Web Authentication API: 비밀번호 없는 로그인 구현을 위한 종합 가이드

오늘날의 디지털 환경에서 보안은 가장 중요합니다. 기존의 비밀번호 기반 인증 방식은 피싱, 무차별 대입 공격, 크리덴셜 스터핑과 같은 공격에 점점 더 취약해지고 있습니다. FIDO2 CTAP(Client to Authenticator Protocol)라고도 알려진 Web Authentication API(WebAuthn)는 현대적이고 안전하며 사용자 친화적인 대안인 비밀번호 없는 로그인을 제공합니다. 이 종합 가이드에서는 WebAuthn의 원칙, 이점, 그리고 웹 애플리케이션에 효과적으로 구현하는 방법을 안내합니다.

Web Authentication API(WebAuthn)란 무엇인가?

Web Authentication API(WebAuthn)는 웹사이트와 애플리케이션이 생체 인증(지문, 얼굴 인식), 하드웨어 보안 키(YubiKey, Titan 보안 키), 플랫폼 인증자(Windows Hello, macOS의 Touch ID)와 같은 강력한 인증 방법을 사용자 인증에 활용할 수 있도록 하는 웹 표준입니다. 이는 비밀번호를 더 안전하고 편리한 대안으로 대체하는 것을 목표로 하는 개방형 인증 표준인 FIDO2 프로젝트의 핵심 구성 요소입니다.

WebAuthn은 공개 키 암호화 원리에 따라 작동합니다. 서버에 비밀번호를 저장하는 대신, 암호화 키 쌍에 의존합니다. 즉, 사용자의 기기에 안전하게 저장된 개인 키와 웹사이트 또는 애플리케이션에 등록된 공개 키입니다. 사용자가 로그인을 시도할 때, 생체 인식 센서나 보안 키를 사용하여 로컬에서 인증하며, 이는 개인 키의 잠금을 해제하고 브라우저가 개인 키 자체를 전송하지 않고도 서버에 신원을 증명하는 서명된 어설션(assertion)을 생성하도록 합니다. 이 접근 방식은 비밀번호 관련 공격의 위험을 크게 줄여줍니다.

WebAuthn 구현의 이점

• 향상된 보안: WebAuthn은 비밀번호를 제거하여 피싱, 무차별 대입 공격, 크리덴셜 스터핑과 같은 비밀번호 기반 공격으로부터 애플리케이션을 보호합니다. 사용자의 기기를 떠나지 않는 개인 키 사용은 추가적인 보안 계층을 더합니다.
• 개선된 사용자 경험: 비밀번호 없는 로그인은 인증 과정을 단순화합니다. 사용자는 복잡한 비밀번호를 기억하고 입력할 필요 없이 생체 인증이나 보안 키를 사용하여 빠르고 쉽게 로그인할 수 있습니다. 이 간소화된 경험은 사용자 만족도와 참여도를 높일 수 있습니다.
• 피싱 저항성: WebAuthn 인증자는 웹사이트 또는 애플리케이션의 오리진(도메인)에 바인딩됩니다. 이는 공격자가 사기성 웹사이트에서 훔친 자격 증명을 사용하는 것을 방지하여 WebAuthn이 피싱 공격에 매우 강한 저항성을 갖게 합니다.
• 교차 플랫폼 호환성: WebAuthn은 모든 주요 브라우저와 운영체제에서 지원되므로 다양한 기기와 플랫폼에서 일관된 인증 경험을 보장합니다. 이러한 광범위한 호환성 덕분에 다양한 웹 애플리케이션에 적용 가능한 솔루션입니다.
• 규정 준수 및 표준화: 웹 표준인 WebAuthn은 조직이 보안 규정 및 업계 모범 사례를 준수하는 데 도움을 줍니다. 표준화는 다양한 인증자와 플랫폼 간의 상호 운용성을 보장합니다.
• 지원 비용 절감: 비밀번호를 제거함으로써 WebAuthn은 비밀번호 재설정, 계정 복구, 보안 침해와 관련된 지원 비용을 크게 줄일 수 있습니다.

WebAuthn의 핵심 개념

WebAuthn을 효과적으로 구현하려면 다음 핵심 개념을 이해하는 것이 중요합니다:

• 신뢰 당사자(Relying Party, RP): 인증을 위해 WebAuthn을 사용하는 웹사이트 또는 애플리케이션입니다. RP는 인증 프로세스를 시작하고 사용자의 신원을 확인하는 책임을 집니다.
• 인증자(Authenticator): 암호화 키를 생성 및 저장하고 인증 작업을 수행하는 하드웨어 또는 소프트웨어 구성 요소입니다. 예시로는 보안 키, 지문 인식기, 안면 인식 시스템이 있습니다.
• 공개 키 자격 증명(Public Key Credential): 사용자와 인증자에 연결된 암호화 키 쌍(공개 키와 개인 키)입니다. 공개 키는 신뢰 당사자의 서버에 저장되고 개인 키는 사용자의 인증자에 안전하게 저장됩니다.
• 증명(Attestation): 인증자가 자신의 유형과 기능에 대한 암호화 서명 정보를 신뢰 당사자에게 제공하는 프로세스입니다. 이를 통해 RP는 인증자의 진위와 신뢰성을 확인할 수 있습니다.
• 어설션(Assertion): 사용자의 신원을 신뢰 당사자에게 증명하기 위해 인증자가 생성하는 암호화 서명된 문장입니다. 어설션은 사용자의 공개 키 자격 증명과 연관된 개인 키를 기반으로 합니다.
• 사용자 검증(User Verification): 인증자가 인증 작업을 수행하기 전에 사용자의 존재와 동의를 확인하는 데 사용하는 방법입니다. 예시로는 지문 스캔, PIN 입력, 안면 인식이 있습니다.
• 사용자 존재 확인(User Presence): 사용자가 물리적으로 존재하며 인증자와 상호 작용하고 있음을 의미합니다(예: 보안 키 탭하기).

WebAuthn 구현: 단계별 가이드

WebAuthn 구현에는 몇 가지 주요 단계가 포함됩니다. 다음은 프로세스의 일반적인 개요입니다:

1. 등록 (자격 증명 생성)

신뢰 당사자에 새로운 인증자를 등록하는 과정입니다.

1. 사용자가 등록 시작: 사용자가 웹사이트나 애플리케이션에서 등록 절차를 시작합니다.
2. 신뢰 당사자가 챌린지 생성: 신뢰 당사자는 고유하고 암호학적으로 안전한 챌린지(임의의 데이터)를 생성하여 사용자 브라우저로 보냅니다. 이 챌린지는 재전송 공격을 방지하는 데 도움이 됩니다. RP는 또한 일반적으로 웹사이트의 도메인 이름인 신뢰 당사자 ID(RP ID)와 같은 정보를 제공합니다.
3. 브라우저가 인증자에 연결: 브라우저는 WebAuthn API를 사용하여 인증자에 연결합니다. 브라우저는 RP ID, 사용자 ID, 챌린지를 지정합니다.
4. 인증자가 키 쌍 생성: 인증자는 새로운 공개/개인 키 쌍을 생성합니다. 개인 키는 인증자 자체에 안전하게 저장됩니다.
5. 인증자가 데이터 서명: 인증자는 개인 키를 사용하여 챌린지(그리고 다른 데이터일 수 있음)에 서명합니다. 또한 인증자 자체에 대한 정보를 제공하는 증명 문장을 생성합니다.
6. 브라우저가 데이터를 신뢰 당사자에게 반환: 브라우저는 공개 키, 서명, 증명 문장을 신뢰 당사자에게 반환합니다.
7. 신뢰 당사자가 데이터 검증: 신뢰 당사자는 공개 키를 사용하여 서명을 확인하고 증명 문장을 확인하여 인증자가 신뢰할 수 있는지 확인합니다.
8. 신뢰 당사자가 공개 키 저장: 신뢰 당사자는 사용자의 계정과 연관된 공개 키를 저장합니다.

예시 (개념):

앨리스라는 사용자가 example.com에 자신의 YubiKey를 등록하고 싶어한다고 가정해 보겠습니다. 서버는 "A7x92BcDeF"와 같은 임의의 문자열을 생성하여 앨리스의 브라우저로 보냅니다. 그러면 브라우저는 YubiKey에게 키 쌍을 생성하고 해당 문자열에 서명하라고 지시합니다. YubiKey는 이를 수행하고 공개 키, 서명된 문자열, 그리고 자신에 대한 일부 정보를 반환합니다. 서버는 서명이 유효하고 YubiKey가 정품 장치인지 확인한 후 앨리스의 계정과 연관된 공개 키를 저장합니다.

2. 인증 (자격 증명 어설션)

등록된 인증자를 사용하여 사용자의 신원을 확인하는 과정입니다.

1. 사용자가 로그인 시작: 사용자가 웹사이트나 애플리케이션에서 로그인 절차를 시작합니다.
2. 신뢰 당사자가 챌린지 생성: 신뢰 당사자는 고유한 챌린지를 생성하여 사용자 브라우저로 보냅니다.
3. 브라우저가 인증자에 연결: 브라우저는 WebAuthn API를 사용하여 사용자의 계정과 연관된 인증자에 연결합니다.
4. 인증자가 챌린지 서명: 인증자는 사용자에게 검증(예: 지문, PIN)을 요청한 다음 개인 키를 사용하여 챌린지에 서명합니다.
5. 브라우저가 데이터를 신뢰 당사자에게 반환: 브라우저는 서명을 신뢰 당사자에게 반환합니다.
6. 신뢰 당사자가 서명 검증: 신뢰 당사자는 저장된 공개 키를 사용하여 서명을 확인합니다. 서명이 유효하면 사용자는 인증됩니다.

예시 (개념):

앨리스가 로그인하기 위해 example.com으로 돌아옵니다. 서버는 "G1h34IjKlM"과 같은 또 다른 임의의 문자열을 생성하여 앨리스의 브라우저로 보냅니다. 브라우저는 앨리스에게 YubiKey를 터치하라고 요청합니다. YubiKey는 앨리스의 존재를 확인한 후 새 문자열에 서명합니다. 서명은 서버로 다시 전송되고, 서버는 등록 중에 저장한 공개 키를 사용하여 이를 확인합니다. 서명이 일치하면 앨리스는 로그인됩니다.

코드 예제 (간소화된 JavaScript - 서버 측 필요)

이것은 간소화된 예제이며 챌린지 생성, 서명 검증 및 사용자 계정 관리를 위한 서버 측 로직이 필요합니다. 관련된 기본 단계를 설명하기 위한 것입니다.

// 등록 (간소화)
async function register() {
  try {
    const options = await fetch('/registration/options').then(res => res.json()); // 서버에서 옵션 가져오기
    const credential = await navigator.credentials.create(options);

    const response = await fetch('/registration/complete', {
      method: 'POST',
      headers: {
        'Content-Type': 'application/json'
      },
      body: JSON.stringify({
        credential: {
          id: credential.id,
          rawId: btoa(String.fromCharCode(...new Uint8Array(credential.rawId))),
          type: credential.type,
          response: {
            attestationObject: btoa(String.fromCharCode(...new Uint8Array(credential.response.attestationObject))),
            clientDataJSON: btoa(String.fromCharCode(...new Uint8Array(credential.response.clientDataJSON))),
          }
        }
      })
    });

    const result = await response.json();
    if (result.success) {
      alert('등록 성공!');
    } else {
      alert('등록 실패: ' + result.error);
    }
  } catch (error) {
    console.error('등록 중 오류 발생:', error);
    alert('등록 실패: ' + error.message);
  }
}

// 인증 (간소화)
async function authenticate() {
  try {
    const options = await fetch('/authentication/options').then(res => res.json()); // 서버에서 옵션 가져오기
    const credential = await navigator.credentials.get(options);

    const response = await fetch('/authentication/complete', {
      method: 'POST',
      headers: {
        'Content-Type': 'application/json'
      },
      body: JSON.stringify({
        credential: {
          id: credential.id,
          rawId: btoa(String.fromCharCode(...new Uint8Array(credential.rawId))),
          type: credential.type,
          response: {
            authenticatorData: btoa(String.fromCharCode(...new Uint8Array(credential.response.authenticatorData))),
            clientDataJSON: btoa(String.fromCharCode(...new Uint8Array(credential.response.clientDataJSON))),
            signature: btoa(String.fromCharCode(...new Uint8Array(credential.response.signature))),
            userHandle: credential.response.userHandle ? btoa(String.fromCharCode(...new Uint8Array(credential.response.userHandle))) : null
          }
        }
      })
    });

    const result = await response.json();
    if (result.success) {
      alert('인증 성공!');
    } else {
      alert('인증 실패: ' + result.error);
    }
  } catch (error) {
    console.error('인증 중 오류 발생:', error);
    alert('인증 실패: ' + error.message);
  }
}

중요 참고 사항:

• 서버 측 로직: JavaScript 코드는 챌린지 생성, 서명 검증 및 사용자 계정 관리를 위해 서버 측 구성 요소에 크게 의존합니다. Node.js, Python, Java 또는 PHP와 같은 서버 측 언어를 사용하여 이러한 구성 요소를 구현해야 합니다.
• 오류 처리: 코드에는 기본적인 오류 처리가 포함되어 있지만, 프로덕션 환경에서는 더 강력한 오류 처리를 구현해야 합니다.
• 보안 고려 사항: 항상 서버 측에서 암호화 작업과 민감한 데이터를 안전하게 처리하십시오. 재전송 공격 및 크로스 사이트 스크립팅(XSS) 공격과 같은 취약점으로부터 보호하기 위해 보안 모범 사례를 따르십시오.
• Base64 인코딩: `btoa()` 함수는 서버로 전송하기 위해 이진 데이터를 Base64 문자열로 인코딩하는 데 사용됩니다.

올바른 인증자 선택하기

WebAuthn은 다양한 유형의 인증자를 지원하며, 각각 고유한 장단점이 있습니다. 애플리케이션에 적합한 인증자를 선택할 때 다음 요소를 고려하십시오:

• 보안 수준: 일부 인증자는 다른 인증자보다 더 높은 수준의 보안을 제공합니다. 예를 들어, 하드웨어 보안 키는 일반적으로 소프트웨어 기반 인증자보다 더 안전한 것으로 간주됩니다.
• 사용자 경험: 사용자 경험은 인증자에 따라 크게 달라질 수 있습니다. 생체 인증자는 원활하고 편리한 경험을 제공하는 반면, 보안 키는 사용자가 추가 장치를 휴대해야 할 수 있습니다.
• 비용: 인증자 비용도 다양할 수 있습니다. 하드웨어 보안 키는 비교적 비쌀 수 있지만 소프트웨어 기반 인증자는 종종 무료입니다.
• 플랫폼 호환성: 선택한 인증자가 대상 고객이 사용하는 플랫폼 및 장치와 호환되는지 확인하십시오.

다음은 일반적인 유형의 인증자입니다:

• 하드웨어 보안 키: YubiKey 및 Titan 보안 키와 같이 USB 또는 NFC를 통해 컴퓨터나 모바일 장치에 연결되는 물리적 장치입니다. 높은 수준의 보안을 제공하며 피싱 공격에 강합니다. 높은 보안이 요구되는 애플리케이션 및 기업 환경에서 널리 사용됩니다.
• 플랫폼 인증자: 운영 체제 및 장치에 내장된 인증자입니다. 예시로는 Windows Hello(지문, 얼굴 인식) 및 macOS의 Touch ID가 있습니다. 편리하고 안전한 인증 경험을 제공합니다.
• 모바일 인증자: 일부 모바일 앱은 WebAuthn 인증자 역할을 할 수 있습니다. 이들은 종종 생체 인증(지문 또는 안면 인식)을 활용하며 주로 모바일 장치에서 서비스에 액세스하는 사용자에게 편리합니다.

WebAuthn 구현을 위한 모범 사례

안전하고 사용자 친화적인 WebAuthn 구현을 보장하려면 다음 모범 사례를 따르십시오:

• 신뢰할 수 있는 라이브러리 사용: 구현 프로세스를 단순화하고 일반적인 함정을 피하기 위해 잘 관리되고 신뢰할 수 있는 WebAuthn 라이브러리 또는 SDK 사용을 고려하십시오. Node.js, Python, Java 등 다양한 서버 측 언어에 사용할 수 있는 라이브러리가 있습니다.
• 강력한 오류 처리 구현: 오류를 정상적으로 처리하고 사용자에게 유익한 오류 메시지를 제공하십시오. 디버깅 목적으로 오류를 기록하십시오.
• 재전송 공격 방지: 재전송 공격을 방지하기 위해 고유하고 암호학적으로 안전한 챌린지를 사용하십시오.
• 증명 문장 검증: 인증자의 진위와 신뢰성을 보장하기 위해 증명 문장을 확인하십시오.
• 공개 키 안전하게 저장: 서버에 공개 키를 안전하게 저장하고 무단 액세스로부터 보호하십시오.
• 사용자 교육: WebAuthn 인증자를 등록하고 사용하는 방법에 대해 명확하고 간결한 지침을 사용자에게 제공하십시오.
• 백업 옵션 제공: 사용자가 기본 인증자에 대한 액세스 권한을 잃을 경우를 대비하여 대체 인증 방법(예: 복구 코드, 보안 질문)을 제공하십시오. 이는 접근성을 유지하고 계정 잠금을 방지하는 데 중요합니다. SMS 또는 이메일을 통해 전송되는 일회용 비밀번호를 백업 옵션으로 고려할 수 있지만, WebAuthn에 비해 이러한 방법의 보안 한계를 인지해야 합니다.
• 정기적인 검토 및 업데이트: 최신 WebAuthn 사양 및 보안 모범 사례에 대한 최신 정보를 유지하십시오. 정기적으로 구현을 검토하고 업데이트하여 취약점을 해결하거나 보안을 개선하십시오.
• 접근성 고려: WebAuthn 구현이 장애가 있는 사용자에게도 접근 가능하도록 하십시오. 대체 입력 방법을 제공하고 인증 프로세스가 보조 기술과 호환되도록 하십시오.

글로벌 컨텍스트에서의 WebAuthn

글로벌 고객을 위해 WebAuthn을 구현할 때 다음을 고려하십시오:

• 언어 지원: 웹사이트나 애플리케이션이 여러 언어를 지원하고 WebAuthn 인증 프로세스가 다른 지역에 맞게 현지화되었는지 확인하십시오.
• 문화적 고려 사항: 인증 선호도 및 보안 인식에 대한 문화적 차이를 유념하십시오. 일부 문화권에서는 다른 유형보다 특정 유형의 인증자를 더 편안하게 여길 수 있습니다.
• 지역 규정: 인증 및 데이터 보안과 관련된 지역 규정 또는 규정 준수 요구 사항을 숙지하십시오.
• 인증자 가용성: 다른 지역에서 다양한 유형의 인증자 가용성을 고려하십시오. 일부 인증자는 특정 국가에서 쉽게 구할 수 없거나 지원되지 않을 수 있습니다. 예를 들어, 보안 키는 북미와 유럽에서 널리 사용되지만 일부 개발도상국에서는 가용성이 제한될 수 있습니다.
• 결제 방법: 하드웨어 보안 키를 판매하는 경우 다른 지역에서 널리 통용되는 결제 방법을 제공하는지 확인하십시오.

비밀번호 없는 인증의 미래

WebAuthn은 비밀번호에 대한 안전하고 사용자 친화적인 대안으로 빠르게 채택되고 있습니다. 더 많은 브라우저와 플랫폼이 WebAuthn을 지원함에 따라 비밀번호 없는 인증은 온라인 보안의 새로운 표준이 될 것입니다. WebAuthn을 수용한 조직은 보안 태세를 강화하고 사용자 경험을 개선하며 지원 비용을 절감할 수 있습니다.

FIDO 얼라이언스는 WebAuthn 및 기타 FIDO 표준을 지속적으로 개발하고 홍보하여 혁신을 주도하고 상호 운용성을 개선하고 있습니다. 향후 발전에는 다음이 포함될 수 있습니다:

• 사용자 경험 개선: 인증 프로세스를 더욱 간소화하고 사용자에게 더욱 원활하게 만듭니다.
• 보안 강화: 새로운 위협으로부터 보호하기 위한 새로운 보안 조치를 개발합니다.
• 더 넓은 채택: IoT 장치 및 모바일 애플리케이션을 포함한 더 많은 장치 및 플랫폼으로 WebAuthn 지원을 확장합니다.
• 분산 신원과의 통합: 사용자가 개인 데이터 및 온라인 신원을 더 잘 제어할 수 있도록 WebAuthn과 분산 신원 솔루션의 통합을 탐색합니다.

결론

Web Authentication API(WebAuthn)는 비밀번호 없는 로그인 구현을 위한 강력하고 안전한 솔루션을 제공합니다. 공개 키 암호화 및 최신 인증 방법을 활용하여 WebAuthn은 비밀번호를 제거하고 비밀번호 관련 공격의 위험을 줄이며 사용자 경험을 개선합니다. WebAuthn을 구현하는 것은 웹사이트나 애플리케이션의 보안을 강화하고 사용자에게 더 편리하고 안전한 인증 경험을 제공하는 중요한 단계가 될 수 있습니다. 위협 환경이 계속 진화함에 따라 WebAuthn을 통한 비밀번호 없는 인증을 수용하는 것은 온라인 보안의 미래에 대한 중요한 투자입니다.