암호화된 컬럼의 검색에 대해

Question

안녕하세요 현재 ASP.NET Core를 공부 중인 백엔드 개발자 지망생입니다.다름이 아니라, 사용자 데이터에 대한 암호화 작업에서 위와 같은 고민이 있어 이렇게 질문을 올리게 되었습니다. 현재 ORM (EntityFramework Core)을 사용해, DB에 접근하고 있으며, 입력되는 정보 중 일부를 ValueConverter를 이용해 대칭키 암호화(AES256 GCM모드)를 적용하고 있습니다.(참고한 자료는 여기에 첨부합니다. https://www.tabsoverspaces.com/233708-using-value-converter-for-custom-encryption-of-field-on-entity-framework-core-2-1 ) 기획 단계에서 이메일 주소 또한 개인정보로 분류하여 암호화하였는데,문제는 이 정보가 회원가입 시 중복검사 항목에 해당된다는 점입니다.매 암호화 작업마다 Nonce(IV)를 무작위로 생성하여 암호화하기 때문에입력 정보를 암호화해도 이전과 같은 값이 나오지 않습니다. 모든 암호화의 수행이 어플리케이션에서 이뤄지기때문에 사전에 컬럼을 복호화해서검색하는 것은 현재로서는 불가능해보입니다. 이게 아니라고 한다면테이블 전체를 어플리케이션으로 쿼리해서 복호화 한 다음에 검색을 해야한다는 얘기가 되는데이건 좀 현실적으로 말이 안되는 얘기더라구요... 지금까지 생각해본 방안으로는 암호문 앞에 원본의 해시값을 첨부하여 대조하는 방법이 최선이라고생각합니다만, 이게 코드도 깔끔하게 안나오고 데이터도 괜히 길어집니다. 조금 더 나은 방법은 없는 지, 혹시 실무에 계신 분들이 있다면 어떤 방법으로 이 문제를 해결하고 계신지 여쭙고싶습니다. 주변에 개발하시는 분도 없고, 학생신분으로 계속 혼자 공부하다보니, 가끔 이게 정말로맞는 건가 싶기도 하고, 실제 업무에서는 어떻게 해결하는 지 알 수 없으니까실무경험에 대한 열망이 점점 더 커지는 것 같네요. ㅠㅅㅠ 감사합니다. &#43; 암호화 키 관리를 어떻게 하고 계신지도 같이 조언을 받을 수 있으면 정말 좋겠습니다^^;

esrse · Answer

이메일을 hash한 컬럼을 추가하시고, 사용자가 새로 입력한 이메일을 hash한 뒤에 같은 값이 있는지 조회해봄으로써 중복검사를 할 수 있습니다.hash 알고리즘은 sha256, md5, sha1, murmurhash3 등이 있으니 적절한 걸로 사용하시면 됩니다.

지붕뚫고높이차 · Answer

IV 를 랜덤으로 하는 이유가 궁금하네요.

지붕뚫고높이차 · Answer

아. GCM 모드때문에 IV 가 랜덤이네요. GCM 은 네트워크 통산에서 발생할 수 있는중간자 공격을 방어하기 위해 사용합니다. 똑같은 이메일을 전송하더라도같은 정보로 안보이게 하기 위함이죠. GCM 쓰지 마시고 CBC 쓰세요. 두번째로 비밀키와 비밀키를 사용한 연산은보호된다는 가정하에 대칭키 암호화를 사용합니다. HSM 같은 장비를 사용하는게 최선의 방법이지만암호화 키가 보관되고암호화가 수행되는 장소를 물리적으로 분리하고접근제어를 하는 방식으로도 관리합니다. 그런데 비밀키를 잘 관리하는건 정보보안의 물리/관리 영역이라개발관점에선 AES/CBC 정도만 신경써도 괜찮습니다. 암호화 관련 문의에 댓글을 달다보면같은말을 반복하는 느낌이 드네요. ㅎㅎㅎ

E5presso · Answer

위의 두 분 모두 말씀 너무 감사합니다. 다만, 현재 작성 중인 프로젝트가 어떤 기획의도를 가진 어플리케이션보다는 솔루션에 가깝다보니 어느 컬럼이 암호화될 지 사전에 지정하는 데에는 무리가 있어보입니다. 컬럼이 추가되고 스키마가 변경되는 것이 어플리케이션 입장에서 DB 의존도를 높이게 되는게 아닌가 싶고요. 아무래도 ORM 만을 사용해서 DB를 제어하려다보니 이래저래 제약사항이 많은 것 같습니다 ㅠㅠ 키 관리 및 이에 수반되는 모든 일련의 암호화 과정을 API 호출로 제공하는 서비스를 기획하고 있습니다. 기획의 대부분은 Crypteron의 CipherDB를 참고하고 있구요.

E5presso · Answer

CBC모드라도 IV를 랜덤으로 지정해야 키 유추 가능성을 더 낮출 수 있는 것으로 알고 있습니다. 혹시 제가 잘못 알고 있는걸까요?

지붕뚫고높이차 · Answer

암호문만 가지고 키는 절대로 알지 못하는건 아실테고 평문과 암호문의 집합을 가지고 있어도 수학적으로 키를 유추하기 어렵도록 설계 되어 있습니다.(어렵다는 건 불가능하다는 이야기 입니다.) 물론 IV 를 랜덤으로 하는건평문과 암호문 집합 자체를 수집하지 못하게 하는건 맞지만수학적으로 이미 안전성이 보장된 암호화 알고리즘을 사용하고 있기 때문에 의미없다 보시면 됩니다. 그래도 공부하시는 입장이니KISA 홈페이지에서 대칭키 암호화 알고리즘의 안전성에 대해 찾아보시고공격방법인 COA, KPA, CPA, CCA 키워드도 확인해 보세요.

암호화된 컬럼의 검색에 대해

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