[파이썬] 소켓 통신의 데이터 암호화

04 Sep 2023

python

소켓 통신이란?

소켓 통신은 네트워크를 통해 컴퓨터들끼리 데이터를 주고받는 방법입니다. 컴퓨터나 모바일 기기들은 소켓을 이용하여 서로 통신하며, 데이터를 주고받을 수 있습니다. 소켓은 IP 주소와 포트 번호를 이용하여 서로 통신하는데, 클라이언트와 서버의 역할로 나뉩니다.

데이터 암호화의 필요성

소켓 통신을 통해 주고받는 데이터는 네트워크를 통해 노출되기 쉽기 때문에 보안이 필요합니다. 암호화는 데이터를 암호화하여 해독이 어렵게 만드는 방법으로, 데이터의 안전한 전송을 보장합니다. 암호화된 데이터는 해독 키를 가지고 있으면 복호화할 수 있습니다.

소켓 통신의 데이터 암호화 방법

파이썬에서 소켓 통신을 이용하여 데이터를 암호화하는 방법은 여러 가지가 있습니다. 이 중에서 대표적인 방법은 비대칭키 암호화와 대칭키 암호화입니다.

비대칭키 암호화

비대칭키 암호화는 공개키와 개인키를 사용하여 데이터를 암호화 및 복호화하는 방법입니다. 이 중에서 RSA 알고리즘이 대표적입니다. 공개키는 암호화에 사용되며, 개인키는 복호화에 사용됩니다. 데이터를 보낼 측은 수신측의 공개키로 데이터를 암호화하여 전송하며, 수신측은 개인키로 복호화하여 데이터를 읽을 수 있습니다.

import socket
from Crypto.PublicKey import RSA
from Crypto.Cipher import PKCS1_OAEP

# RSA key pair 생성
key = RSA.generate(2048)

# 공개키 및 개인키 추출
public_key = key.publickey().export_key()
private_key = key.export_key()

# 서버 소켓 생성 및 연결
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server_socket.bind(('localhost', 5000))
server_socket.listen()

# 클라이언트 연결 수락
client_socket, addr = server_socket.accept()

# 클라이언트에게 공개키 전송
client_socket.send(public_key)

# 암호화할 데이터
data = b'Hello, World!'

# 공개키로 데이터 암호화
cipher = PKCS1_OAEP.new(RSA.import_key(public_key))
encrypted_data = cipher.encrypt(data)

# 암호화된 데이터 전송
client_socket.send(encrypted_data)

# 소켓 통신 종료
client_socket.close()
server_socket.close()

대칭키 암호화

대칭키 암호화는 동일한 키로 데이터를 암호화 및 복호화하는 방법입니다. 대표적인 대칭키 알고리즘으로는 AES가 있습니다. 암호화와 복호화에 동일한 키를 사용하기 때문에 키를 안전하게 공유해야 합니다.

import socket
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Random import get_random_bytes

# 16바이트(128비트)의 임의의 키 생성
key = get_random_bytes(16)

# 서버 소켓 생성 및 연결
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server_socket.bind(('localhost', 5000))
server_socket.listen()

# 클라이언트 연결 수락
client_socket, addr = server_socket.accept()

# 암호화할 데이터
data = b'Hello, World!'

# 암호화용 알고리즘 생성
cipher = AES.new(key, AES.MODE_EAX)

# nonce 생성
nonce = cipher.nonce

# 데이터를 암호화하여 전송
encrypted_data, tag = cipher.encrypt_and_digest(data)
client_socket.send(nonce + tag + encrypted_data)

# 소켓 통신 종료
client_socket.close()
server_socket.close()

마무리

소켓 통신의 데이터 암호화는 데이터의 안전한 전송을 위해 중요한 요소입니다. 파이썬에서는 비대칭키 암호화와 대칭키 암호화를 이용하여 데이터를 암호화할 수 있습니다. 암호화된 데이터는 올바른 키를 갖는 사용자만 해독할 수 있으므로 데이터의 보안을 강화할 수 있습니다.