ReCAPTCHA
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1. 개요
reCAPTCHA는 봇의 자동 접근을 막기 위해 개발된 서비스로, 2000년대 초반 루이스 폰 안이 개발했다. 초기에는 광학 문자 인식(OCR)으로 읽을 수 없는 텍스트를 해독하는 데 사용되었으며, 이후 웹사이트에서 사용자의 행동을 분석하여 봇인지 여부를 판단하는 방식으로 발전했다. reCAPTCHA는 체크박스 클릭, 이미지 선택 등 다양한 형태로 제공되며, 2017년에는 사용자가 인지하지 못하는 "invisible" reCAPTCHA가 도입되었다. reCAPTCHA는 보안 취약점 공격 시도와 개인 정보 보호 문제, 접근성 문제 등의 논란이 있으며, 문서 디지털화, 스팸 방지 등 다양한 분야에 활용된다.
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| ReCAPTCHA - [IT 관련 정보]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 장르 | 이전 버전: 자동 구별 튜링 테스트 최신 버전: 행동 분석 |
| 웹사이트 | reCAPTCHA 공식 웹사이트 |
| 출시일 | 2007년 5월 27일 |
| 개발 | |
| 저자 | 루이스 폰 안 벤 마우러 콜린 맥밀런 하르샤드 부즈발 마누엘 블룸 데이비드 에이브러햄 마이클 크로퍼드 에디슨 탄 |
| 개발사 | 구글 |
2. 역사
분산 증명은 광학 문자 인식(OCR) 프로그램이 읽을 수 없는 스캔된 텍스트를 해독하기 위한 초기 프로젝트였다. 이 프로젝트는 프로젝트 구텐베르크와 협력하여 퍼블릭 도메인 자료를 디지털화했지만, reCAPTCHA와는 다른 방식을 사용했다.
reCAPTCHA는 과테말라 출신 컴퓨터 과학자 루이스 폰 안이 맥아더 펠로우십의 지원을 받아 시작한 프로그램이다. 그는 초기 CAPTCHA 개발자였는데, CAPTCHA를 통해 "인간의 뇌 활동 시간을 낭비"한다는 것을 깨닫고, 이 자원을 유용한 사업에 활용하고자 했다.
2. 1. 개발 배경
reCAPTCHA는 과테말라 출신 컴퓨터 과학자 루이스 폰 안이 개발하였다. 그는 맥아더 펠로우십의 지원을 받아 reCAPTCHA를 개발하였다. 그는 초기 CAPTCHA 개발자이기도 한데, "인간의 귀중한 자원, 즉 뇌의 사고 사이클을 한 번에 10초 단위로 수백만 시간을 낭비시키는 시스템을 만들어 버렸다"는 것을 깨달았다. 그래서 그는 이 낭비되는 자원을 유용한 사업에 활용하는 것을 생각했다. 카네기 멜론 대학교의 루이스 팀은 인텔의 지원을 받아 종이 매체의 인쇄물을 컴퓨터가 읽을 수 있는 문자로 변환하기 위해 웹 기반의 크라우드 소싱을 활용하는 reCAPTCHA 시스템을 개발했다. reCAPTCHA는 처음에는 문서 전자화를 추진하는 오픈 콘텐츠 얼라이언스(OCA)의 일원인 인터넷 아카이브를 대신하여 서적 전자화 사업에 이용되었다.[47]2. 2. 초기 모델 (reCAPTCHA v1)
광학 문자 인식(OCR) 프로그램이 읽기 어려운 스캔된 텍스트는 두 개의 서로 다른 OCR에 의해 분석된다. 두 프로그램에서 다르게 해독되거나 영어 사전에 없는 단어는 "의심스러운" 단어로 표시되어 CAPTCHA로 변환된다. 의심스러운 단어는 이미 알려진 제어 단어와 함께 표시된다. 사용자가 제어 단어를 올바르게 입력하면 의심스러운 단어에 대한 응답은 유효한 것으로 간주된다. 각 OCR 프로그램에서 수행된 식별에는 0.5점, 사람이 해석한 각 항목에는 1점이 부여된다. 주어진 식별이 2.5점에 도달하면 해당 단어는 유효한 것으로 간주된다. 사람이 일관되게 단일 정체성을 부여한 단어는 나중에 제어 단어로 재활용된다. 처음 세 번의 추측이 서로 일치하지만 두 OCR과 모두 일치하지 않으면 정답으로 간주되고 해당 단어는 제어 단어가 된다.[8]reCAPTCHA 방식은 원래 스캔된 문서의 문맥에서 벗어나 의심스러운 단어를 별도로 표시하도록 설계되었다. 2012년에는 스캔한 단어 외에 Google 스트리트 뷰 프로젝트에서 촬영한 사진을 사용하기 시작했다.[9]
reCAPTCHA v1은 단종되어 2018년 3월 31일에 종료되었다.[11]
2. 3. 발전된 모델 (reCAPTCHA v2, v3)
2013년에 reCAPTCHA는 사용자가 사람인지 봇인지 예측하기 위해 브라우저 상호작용에 대한 행동 분석을 구현하기 시작했다. 이듬해 구글은 사용자가 낮은 위험으로 간주될 경우 신원을 확인하기 위해 체크박스를 클릭하기만 하면 되는 "no CAPTCHA reCAPTCHA"를 특징으로 하는 새로운 reCAPTCHA API를 배포하기 시작했다.
2017년, 구글은 사용자가 낮은 위험으로 간주될 경우 백그라운드에서 인증이 이루어지고, 어떠한 챌린지도 표시되지 않는 새로운 "invisible" reCAPTCHA를 도입했다.[24][13][14] 전 구글의 "클릭 사기 방지 전문가" 슈만 고세마줌더에 따르면, 이 기능은 "매우 진보된 봇도 여전히 우회할 수 있지만, 정당한 사람에게는 훨씬 적은 마찰을 제공하는 새로운 종류의 챌린지를 만든다."라고 하였다.[14]
3. 작동 방식
reCAPTCHA는 초기 버전(v1)부터 최신 버전(v3, Enterprise)까지 다양한 방식으로 작동하여 사람과 봇을 구별한다.
reCAPTCHA v1 (인간 기반 OCR)reCAPTCHA v1은 스캔된 텍스트를 활용하여 광학 문자 인식(OCR) 프로그램의 정확도를 높이는 동시에 봇을 차단했다. 스캔된 텍스트를 두 개의 OCR 프로그램으로 분석하고, 결과가 다르거나 사전에 없는 단어는 "의심스러운" 단어로 표시되어 CAPTCHA로 변환했다. 사용자가 이미 알려진 제어 단어와 함께 표시되는 의심스러운 단어를 올바르게 입력하면, 해당 응답은 유효한 것으로 간주되었다. 각 OCR 프로그램 식별에 0.5점, 사용자 해석에 1점을 부여하여 총 2.5점에 도달하면 단어가 유효한 것으로 간주되었고, 일관된 사용자 입력은 제어 단어로 재활용되었다.[8]
reCAPTCHA v2 (체크박스 및 이미지 인식)reCAPTCHA v2는 사용자의 브라우저 상호작용에 대한 행동 분석을 통해 사용자가 사람인지 봇인지 예측한다. 위험도가 낮은 사용자는 "no CAPTCHA reCAPTCHA"라는 단일 체크박스를 클릭하여 신원을 확인한다.[2][12] 시스템이 사용자의 위험을 확신할 수 없는 경우, 이미지 인식 CAPTCHA가 표시될 수 있다.
reCAPTCHA v3 및 reCAPTCHA Enterprise (보이지 않는 인증)reCAPTCHA v3는 백그라운드에서 인증이 이루어져 낮은 위험으로 간주되는 사용자에게는 어떠한 챌린지도 표시되지 않는다.[24][13][14]
3. 1. reCAPTCHA v1 (인간 기반 OCR)
스캔된 텍스트는 두 개의 서로 다른 광학 문자 인식(OCR) 프로그램으로 분석된다. 두 프로그램의 결과가 다르거나 영어 사전에 없는 단어는 "의심스러운" 단어로 표시되어 CAPTCHA로 변환된다. 의심스러운 단어는 때로는 이미 알려진 제어 단어와 함께 표시된다. 사용자가 제어 단어를 올바르게 입력하면, 의심스러운 단어에 대한 응답도 유효한 것으로 간주된다. 각 OCR 프로그램의 식별에는 0.5점, 사용자 해석에는 1점이 부여된다. 총 2.5점에 도달하면 해당 단어는 유효한 것으로 간주된다. 사용자가 일관되게 부여한 단어는 나중에 제어 단어로 재활용된다. 처음 세 번의 추측이 일치하지만 두 OCR과 모두 일치하지 않으면 정답으로 간주되어 제어 단어가 된다.[8] 6명의 사용자가 단어를 거부하면 해당 단어는 읽을 수 없는 것으로 폐기된다.[8]reCAPTCHA 작동 방식은 다음과 같다. 스캔된 텍스트를 두 개의 OCR 프로그램으로 분석한다. 결과에 차이가 있으면 의심스러운 문자를 CAPTCHA로 변환하고, 이미 OCR로 인식 가능한 문자를 "대조 문자"(''control word'')로 첨가하여 표시한다. CAPTCHA를 입력한 사람이 대조 문자를 올바르게 인식했을 경우, OCR로 읽을 수 없었던 문자에 대한 CAPTCHA 해답도 올바른 것으로 가정한다.[48] 각 OCR 프로그램의 문자 인식에는 0.5점, 사람의 문자 해석에는 1점이 부여된다. 어떤 문자 인식이 총 2.5점에 도달하면, 스캔된 텍스트는 해당 문자 인식으로 간주된다. 예를 들어, 스캔된 텍스트에 대해 두 OCR 프로그램의 인식 결과가 각각 "dog"와 "cog"이고, reCAPTCHA를 통해 2명이 "dog"라고 답하면 스캔 결과는 "dog"로 간주된다. 2명이 "cog"라고 답해도 마찬가지다. 3명이 "bog"라고 답하면 두 OCR의 스캔 결과를 폐기하고 "bog"로 간주한다.[48] 이처럼 휴먼 에러에 의한 오인식을 줄이면서 사람의 시각을 이용하여 OCR 데이터를 해독한다. 사람의 판단으로 일관된 인식 결과가 주어진 문자는 대조 문자로 재사용된다.[49]
reCAPTCHA는 다양한 종이 매체의 스캔 결과 해독을 요구하므로, CAPTCHA로 출제되는 문자는 라틴 문자에 국한되지 않는다.[50] 하지만 reCAPTCHA 시스템 구조상, 대조 문자만 답하면 인증이 통과된다 (어느 문자열이 대조 문자인지는 사용자가 파악할 수 없다).[66]
3. 2. reCAPTCHA v2 (체크박스 및 이미지 인식)
2013년에 reCAPTCHA는 사용자가 사람인지 봇인지 예측하기 위해 브라우저 상호작용에 대한 행동 분석을 구현하기 시작했다. 그 다음 해에 구글은 사용자가 낮은 위험으로 간주되는 경우 신원을 확인하기 위해 단일 체크박스를 클릭하기만 하면 되는 "no CAPTCHA reCAPTCHA"를 특징으로 하는 새로운 reCAPTCHA API를 배포하기 시작했다.[2][12] 시스템이 사용자의 위험을 확신할 수 없는 경우 CAPTCHA가 계속 표시될 수 있다. 구글은 또한 모바일 사용자가 그리드에서 특정 프롬프트와 일치하는 이미지를 선택해야 하는, 모바일 사용자가 더 쉽게 접근할 수 있도록 설계된 새로운 유형의 CAPTCHA 챌린지를 도입했다.[2][12]3. 3. reCAPTCHA v3 및 reCAPTCHA Enterprise (보이지 않는 인증)
2017년, 구글은 낮은 위험으로 간주되는 사용자의 경우 백그라운드에서 인증이 이루어져 어떠한 챌린지도 표시되지 않는 새로운 "invisible" reCAPTCHA를 도입했다.[24][13][14] 전 구글의 "클릭 사기 방지 전문가" 슈만 고세마줌더는 "매우 진보된 봇도 여전히 우회할 수 있지만, 정당한 사람에게는 훨씬 적은 마찰을 제공하는 새로운 종류의 챌린지를 만든다"라고 언급했다.[14]4. 구현 및 API
reCAPTCHA 테스트는 해독할 단어를 제공하는 reCAPTCHA 프로젝트의 중앙 사이트에서 표시된다. 이는 요청이 제출된 후 서버가 reCAPTCHA로 콜백을 수행하는 자바스크립트 API를 통해 수행된다. reCAPTCHA 프로젝트는 이 과정을 더 쉽게 만들기 위해 다양한 프로그래밍 언어 및 응용 프로그램을 위한 라이브러리를 제공한다. reCAPTCHA는 해독을 돕기 위해 웹사이트에 무료로 제공되는 서비스이지만, reCAPTCHA 소프트웨어는 오픈 소스가 아니다.[15]
reCAPTCHA는 서비스 구현을 용이하게 하기 위해 ASP.NET, 루비, PHP를 포함한 여러 웹 응용 프로그램 플랫폼용 플러그인을 제공한다.[16] 각 개발자가 서비스를 쉽게 구현할 수 있도록 블로그나 위키 등의 각종 웹 애플리케이션·플랫폼을 위해 플러그인을 제공하고 있으며, 일례로 WordPress와 MediaWiki용 플러그인이 존재한다.[51] ASP.NET, Ruby, 또는 PHP 등과 같은 처리 시스템을 위한 플러그인 및 API 레퍼런스가 제공된다.[51] Haskell의 처리 시스템 GHC용 플러그인[52]과 같이 프로젝트 외부에서 독자적으로 제작된 것도 있다.
5. 보안 및 논란
CAPTCHA 시스템은 스팸 봇을 차단하는 동시에 인간 사용자를 허용하는 것을 목표로 하지만, reCAPTCHA는 여러 보안 취약점과 논란에 직면해 왔다.
2010년 채드 호크는 DEF CON 해킹 컨퍼런스에서 이미지 왜곡을 역전시키는 방법을 발표했다. reCAPTCHA는 발표 전 수정되었으며, 호크는 잘못된 응답이 32번 연속되면 보안 잠금 기능이 있다고 언급했다.
2012년 DC949는 LayerOne 해커 컨퍼런스에서 99.1% 정확도의 자동화 해결책을 발표했으나, 구글은 몇 시간 전 reCAPTCHA를 업데이트했다. 이후 DC949는 두 번 더 reCAPTCHA를 능가하는 버전을 출시했고, 구글은 매번 업데이트했다.
같은 해, 클라우디아 크루즈 등은 82% 정확도로 reCAPTCHA 이미지를 해결하는 시스템을 발표했다.[19]
DC949는 BsidesLV 2012에서 최신 버전이 "인간에게는 헤아릴 수 없을 정도로 불가능하다"고 평가했고, WebAIM은 2012년 5월 "스크린 리더 사용자의 90% 이상이 CAPTCHA를 매우 어렵거나 다소 어렵다고 생각한다"고 보고했다.[20]
5. 1. 보안 취약점 공격 시도
CAPTCHA 시스템은 봇을 이용한 자동 접근을 막기 위해 고안되었지만, 크래커들은 이를 우회하려는 시도를 계속해왔다.2009년, 조나단 윌킨스는 reCAPTCHA의 약점을 분석하여 봇이 18%의 해결률을 달성하는 방법을 제시했다.[18] 그는 당시 reCAPTCHA 출제가 영어 문헌 OCR을 기반으로 한 CAPTCHA가 많아 검증하기 쉬웠고, 대조 문자에 대한 CAPTCHA 정답에 여유가 있었던 점 등 여러 약점을 지적했다.[61]
2010년, 채드 호크는 DEF CON 해킹 컨퍼런스에서 이미지 왜곡을 역전시키는 방법을 발표하여 31.8%의 해결률을 보였다. 그는 문자 배경의 타원을 제거하고, 독자 개발한 문자 왜곡 수정 알고리즘을 이용해 불필요한 픽셀을 제거하고 문자의 왜곡을 해소했다.[66]
2012년, DC949 팀은 기계 학습 기술을 사용하여 오디오 reCAPTCHA를 99.1%의 정확도로 해결하는 방법을 발표했다. 그러나 구글은 발표 몇 시간 전에 reCAPTCHA를 업데이트하여 오디오 버전의 길이를 늘리고, 인간과 봇 모두에게 더 어렵게 만들었다.
같은 해, 클라우디아 크루즈, 페르난도 우세다, 레오바르도 레예스는 82%의 정확도로 reCAPTCHA 이미지를 해결하는 시스템을 발표했다.[19]
이러한 공격 시도에 대응하여 reCAPTCHA는 지속적으로 시스템을 개선하고 보안을 강화해왔다.
5. 2. 개인 정보 보호 문제
reCAPTCHA는 사용자 행동 데이터를 수집하고 분석하여 개인 정보 침해 가능성이 제기되었다. 특히 reCAPTCHA v3는 웹사이트 전반에서 사용자 추적을 가능하게 하여 개인 정보 보호에 대한 우려를 증폭시켰다.[24] 관리자는 사용자의 행동과 "위험"을 분석하기 위해 웹사이트의 모든 페이지에 reCAPTCHA 추적 코드를 포함하도록 권장받으며, 이는 reCAPTCHA 프롬프트 사용 시 제시되는 마찰 수준을 결정한다.[23]구글은 자사의 개인정보 처리방침에서 이 방식으로 수집된 사용자 데이터는 개인 맞춤형 광고에 사용되지 않는다고 밝혔다.[23] PC 매거진과의 인터뷰에서도 reCAPTCHA의 데이터는 개인 맞춤형 광고 목적으로 절대 사용되지 않는다고 밝혔다.[26]
하지만, 시스템은 활성 구글 계정으로 로그인한 사용자를 선호하며, 익명화 프록시 및 VPN 서비스를 사용하는 사용자에게 더 높은 위험을 표시하는 것으로 밝혀져, 추적 쿠키 사용 및 구글 서비스와의 벤더 종속을 조장한다는 비판은 여전하다.[24]
2020년 4월, Cloudflare는 구글이 reCAPTCHA를 통해 수집한 데이터를 타겟 광고에 사용할 수 있다는 개인 정보 보호 문제를 들어 reCAPTCHA에서 hCaptcha로 전환했다.[25]
5. 3. 접근성 문제
초기 reCAPTCHA는 시각 장애인 및 청각 장애인에게 접근성 문제를 야기했다.[27] 구글 고객센터는 reCAPTCHA가 청각 및 시각 장애인을 지원하지 않는다고 명시하기도 했는데,[27] 이는 해당 서비스를 사용하는 모든 페이지에서 이러한 사용자를 효과적으로 차단하는 결과를 초래했다.WebAIM은 2012년 5월에 "스크린 리더 사용자의 90% 이상이 CAPTCHA를 매우 어렵거나 다소 어렵다고 생각한다"고 보고했다.[20]
그러나 reCAPTCHA는 현재 모든 CAPTCHA 서비스 중 접근성에 대한 고려 사항이 가장 많은 목록을 가지고 있다.[28]
6. 활용 사례
reCAPTCHA는 페이스북, 티켓마스터, 4chan, CNN 등 유명 사이트에서 스팸 및 악성 봇 공격을 방지하기 위해 2007년부터 사용되고 있다.[42] 2008년 6월부터는 Craigslist에서도 사용되기 시작했다.[43] 또한, 미국의 국가 전기 통신 정보 관리청(National Telecommunications and Information Administration)과 같은 정부 기관 웹사이트에서도 사용되었는데, 2009년에 완료된 미국의 디지털 텔레비전 방송 전환(Digital television transition in the United States) 당시 디지털-아날로그 변환기(Coupon-eligible converter box)용 쿠폰 신청 사이트에서 reCAPTCHA를 채택했다.[44]
reCAPTCHA 기술은 이메일 주소가 스팸 발송자에 의해 웹 페이지에서 수집되지 않도록 보호하는 메일하이드 프로젝트에도 활용되었다.[71] 기본적으로 이메일 주소는 웹 크롤러가 전체 이메일 주소를 볼 수 없는 형식으로 변환되었는데, 예를 들어 "mailme@example.com"은 "mai...@example.com"으로 변환되었다. 그 후 방문자는 "..."을 클릭하고 CAPTCHA를 풀어 전체 이메일 주소를 확인했다. 팝업 코드를 편집하여 주소가 전혀 표시되지 않도록 할 수도 있었다.[72]
6. 1. 문서 디지털화
초기 reCAPTCHA는 뉴욕 타임스의 기사 아카이브[35][36] 및 구글 도서의 도서 디지털화 프로젝트에 활용되었다.[37] 2009년에는 2~3개월 만에 뉴욕 타임스의 지난 130년 기사 중 약 20년 분량을 디지털화했으며,[38][39] 2011년 말까지 나머지 기사의 디지털화를 완료하는 것을 목표로 했다.[40]reCAPTCHA는 광학 문자 인식(OCR) 소프트웨어가 읽을 수 없는 문자를 이미지로 표시하고, 이 데이터를 사용하는 웹사이트로 전송한다. 각 사이트는 사용자에게 이미지 속 문자를 해독하게 하여 인증 절차를 진행하고, reCAPTCHA 서비스는 해독된 데이터를 다시 디지털화 프로젝트로 보낸다.
6. 2. 스팸 및 악성 봇 방지
reCAPTCHA는 페이스북, 티켓마스터, 4chan, CNN 등 유명 사이트에서 스팸 및 악성 봇 공격을 방지하기 위해 2007년부터 사용되고 있다.[42] 2008년 6월부터는 Craigslist에서도 사용되기 시작했다.[43] 또한, 미국의 국가 전기 통신 정보 관리청(National Telecommunications and Information Administration)과 같은 정부 기관 웹사이트에서도 사용되는데, 2009년에 완료된 미국의 디지털 텔레비전 방송 전환(Digital television transition in the United States) 당시 디지털-아날로그 변환기(Coupon-eligible converter box)용 쿠폰 신청 사이트에서 reCAPTCHA를 채택했다.[44]6. 3. 기타 프로젝트
reCAPTCHA 기술은 이메일 주소가 스팸 발송자에 의해 웹 페이지에서 수집되지 않도록 보호하는 메일하이드 프로젝트에도 활용되었다.[71] 기본적으로 이메일 주소는 웹 크롤러가 전체 이메일 주소를 볼 수 없는 형식으로 변환되었는데, 예를 들어 "mailme@example.com"은 "mai...@example.com"으로 변환되었다. 그 후 방문자는 "..."을 클릭하고 CAPTCHA를 풀어 전체 이메일 주소를 확인했다. 팝업 코드를 편집하여 주소가 전혀 표시되지 않도록 할 수도 있었다.[72]참조
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