Go 언어 암호화: 디지털 서명과 검증

Go 언어 암호화: 디지털 서명과 검증

블록체인이나 Web3 세계에서 가장 중요한 건 “내 자산이 내 것임을 증명하는 것”

이를 가능하게 해주는 핵심 기술이 바로 디지털 서명(Digital Signature)임.

쉽게 말해,

• ✍️ 개인키(Private Key) → 나만 가진 도장 (비밀 도장)
• 📢 공개키(Public Key) → 모두에게 알려진 도장 도감 (도장의 진짜 여부 확인)

내가 도장(개인키)으로 찍은 문서는, 누구든 공개키를 보고 “아! 이건 진짜 주인이 찍은 거구나” 하고 확인할 수 있음.

1. 디지털 서명과 Java의 암호화 비교

디지털 서명은 비대칭 키 암호화에 기반함. 개인키로 데이터에 서명하면, 쌍이 되는 공개키를 가진 누구나 그 서명을 검증할 수 있음. 개인키는 소유자만 안전하게 보관하고, 공개키는 외부에 알려도 안전함.

Go와 Java는 모두 강력한 암호화 라이브러리를 내장하고 있지만, 사용 방식과 철학에서 차이가 있음.

항목	Go (crypto 패키지)	Java (java.security, javax.crypto)
철학	단순하고 직관적, 직접 조립해서 사용	포방대하고 설정이 많음, Provider 모델 사용
주요 알고리즘	ECDSA, RSA, SHA256	EC, RSA, SHA256
사용 편의성	코드가 짧고 직관적	상대적으로 복잡하고 장황함

Go는 “레고 블록”처럼 필요한 기능만 딱딱 꺼내 쓰는 느낌인 반면, Java는 “종합 공구함”처럼 다양한 도구가 있지만 조립법이 복잡함

2. 디지털 서명 흐름 이해하기

• 메시지 → SHA-256 해시로 요약 (지문 만들기)
• 개인키 → 지문에 도장 찍기 (서명 생성)
• 공개키 → 도장이 진짜인지 확인 (검증)

graph LR
    A[메시지] --> B[SHA-256 해시]
    B --> C[개인키로 서명]
    C --> D[디지털 서명]

    B --> E[공개키 검증]
    D --> E
    E --> F{서명 유효 여부}

2. 디지털 서명에 필요한 Go 패키지

디지털 서명을 구현하기 위해 Go의 표준 라이브러리의 여러 crypto 관련 패키지를 조합해야 함.

• crypto/ecdsa: 타원 곡선 디지털 서명 알고리즘(ECDSA). 키 생성, 서명, 검증의 핵심 역할을 함.
• crypto/elliptic: 곡선함수들을 제공함
• crypto/sha256: SHA-256 해시 알고리즘. 원본 데이터를 고정 길이의 해시값으로 변환하여 데이터의 무결성을 보장함.
• crypto/rand: 암호학적 난수 생성기. 안전한 키와 서명을 생성하는 데 필수적인 무작위성을 제공함.

곡선함수 유형

쉽게 말하면 암호화에 사용할 운동장(곡선의 수학적 공간)을 지정하는 것이라고 생각하면 됨.

그 운동장 위에서 개인키와 공개키가 만들어지고, 서명과 검증이 이루어짐.

함수	설명	보안 수준
elliptic.P224()	224비트 곡선	비교적 약함 (요즘은 잘 안 씀)
elliptic.P256()	256비트 곡선	가장 널리 쓰임 (TLS, 블록체인 기본)
elliptic.P384()	384비트 곡선	더 강력한 보안 필요 시
elliptic.P521()	521비트 곡선	최상위 보안, 하지만 연산 느림

3. 실습: 디지털 서명 생성 및 검증

다음 실습을 통해 디지털 서명의 전체 과정을 직접 체험해 보자.

1. 키 생성: ECDSA 개인키와 공개키 쌍을 만듦.
2. 메시지 해싱: 서명할 메시지의 SHA-256 해시를 계산함.
3. 서명: 개인키를 사용해 메시지 해시에 서명함.
4. 검증: 공개키를 사용해 서명이 유효한지 확인함.

실습 파일: 14-암호화/main.go

package main

import (
	"crypto/ecdsa"
	"crypto/elliptic"
	"crypto/rand"
	"crypto/sha256"
	"fmt"
	"log"
)

func main() {
	// 1. 키 생성
	privateKey, err := ecdsa.GenerateKey(elliptic.P256(), rand.Reader)
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}
	publicKey := &privateKey.PublicKey

	// 키 출력
	fmt.Println("Private Key:", privateKey)
	fmt.Println("Public Key:", publicKey)

	// 2. 메시지 준비 및 해시
	message := []byte("hello world")
	hash := sha256.Sum256(message)
	fmt.Println("메시지 해시:", hash)

	// 3. 서명 생성
	signature, err := ecdsa.SignASN1(rand.Reader, privateKey, hash[:])
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}
	fmt.Println("서명:", signature)

	// 4. 검증
	valid := ecdsa.VerifyASN1(publicKey, hash[:], signature)
	if valid {
		fmt.Println(">>> 서명 검증 성공!")
		fmt.Println(">>> 원문 메시지:", string(message))
	} else {
		fmt.Println(">>> 서명 검증 실패!")
	}

	// 5. 변조된 메시지 테스트
	fakeMessage := []byte("hello gopher")
	fakeHash := sha256.Sum256(fakeMessage)
	fakeValid := ecdsa.VerifyASN1(publicKey, fakeHash[:], signature)
	fmt.Printf(">>> 변조 메시지 검증 결과: %v\n", fakeValid)
}

실행 결과

Private Key: ... 실행시마다 바뀜 ...
Public Key: ... 실행시마다 바뀜 ....
메시지 해시: ... 실행시마다 바뀜 ...
서명: ... 실행시마다 바뀜 ...
>>> 서명 검증 성공!
>>> 원문 메시지: hello world
>>> 변조 메시지 검증 결과: false

이 실습을 통해 개인키의 소유자만이 특정 데이터에 대한 유효한 서명을 생성할 수 있으며, 공개키를 가진 누구나 그 서명을 검증할 수 있음을 확인함. 이것이 바로 블록체인에서 거래의 소유권을 증명하고 신뢰를 구축하는 핵심 원리임.