3. 28 (수) - 암호 1

암호학

 

암호의 개념

 

◎ 통신 당사자들끼리만 아는 비밀스런 신호나 부호

◎ 암호화/복호화를 위한 원리 수단 방법 등을 취급하는 기술 혹은 과학

 

2. 암호 용어

 

◎ 모든 암호 알고리즘은 투명하게 공개되어 있음.

→ 수학적으로 계산해 오류가 있는지 검출해야하기 때문

→ ex) 2.0, 2.1 ver 의 아래 한글 (암호 알고리즘은 프로그래머가 아닌 수학자가 만든다)

◎ 하지만 계산적으로 도출이 힘들어야 함.

◎ 알고리즘의 안정성은 키를 잘 관리하는 것이 중요.

◎ 암호화와 복호화에 같은 키를 사용하는 대칭키 알고리즘

◎ 암호화와 복호화에 다른 키를 사용하는 공개키 알고리즘

 

3. 암호 원리

 

◎ 평문을 암호화하기 위한 연산자의 유형

  ⦁ 치환 (Subtitution) : 평문의 각 원소를 다른 원소로 사상

  ⦁ 전치 (Transpostion) : 평문의 각 원소를 재배열

  ⦁ 혼합 (Confusion) : 평문의 원소를 치환 선택(bit)

  ⦁ 확산 (Diffusion) : 평문의 원소를 확대(bit)

◎ 사용된 키의 수

  ⦁ 대칭키 : 송수신자가 같은 키를 사용

  ⦁ 공개키 : 송수신자가 다른 키를 사용

◎ 평문 처리 방법

  ⦁ 블록 암호화 (Block cipher) : 연산을 블록 단위로 처리

  ⦁ 스트림 암호화 (Stream cipher) : 입력을 연속적으로 처리

   → 사실 둘의 차이는 보기에 잘 모른다.

 

◎ 단대단 암호

• OSI 참조모델에서 가장 높은 계층(7,6)에서 이루어진다.

• 네트워크에서 보안유지에 실패하더라도 데이터의 비밀성은 위협

받지 않는다.

• 암호화는 송수신 프로세서가 담당한다.

◎ 링크 암호 기법

- 링크암호 : 하드웨어적으로 암호를 사용하는 기법

• OSI 참조모델에서 가장 낮은 계층(1,2)에서 암호화 된다.

• 송수신 호스트나 중간 노드에서 노출된다.

• 신뢰적인 호스트 사이에 비신뢰적인 매체를 사용할 때 유리하다.

• 암호화는 송수신 호스트에서 담당한다.

 

◎ 관용 암호 (대칭키 암호)

• 암호/복호에 동일한 키 와 동일한 알고리즘 사용

• 수신자와 송신자는 키를 교환해야 함

• 공유한 키(비밀키)는 비밀로 유지

• 키 분배의 어려움

• 디지털 서명 불가능

→ 키를 상호 소유하므로 부인방지의 어려움이 있다.

• 속도가 빠름

 

◎ 공개키 암호

• 암호/복호에 각각 서로 다른 키 와 동일한 알고리즘 사용

• 수신자와 송신자는 연관된 키쌍 중 하나를 알아야 함

• 키 쌍중 하나(개인키)를 비밀로 유지

• 공개키를 공개

• 디지털 서명 가능

→ 개인키를 가진 본인만이 서명할 수 있기 때문에 부인방지 기능을 함

• 속도가 느림

 

Optimal 한 알고리즘이다. : 공부해봐야 소용이 없다. 이미 난제인 것

1) 소인수분해 알고리즘

소수 P, Q를 곱하여 만들어진 합성수는 소인수 분해 시 P와 Q 밖에 나오지 않는다.

 

4. 고전적 암호 기술

 

4-1 Steganography

 

◎ 전송 내용을 숨기는 방법

• Steganography 방법

- 메시지의 존재 자체를 은폐

• 암호 방법

- 다양한 원문의 변환에 의해 외부인이 그 의미를 알지 못하도록 메시지를 변형

- 치환, 전치를 이용, 원문을 숨김

 

◎ 특징

• 메시지의 존재 자체를 은폐

• 원문내의 단어나 문자를 적당히 배열함으로써 실제 메시지를 나타냄

 

◎ Steganography의 장점

• 생성이 쉽다.

 

◎ Steganography의 단점

• 상대적으로 적은 정보 비트를 은닉하는데 많은 오버헤드 요구

• 방법 노출시 재사용 불가

• 비밀통신에 대한 사실이 발견되면 타인에 의해 이용될 수 있다.

 

◎ 최근 경향

• 동영상, 이미지 파일을 이용 원문을 숨기는 방법이 인터넷 등의 네트워크에서 이용됨

• 테러, 범죄에 이용되는 경우가 나타남

 

4-2 시저 암호

 

◎ 암호화 방식(문자 p를 암호화)

• C = E(p) = (p+3) mod (26)

• 일반화 : C = E(p) = (p+k) mod (26)

• 문자 p는 C로 암호화

 

◎ 복호화

• p = D(C) = (C -3) mod (26)

• 일반화 : p = D(C) = (C - k) mod (26)

• 문자 C는 p로 복호화

 

◎ 단점

• 암호화 및 해독 알고리즘을 알고 있다.

• 가능한 키가 25개 뿐이다.

• Brute-force attack이 가능

• 평문의 언어를 알고 있으며 쉽게 인식할 수 있다.

 

 

4-3 다중치환

ex) Time is an illusion. Lunchtime doubly so.

 

TIME IS AN ILLUSION LUNCHTIME DOUBLY SO

 

TIMEISANILLUSIONLUNCHTIMEDOUBLYSO

 

TI ME IS AN IL LU SI ON LU NC HT IM ED OU BL YS OZ

 

SK CL SX RA ES UM XS NA UM MY DP EA KC MV CS BQ RV

 

SKCLSXRAESUMXSNAUMMYDPEAKCMVCSBQRV

 

ex) 다른 사람의 문장 해독해보기