SQL 데이터베이스에서 암호화 사용

코드에서 getEncryptionKey() 메서드를 호출하면 매개 변수로 암호를 전달합니다. 암호는 암호화 키의 기준으로 사용됩니다. 이 디자인에서는 사용자만 아는 정보를 사용하여 암호를 아는 사용자만 데이터베이스의 데이터에 액세스할 수 있게 합니다. 공격자가 컴퓨터에서 사용자의 계정에 액세스하더라도 암호를 모르면 데이터베이스에 침투할 수 없습니다. 보안을 극대화하기 위해 응용 프로그램에서 암호를 저장하지 않습니다.

응용 프로그램의 코드는 EncryptionKeyGenerator 인스턴스를 만들고 해당 getEncryptionKey() 메서드를 호출하여 사용자가 입력한 암호를 인수(이 예제에서는 password 변수)로 전달합니다.

var keyGenerator:EncryptionKeyGenerator = new EncryptionKeyGenerator(); 
var encryptionKey:ByteArray = keyGenerator.getEncryptionKey(password);

getEncryptionKey() 메서드가 호출될 때 EncryptionKeyGenerator 클래스가 수행하는 첫 번째 단계는 사용자가 입력한 암호가 강력한 암호 요구 사항을 충족하는지 검사하는 것입니다. EncryptionKeyGenerator 클래스는 8 - 32자 길이의 문자를 요구합니다. 암호에는 대문자와 소문자가 섞여 있고 하나 이상의 숫자 또는 심볼 문자가 포함되어 있어야 합니다.

이 패턴을 확인하는 일반 표현식은 STRONG_PASSWORD_PATTERN 이라는 상수로 정의됩니다.

private static const STRONG_PASSWORD_PATTERN:RegExp = /(?=^.{8,32}$)((?=.*\d)|(?=.*\W+))(?![.\n])(?=.*[A-Z])(?=.*[a-z]).*$/;

암호를 검사하는 코드는 EncryptionKeyGenerator 클래스의 validateStrongPassword() 메서드에 있습니다. 코드는 다음과 같습니다.

public function vaidateStrongPassword(password:String):Boolean 
{ 
    if (password == null || password.length <= 0) 
    { 
        return false; 
    } 
     
    return STRONG_PASSWORD_PATTERN.test(password)) 
}

내부적으로 getEncryptionKey() 메서드는 EncryptionKeyGenerator 클래스의 validateStrongPassword() 메서드를 호출하고 암호가 유효하지 않을 경우 예외를 발생시킵니다. validateStrongPassword() 메서드는 공용 메서드이므로 코드에서 응용 프로그램 코드가 getEncryptionKey() 메서드를 호출하지 않고 암호를 검사해도 오류가 발생하지 않습니다.

이 프로세스의 뒷부분에서는 암호의 길이가 256비트여야 합니다. 각 사용자에게 정확히 256비트(32자)인 암호를 입력하게 하는 대신 이 코드에서는 암호 문자를 반복하여 더 긴 암호를 만듭니다.

getEncryptionKey() 메서드는 concatenatePassword() 메서드를 호출하여 긴 암호를 만드는 작업을 수행합니다.

var concatenatedPassword:String = concatenatePassword(password);

다음은 concatenatePassword() 메서드의 코드입니다.

private function concatenatePassword(pwd:String):String 
{ 
    var len:int = pwd.length; 
    var targetLength:int = 32; 
     
    if (len == targetLength) 
    { 
        return pwd; 
    } 
     
    var repetitions:int = Math.floor(targetLength / len); 
    var excess:int = targetLength % len; 
     
    var result:String = ""; 
     
    for (var i:uint = 0; i < repetitions; i++) 
    { 
        result += pwd; 
    } 
     
    result += pwd.substr(0, excess); 
     
    return result; 
}

암호가 256비트 미만이면 코드는 암호를 암호 자체와 연결하여 256비트로 만듭니다. 길이가 정확히 처리되지 않으면 마지막 반복이 짧아져 정확히 256비트에 맞춥니다.

다음 단계는 이후의 단계에서 암호와 결합되는 256비트 솔트 값을 가져오는 것입니다. 솔트 는 사용자가 입력한 값에 추가하거나 결합하여 암호를 형성하는 임의의 값입니다. 솔트와 암호를 함께 사용하면 사용자가 실제 단어나 일반 용어를 암호로 선택하더라도 시스템에서 사용하는 암호와 솔트 조합은 임의의 값이 됩니다. 이렇게 하면 공격자가 단어 목록을 사용하여 암호를 추측하려고 하는 사전 공격(Dictionary Attack)을 방지할 수 있습니다. 또한 솔트 값을 생성하여 암호화된 로컬 저장소에 저장하면 이 값이 데이터베이스 파일이 있는 시스템의 사용자 계정에 연결됩니다.

응용 프로그램이 getEncryptionKey() 메서드를 처음으로 호출하면 코드에서 임의의 256비트 솔트 값을 생성합니다. 그렇지 않은 경우에는 코드에서 암호화된 로컬 저장소의 솔트 값을 로드합니다.

솔트는 salt 라는 변수에 저장됩니다. 코드는 암호화된 로컬 저장소에서 솔트를 로드하려고 시도하여 이미 솔트를 생성했는지 확인합니다.

var salt:ByteArray = EncryptedLocalStore.getItem(saltKey); 
if (salt == null) 
{ 
    salt = makeSalt(); 
    EncryptedLocalStore.setItem(saltKey, salt); 
}

코드에서 새 솔트 값을 만들 경우 makeSalt() 메서드가 임의의 256비트 값을 생성합니다. 이 값은 결과적으로 암호화된 로컬 저장소에 저장되므로 ByteArray 객체로 생성됩니다. makeSalt() 메서드는 Math.random() 메서드를 사용하여 값을 임의로 생성합니다. Math.random() 메서드는 256비트를 한 번에 생성할 수 없습니다. 대신 루프를 사용하여 Math.random() 을 여덟 번 호출합니다. 호출할 때마다 0에서 4294967295(최대 단위 값) 사이의 임의의 단위 값이 생성됩니다. 한 단위에서 정확히 32비트를 사용하므로 단위 값은 편의를 위해 사용됩니다. 여덟 개의 단위 값을 ByteArray에 쓰면 256비트 값이 생성됩디다. 다음은 makeSalt() 메서드의 코드입니다.

private function makeSalt():ByteArray 
{ 
    var result:ByteArray = new ByteArray; 
     
    for (var i:uint = 0; i < 8; i++) 
    { 
        result.writeUnsignedInt(Math.round(Math.random() * uint.MAX_VALUE)); 
    } 
     
    return result; 
}

코드에서 솔트를 암호화된 로컬 저장소(ELS)에 저장하거나 ELS에서 솔트를 검색하려면 솔트가 저장된 String 키가 필요합니다. 이 키를 모르면 솔트 값을 검색할 수 없습니다. 즉, 이 키를 모를 경우 데이터베이스를 다시 열 때마다 암호화 키를 다시 생성할 수 없습니다. 기본적으로 EncryptionKeyGenerator는 상수 SALT_ELS_KEY 에 사전 정의된 ELS 키를 사용합니다. 기본 키를 사용하는 대신 응용 프로그램 코드에서 getEncryptionKey() 메서드 호출에 사용할 ELS 키를 지정할 수도 있습니다. 기본 솔트 ELS 키 또는 응용 프로그램에서 지정한 솔트 ELS 키는 saltKey 라는 변수로 저장됩니다. 앞에 나온 것처럼 해당 변수가 EncryptedLocalStore.setItem() 및 EncryptedLocalStore.getItem() 에 대한 호출에 사용됩니다.

이제 코드에는 256비트 암호와 256비트 솔트 값이 있습니다. 그 다음에 코드에서는 비트 XOR 작업을 사용하여 연결된 암호와 솔트를 하나의 값으로 결합합니다. 그런 다음 사용 가능한 전체 문자 범위의 문자로 구성된 256비트 암호를 만듭니다. 이 원칙이 적용되기는 하지만 실제 암호 입력은 주로 영숫자로 구성됩니다. 이렇게 높은 임의성으로 사용 가능한 암호 집합이 커지기 때문에 사용자가 길고 복잡한 암호를 입력하지 않아도 됩니다.

XOR 작업의 결과는 unhashedKey 변수에 저장됩니다. 두 값에 대한 비트 XOR을 수행하는 실제 프로세스는 xorBytes() 메서드에서 일어납니다:

var unhashedKey:ByteArray = xorBytes(concatenatedPassword, salt);

비트 XOR 연산자( ^ )는 두 단위 값을 가져와서 하나의 단위 값을 반환합니다. 하나의 단위 값은 32비트로 구성됩니다. xorBytes() 메서드에 인수로 전달되는 입력 값은 String(암호) 및 ByteArray(솔트)입니다. 따라서 코드에서는 루프를 사용하여 각 입력에서 한 번에 32비트를 추출하고 XOR 연산자를 사용하여 결합합니다.

private function xorBytes(passwordString:String, salt:ByteArray):ByteArray 
{ 
    var result:ByteArray = new ByteArray(); 
     
    for (var i:uint = 0; i < 32; i += 4) 
    { 
        // ... 
    } 
     
    return result; 
}

루프 내에서 먼저 32비트(4바이트)가 passwordString 매개 변수에서 추출됩니다. 이러한 비트는 추출된 후 두 부분으로 이루어진 프로세스에서 단위( o1 )로 변환됩니다. 먼저 charCodeAt() 메서드는 각 문자의 숫자 값을 가져옵니다. 그런 다음 비트 왼쪽 시프트 연산자( << )를 사용하여 해당 값을 단위의 적절한 위치로 이동하고 이동된 값을 o1 에 추가합니다. 예를 들어 첫 번째 문자( i )는 비트 왼쪽 시프트 연산자( << )를 사용하여 24비트 왼쪽으로 이동하고 o1 에 할당하여 첫 번째 8비트가 됩니다. 두 번째 문자 (i + 1 )는 왼쪽으로 16비트 이동하고 결과를 o1 에 추가하여 두 번째 8비트가 됩니다. 세 번째 및 네 번째 문자 값도 같은 방식으로 추가됩니다.

        // ... 
         
        // Extract 4 bytes from the password string and convert to a uint 
        var o1:uint = passwordString.charCodeAt(i) << 24; 
        o1 += passwordString.charCodeAt(i + 1) << 16; 
        o1 += passwordString.charCodeAt(i + 2) << 8; 
        o1 += passwordString.charCodeAt(i + 3); 
         
        // ...

이제 o1 변수에는 passwordString 매개 변수의 32비트가 들어 있습니다. 다음으로 readUnsignedInt() 메서드를 호출하여 salt 매개 변수에서 32비트를 추출합니다. 32비트는 uint 변수 o2 에 저장됩니다.

        // ... 
         
        salt.position = i; 
        var o2:uint = salt.readUnsignedInt(); 
         
        // ...

마지막으로 XOR 연산자를 사용하여 이 두 32비트(uint) 값을 결합하고 그 결과를 result 라는 ByteArray에 씁니다.

        // ... 
         
        var xor:uint = o1 ^ o2; 
        result.writeUnsignedInt(xor); 
        // ...

루프가 완료되면 XOR 결과를 포함하는 ByteArray가 반환됩니다.

        // ... 
    } 
     
    return result; 
}

연결된 암호와 솔트가 결합되면 다음 단계로 이 값을 SHA-256 해시 알고리즘으로 해시하여 보안을 강화합니다. 값을 해시하면 공격자가 값을 리버스 엔지니어링하기 더 어렵게 만듭니다.

이제 코드에는 솔트가 결합된 연결된 암호를 포함하는 unhashedKey 라는 ByteArray가 있습니다. ActionScript 3.0 기본 라이브러리(as3corelib) 프로젝트에는 com.adobe.crypto 패키지에 SHA256 클래스가 포함되어 있습니다. 이 클래스에는 ByteArray에 대한 SHA-256 해시를 수행하고 256비트 해시 결과를 포함하는 String을 16진수로 반환하는 SHA256.hashBytes() 메서드가 있습니다. EncryptionKeyGenerator 클래스는 SHA256 클래스를 사용하여 키를 해시합니다.

var hashedKey:String = SHA256.hashBytes(unhashedKey);

암호화 키는 길이가 정확히 16바이트(128비트)인 ByteArray여야 합니다. SHA-256 해시 알고리즘의 결과는 항상 길이가 256비트입니다. 따라서 마지막 단계에서는 해시된 결과에서 128비트를 선택하여 실제 암호화 키로 사용합니다.

EncryptionKeyGenerator 클래스에서는 generateEncryptionKey() 메서드를 호출하여 키를 128비트로 줄입니다. 그런 다음 이 메서드 결과를 getEncryptionKey() 메서드의 결과로 반환합니다.

var encryptionKey:ByteArray = generateEncryptionKey(hashedKey); 
return encryptionKey;

첫 번째 128비트를 암호화 키로 사용할 필요는 없습니다. 임의이 지점에서 시작하는 비트 범위를 선택할 수도 있고 하나씩 걸러서 비트를 선택할 수도 있고 그 밖에 다양한 방법으로 비트를 선택할 수 있습니다. 중요한 점은 코드에서 128개의 고유한 비트를 선택하고 이 동일한 128비트가 매번 사용된다는 것입니다.

generateEncryptionKey() 메서드에서는 18번째 바이트에서 시작되는 비트 범위를 암호화 키로 사용합니다. 앞에서 설명한 대로 SHA256 클래스는 256비트 해시가 포함된 String을 16진수로 반환합니다. 128비트의 단일 블록은 너무 많은 바이트여서 ByteArray에 한 번에 추가할 수 없습니다. 따라서 코드에서는 for 루프를 사용하여 16진수 String에서 문자를 추출하고 이를 실제 숫자 값으로 변환한 다음 ByteArray에 추가합니다. SHA-256 결과 String은 길이가 64자입니다. 128비트 범위는 String의 32자와 동일하므로 각 문자는 4비트를 나타냅니다. ByteArray에 추가할 수 있는 가장 작은 데이터 단위는 1바이트(8비트)이며, 이는 hash String에 있는 두 문자에 해당합니다. 따라서 루프는 0에서 31(32자)까지 2자씩 증가하여 계산합니다.

루프 내에서 코드는 먼저 현재 문자 쌍의 시작 위치를 결정합니다. 원하는 범위가 인덱스 위치 17(18번째 바이트)의 문자에서 시작되므로 position 변수는 현재 반복기 값( i )에 17을 더한 값으로 할당됩니다. 코드에서는 String 객체의 substr() 메서드를 사용하여 현재 위치에서 두 문자를 추출합니다. 이러한 문자는 hex 변수에 저장됩니다. 그런 다음 코드에서는 parseInt() 메서드를 사용하여 hex String을 10진수 정수 값으로 변환합니다. 그리고 이 값을 int 변수 byte 에 저장합니다. 마지막으로 코드에서는 byte 의 값을 writeByte() 메서드를 사용하여 result ByteArray에 추가합니다. 루프가 완료되면 result ByteArray는 16바이트를 포함하게 되며 데이터베이스 암호화 키로 사용할 수 있습니다.

private function generateEncryptionKey(hash:String):ByteArray 
{ 
    var result:ByteArray = new ByteArray(); 
     
    for (var i:uint = 0; i < 32; i += 2) 
    { 
        var position:uint = i + 17; 
        var hex:String = hash.substr(position, 2); 
        var byte:int = parseInt(hex, 16); 
        result.writeByte(byte); 
    } 
     
    return result; 
}