OPAQUE PAKE

개요

OPAQUE(Oblivious Pseudo-random function (OPRF) and Password-Authenticated Key Exchange)는 서버가 비밀번호를 평문 또는 해시 형태로 보관하지 않고도 안전한 인증을 제공하는 PAKE(Password-Authenticated Key Exchange) 프로토콜입니다. 이는 기존의 비밀번호 기반 인증이 가진 보안 취약점(서버 해킹 시 해시 유출 등)을 제거하고, Zero Knowledge(영지식) 방식으로 비밀번호 유효성을 증명하면서도 양단 간 세션 키를 안전하게 수립할 수 있습니다.

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1. 개념 및 정의

OPAQUE는 비대칭 암호화 + OPRF + PAKE를 결합하여 다음과 같은 인증 구조를 만듭니다:

• 서버는 사용자의 실제 비밀번호를 알 수 없음
• 클라이언트는 비밀번호를 OPRF에 입력하고 변형된 값을 통해 로그인
• 양측은 동일한 세션 키를 안전하게 공유

이는 서버 침해 시에도 패스워드 유출을 방지하는 안전한 인증 아키텍처입니다.

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2. 동작 구조

단계	설명
Registration	클라이언트가 비밀번호를 OPRF 기반으로 암호화하여 등록
Storage	서버는 OPRF 블라인드 처리된 정보만 저장 (Credential Envelope)
Login	클라이언트가 OPRF에 입력 후 서버와 PAKE 실행
Session	상호 인증 후 보안 세션 키 수립

OPAQUE는 FIDO, WebAuthn과 달리 비밀번호 기반 환경에서 Zero Trust 인증을 구현할 수 있습니다.

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3. OPAQUE vs 기존 인증 방식 비교

항목	전통 비밀번호	TLS + SRP (PAKE)	OPAQUE
서버 비밀번호 보관	해시 형태로 저장	보관 안함	OPRF 처리된 Credential만 저장
서버 침해 시 위험	해시 크랙 위험 존재	낮음	거의 없음 (OPRF + 암호화)
클라이언트 인증	비밀번호 직접 제출	PAKE 실행	Zero-Knowledge PAKE 실행
표준화 상태	일반적	미사용	IETF 공식 초안 표준화 중 (draft-irtf-cfrg-opaque)

OPAQUE는 비밀번호 인증의 안전성과 실용성을 동시에 확보한 구조입니다.

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4. 활용 사례 및 응용 분야

분야	설명	효과
웹 로그인	OPAQUE 기반 인증 서버 구현	서버 측 비밀번호 유출 완전 차단
클라우드 API 인증	TLS 내에서 OPAQUE 실행	양단 보호, 안전한 세션 수립
엔터프라이즈 SSO	기존 인증 서버에 통합 가능	내부자 공격 대비 강화
IoT/경량 기기 인증	경량 PAKE 구현 가능	제한 자원에서도 보안 확보

OPAQUE는 Zero Knowledge 인증으로 서버와 클라이언트 모두 보호합니다.

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5. 구현 도구 및 프로토콜

도구/라이브러리	설명
Cloudflare OPAQUE	Rust 기반 IETF 초안 호환 구현체
LibOQS + OPAQUE	후양자 암호(Post-Quantum)와 병합 연구 진행 중
CIRCL (by Cloudflare)	Go 언어 기반 암호학 라이브러리에서 지원
OPAQUE JS	브라우저 기반 클라이언트-서버 구현

OPAQUE는 현대 암호학의 차세대 인증 프로토콜로 빠르게 채택 중입니다.

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6. 한계 및 고려사항

항목	설명	대응 방안
계산 복잡성	SRP보다 연산 비용 큼	서버측 계산 캐싱/속도 최적화 필요
TLS 연계 필요	독립 실행보다 TLS 인증과 연계되어야 안전	TLS+OPAQUE 표준화 스택 사용 권장
브라우저 호환성	WebCrypto 기반 구현은 일부 제한적	WASM 또는 Native 앱 활용 권장

OPAQUE는 보안성과 표준화 측면에서 완성도는 높지만 구현 난이도는 있음.

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7. 결론

OPAQUE는 서버 해킹 상황에서도 비밀번호가 유출되지 않는 궁극적인 비밀번호 기반 인증 기술입니다. OPRF와 PAKE의 결합을 통해 사용자의 입력을 보호하고, 양단 간 안전한 키 교환을 지원하는 이 구조는, 기존 패스워드 기반 시스템의 가장 약한 고리를 해결합니다. 차세대 Zero Trust 보안과 암호화 인증 체계의 핵심 기술로써, 보안 강화가 필요한 모든 인증 시스템에서의 표준 채택이 기대됩니다.