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Ring으로 보안 Rust 애플리케이션 구축: 현대 개발자를 위한 메모리 안전 암호화

발행: (2025년 12월 16일 오전 04:29 GMT+9)
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원문: Dev.to

Source: Dev.to

소개

비밀(비밀번호, 금융 데이터, 개인 메시지 등)을 다루는 코드를 작성할 때는 실수를 용납할 수 없습니다. 바이트 하나가 잘못 배치되거나 타이밍 차이가 발생하는 작은 실수도 모든 것을 무너뜨릴 수 있습니다. 과거에 암호학은 대부분 C로 작성된 라이브러리 때문에 어려웠습니다. C는 프로그래머를 완전히 신뢰하기 때문에 버퍼 오버플로, 메모리 누수, 사이드‑채널 공격 등이 흔한 함정이었습니다.

왜 Rust와 Ring인가?

Rust는 코드가 실행되기 전에도 전체 오류 카테고리를 차단합니다. Ring 크레이트는 Rust의 안전 보장을 기반으로 하여, 안전‑우선 사고방식으로 암호학 원시 연산을 제공합니다. 핵심은 안전한 Rust로 작성되었으며, 남아 있는 작은 C 구성 요소는 철저히 검토되고 상수 시간(constant‑time)으로 구현되어 설계 단계부터 많은 종류의 취약점을 제거합니다.

핵심 기능

  • 해시 함수: SHA‑256, SHA‑512 등
  • 보안 난수 생성
  • 디지털 서명: Ed25519 및 기타 알고리즘
  • 키 합의: Diffie‑Hellman, X2550
  • 비밀번호 해싱: PBKDF2

보안 난수 생성

암호학에서는 예측 불가능한 난수가 필요합니다. Ring은 운영 체제의 보안 소스를 활용하는 간단한 API를 제공합니다.

use ring::rand;

fn get_secure_random() -> Result {
    let rng = rand::SystemRandom::new();
    let mut random_bytes = [0u8; 32]; // 32 random bytes
    rng.fill(&mut random_bytes)?;
    Ok(random_bytes)
}

SystemRandom은 Linux에서는 /dev/urandom(또는 플랫폼별 소스)에서 읽으며, 작업이 성공하거나 오류를 반환하도록 보장합니다—숨겨진 실패 모드가 없습니다.

PBKDF2를 이용한 비밀번호 해싱

비밀번호를 직접 저장하지 마세요. 소금(salt)을 넣고 의도적으로 느리게 해시하여 레인보우 테이블 공격을 방어합니다. Ring은 PBKDF2 원시 연산을 제공합니다.

use ring::{digest, pbkdf2};
use std::num::NonZeroU32;

fn hash_password(password: &str, salt: &[u8]) -> Vec {
    let iterations = NonZeroU32::new(100_000).expect("Non-zero iteration count");
    let mut derived_key = vec![0u8; digest::SHA256.output_len]; // 32‑byte output

    pbkdf2::derive(
        pbkdf2::PBKDF2_HMAC_SHA256,
        iterations,
        salt,
        password.as_bytes(),
        &mut derived_key,
    );

    derived_key
}

fn verify_password(password: &str, salt: &[u8], stored_hash: &[u8]) -> bool {
    let iterations = NonZeroU32::new(100_000).unwrap();
    pbkdf2::verify(
        pbkdf2::PBKDF2_HMAC_SHA256,
        iterations,
        salt,
        password.as_bytes(),
        stored_hash,
    )
    .is_ok()
}

NonZeroU32는 반복 횟수가 절대로 0이 될 수 없도록 보장하여, 컴파일 시점에 중요한 보안 실수를 방지합니다. 각 비밀번호마다 고유하고 무작위인 소금을 생성해 파생된 해시와 함께 저장해야 합니다.

디지털 서명

서명은 진위와 무결성을 검증합니다. Ring은 Ed25519와 같은 최신 알고리즘을 지원합니다.

use ring::{rand, signature};
use ring::signature::KeyPair;

fn sign_a_message() -> Result> {
    // 1. Secure RNG
    let rng = rand::SystemRandom::new();

    // 2. Generate a private/public key pair (PKCS#8)
    let pkcs8_bytes = signature::Ed25519KeyPair::generate_pkcs8(&rng)?;

    // 3. Create a key pair object
    let key_pair = signature::Ed25519KeyPair::from_pkcs8(pkcs8_bytes.as_ref())?;

    // Public key (shareable)
    let public_key_bytes = key_pair.public_key().as_ref();

    // 4. Sign a message
    let message = b"Critical system update v2.1";
    let signature = key_pair.sign(message);

    // 5. Verification (performed by the receiver)
    let peer_public_key = signature::UnparsedPublicKey::new(&signature::ED25519, public_key_bytes);
    match peer_public_key.verify(message, signature.as_ref()) {
        Ok(()) => println!("Signature is valid. Update is authentic."),
        Err(_) => println!("DANGER: Signature verification failed!"),
    }

    Ok(())
}

비밀 키(pkcs8_bytes)는 반드시 비밀로 유지해야 하며, 공개 키는 자유롭게 배포할 수 있습니다. API는 이 구분을 명확히 강제합니다.

OpenSSL과의 비교

OpenSSL은 C로 작성된 방대한 라이브러리이며, 그 규모는 복잡성과 심각한 버그(예: Heartbleed)의 역사를 동반합니다. Ring은 다른 접근 방식을 취합니다:

  • 작고 선별된 API: 최신이며 검증된 알고리즘만 제공
  • 메모리 안전: Rust 코드가 많은 종류의 버그를 제거
  • 상수 시간 구현: 사이드 채널 위험을 감소

이러한 집중된 설계는 레거시 옵션의 부담 없이 개발자가 올바르고 안전하게 사용하도록 안내합니다.

키 합의 (Diffie‑Hellman)

Ring은 X25519와 같은 안전한 키 교환 원시 연산도 제공합니다. 전체 예제는 여기서 다루지 않지만, 일반적인 흐름은 다음과 같습니다:

  1. 일시적인 키 쌍 생성
  2. 공개 키 교환
  3. agreement::agree_ephemeral을 사용해 공유 비밀 도출

모든 연산은 상수 시간이며 안전한 Rust 추상화 위에서 이루어집니다.

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