Noise

2025.11.12 06:34

Noise 프로토콜은 간단하고 안전한 암호화 통신을 위해 설계된 현대적인 핸드셰이크 프레임워크이다.

Noise protocol framework는 핸드셰이크의 모든 협의를 피함으로써 TLS의 런타임 복잡성을 제거한 대안이다.
- TLS의 복잡한 협상 로직(cipher suite 선택, 프로토콜 버전 협상 등)을 제거하여 구현을 단순화한다.
- 사전에 정의된 패턴을 사용하므로 프로토콜 흐름이 명확하고 예측 가능하다.
노이즈를 실행하는 클라이언트와 서버는 분기하지 않는 선형 프로토콜을 따른다.
- TLS는 핸드셰이크 메시지에 포함된 정보에 따라 다양한 경로를 취할 수 있다(조건부 분기).
- Noise는 미리 정의된 패턴을 따르므로 실행 흐름이 선형적이고 단순하다.
- 이는 구현의 정확성을 높이고 보안 검증을 용이하게 한다.

핸드셰이크 패턴

Noise 프로토콜 프레임워크는 다양한 핸드셰이크 패턴을 제공한다.

패턴 이름은 다음 형태로 표기된다:

첫 글자: 초기자(Initiator, 클라이언트)의 인증 상태
둘째 글자: 응답자(Responder, 서버)의 인증 상태
- N: 인증 없음(No authentication)
- K: 사전에 알려진 정적 키(Known static key)
- I: 즉시 전송되는 정적 키(Immediate static key)
- P: 예약됨(Pre-shared PSK)

NN:
  -> e
  <- e, ee

초기자의 첫 번째 메시지 (-> e):

응답자의 응답 메시지 (<- e, ee):

클라이언트의 처리:

IK:
  <- s
  ...
  -> e, es, s, ss
  <- e, ee, se

상호 인증이 가능하며, 1-RTT(1 Round Trip)로 통신을 시작할 수 있다.

XX:
  -> e
  <- e, ee, s, es
  -> s, ss

보안

Noise는 다양한 유형의 핸드셰이크를 지정하기 위해 정의된 토큰의 조합을 사용한다.

기본 토큰

e: Ephemeral key (임시 공개 키)
- 일회용 임시 키 쌍을 생성하고 공개 키를 전송한다.
- 전향 보안을 제공하는 핵심 요소이다.
s: Static key (정적 공개 키)
- 장기적으로 사용되는 정적 키 쌍의 공개 키를 전송한다.
- 상호 인증에 사용된다.

DH 토큰

ee: ephemeral-to-ephemeral DH
- 양쪽의 임시 공개 키를 사용하여 공유 시크릿을 생성한다.
- 세션 키 유도에 사용된다.
es: ephemeral-to-static DH
- 한쪽의 임시 공개 키와 상대의 정적 공개 키를 사용한다.
- 클라이언트 임시키 × 서버 정적 키: 서버 인증 + 전향 보안 제공
- 서버 임시키 × 클라이언트 정적 키: 클라이언트 인증 + 전향 보안 제공
ss: static-to-static DH
- 양쪽의 정적 공개 키를 사용한다.
- 장기적인 통신 보안에 사용된다.
- 정적 키가 유출되면 이 DH 결과도 위협받을 수 있다.
se: static-to-ephemeral DH
- es의 역순으로 한쪽의 정적 공개 키와 상대의 임시 공개 키를 사용한다.