[컴퓨터 보안] 암호의 개념

암호의 정의

• 두 사람이 안전하지 않은 채널을 통해 정보를 주고받더라도 제 3자는 이 정보의 내용을 알 수 없도록 하는 것
  
  

• 기본 단어
  
  • 평문(plaintext) : 원래의 메시지
    
  • 암호문(ciphertext) : 코드화된 메시지
    
  • 암호화(encryption) 평문 -> 암호문
    
  • 복호화(decryption) : 암호문 -> 평문
    
    
• 키(Key)
  
  • 암호화와 복호화를 위한 가장 중요한 열쇠
    
  • 암호는 기밀성을 보장하기 위한 필수적 기술
    
    

암호의 역사

• 개요
  
  • 처음에는 주로 군사와 정치적인 목적으로 사용
    
  • 컴퓨터와 통신이 결합됨에 따라 불법 사용자의 봉쇄 또는 데이터의 위조 및 변조를 막는 수단으로 이용
    
  • 최근에는 인터넷 뱅킹에 사용되는 공동인증서나 금융인증서, 보안 키패드, 메신저의 비밀 채팅 등에 널리 이용
    
    

고대 암호

• 스테가노그래피(Steganography)
  
  • 실제로 전달하고자 하는 정보 자체를 숨기는 것
    
  • 최초의 암호는 BC 480년경, 스파르타에서 추방되어 페르시아에 살던 데마라토스가 페르시아의 침략계획 소식을 나무판에 조각 후 밀랍을 발라 스파르타에 보낸 것
    
    
• 일반적인 암호의 요건(Kerckhoff의 원리)
  
  • 제3자에게 암호 알고리즘을 알려주더라도 제3자가 키를 모르면 암호를 풀 수 없다는 것을 가정
    
  • 스테가노그래피를 최초의 암호로 보기는 힘듦
    
    
• 두 가지 암호 방식
  
  • 전치법
    
  • 치환법
    
    
• 전치법
  
  • 평문에 있는 문자들의 순서를 바꿈으로써 암호화 하는 기법
    
  • 가장 단순한 방식 : 두 문자씩 앞뒤로 섞는 방법
    
  • 스파르타의 봉 암호
    
    
• 치환법
  
  • 평문의 문자들을 다른 문자로 치환함으로써 암호화 하는 기법
    
  • 치환 규칙에 따라 암호화 및 복호화
    
  • 시저 암호 : 평문의 각 문자를 알파벳 순서상 세 문자 뒤에 위치하는 문자로 치환
    
  • 시프트 암호 : 시저 암호를 개선. 평문의 각 문자를 알파벳 순서상 k번째 뒤 문자로 치환
    
    

근대 암호

• 비즈네르 암호
  
  • 시프트 암호를 개선한 새로운 치환법
    
  • 키=여러개의 정숫값
    
    

• 20세기 초반까지 플레이페어 암호, 힐 암호 등 다양한 암호방식 등장
  
  

• 20세기 들어 암호에 대한 연구가 활발하게 진행됨
  
  • 통신기술의 발전, 기계식 계산기에 대한 연구
    
  • 두 차례의 세계대전을 통해 암호설계와 해독에 대한 필요성 증가
    
    
• 1949년 섀년
  
  • 일회성 암호체계(one-time pad, OTP)가 안전함을 증명
    
  • 암호체계 설계의 두 가지 기본원칙 지시
    
    • 혼돈(Confusion) : 평문과 암호문 사이의 상관관계를 숨김
      
    • 확사(Diffusion) : 평문의 통계적 성격을 암호문 전반에 확산시켜 숨김
      
      
• 1970년대 두 가지 큰 변화 발생
  
  • 표준 암호 알고리즘의 등장
    
  • 공개키 암호 알고리즘의 등장
    
    
• 표준 암호 알고리즘
  
  • 컴퓨터가 점차 발전하면서 데이터 보호에 대한 필요성도 증가
    
  • 1977년 미국 NBS(현재 NIST)에서 표준 암호 알고리즘 공표
    
  • DES(Data Encryption Standard) : 대칭키 암호 알고리즘
    
  • 2001년 새로운 표준 암호 알고리즘인 AES가 공표될 때까지 널리 이용됨
    
    
• 공개키 암호 알고리즘
  
  • 1976년 디피와 헬먼이 공개키 암호의 개념을 제시
    
  • 공개키 암호 : 암호화와 복호화에 서로 다른 키를 사용
    
  • 1978년 리베스트, 샤미르, 애들먼이 RSA 공개키 암호 알고리즘 개발
    
  • RSA : 소인수분해 문제에 기반을 둔 대표적인 공개키 암호 알고리즘
    
    

대칭키 암호의 개념

• 암호화와 복호화에 같은 키 하나를 사용하는 암호 방식
  
• 장점 : 암호화와 복호화 속도가 빠름
  
• 단점 : 키 분배 문제 존재
  

• 대표적인 알고리즘 : DES, AES, IDEA 등
  
  

• 블록 암호
  
  • 평문을 고정된 크기의 블록으로 나누어 각 블록마다 암호화 과정을 수행하여 블록 단위로 암호문을 얻는 대칭키 암호 방식
    
    
• 스트림 암호
  
  • 평문과 같은 길이의 키 스트림을 생성하여 평문과 키를 비트 단위로 XOR하여 암호문을 얻는 대칭키 암호 방식
    
    

공개키 암호의 개념

• 암호화와 복호화에 두 개의 서로 다른 키를 사용하는 암호방식
  
• 공개키 : 누구나 공개키를 이용하여 암호화 가능
  
• 개인키 : 오직 자신만 개인키를 이용하여 복호화 가능
  
• 장점 : 키 관리 쉬움, 키 분배 문제 해결
  
• 단점 : 대칭키 암호에 비해 속도가 느림
  
• 대표적인 알고리즘 : RSA, ECC, EIGamal 등