services/keys/signing_and_verifying