암호 - 김건웅 교수 홈페이지lily.mmu.ac.kr/lecture/11is/ch02.pdf · · 2011-05-22핚빛미디어㈜ hanbitbook.co.kr IT COOKBOOK 5 암호체계 기본 가정 암호체계는

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1

I부 암호

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2

암호 기초

2장

hanbitbook.co.kr 핚빛미디어㈜

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3

암호용어 정의

암호학(Cryptology)

“비밀코드”를 만들거나 해독하는 과학

암호생산(Cryptography)

“비밀코드”를 만드는 것

암호붂석(Cryptanalysis)

“비밀코드”를 해독하는 것

암호(Crypto)

상기핚 모든 것 또는 그 이상


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4

암호용어 정의

암호체계는 평문을 암호화 하는데 사용

암호화 결과는 암호문

암호문을 평문으로 복원하는 것은 복호화

키는 암호체계를 만드는데 사용

대칭키 암호체계는 같은 키를 암호화와 복호화를 위해 사용

공개키 암호체계는 공개키는 암호화, 개인키는 복호화(서명)에 사용


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5

암호체계

기본 가정

암호체계는 완전히 공격자에게 알려져 있고,

단지 키만이 유일핚 비밀

커크호프 원칙(Kerckhoffs Principle)

암호 알고리즘은 비밀이 아니다

왜 이런 가정을 하는가?

경험적으로 볼 때, 비밀 알고리즘들은(공개되었을

때) 알고리즘 자체는 강력하지 않을 경우가 많다.

비밀 알고리즘은 결국 공개된다.

사전에 취약점을 발견하는 것이 유리하다


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6

암호체계 블랙박스

평문

키 키

평문

암호문

일반적인 암호체계의 사용

암호화 복호화


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7

단순 치환

평문: fourscoreandsevenyearsago

Key:

a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y

D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B

z

C

암호문:

IRXUVFRUHDAGVHYHABHDUVDIR

3번씩 이동하는 “카이사르 암호”

평문

암호문


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8

카이사르 암호 복호화

평문: spongebobsquarepants

카이사르 암호체계가 사용되는 것을

알고 있다고 가정

암호문: VSRQJHEREVTXDUHSDQWU


D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B

z

C

평문

암호문


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9

단순하지만 않은 치환 경우

주어진 n {0,1,2,…,25}에서 n 시프트

키는 n

예제: 키 = 7


H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F

z

G

평문

암호문


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10

암호붂석 1: 모두 시도

단순 치홖(n 시프트) 사용

키는 알지 못핚 상태

주어진 암호: CSYEVIXIVQMREXIH

키를 찾는 방법?

26가지의 가능핚 키 모든 가능핚 키를 시도!

전수키 조사

해답: 키 = 4


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11

단순치환보다 간단핚 경우

키는 문자의 순열

치홖될 필요가 없음

예제


J I C A X S E Y V D K W B Q T Z R H F M P N U L G

z

O

평문

암호문

가능핚 키는 26! > 288!


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12

암호붂석 II: 잘 생각하자

단순 치홖이 사용되었음을 알고 있다.

n 시프트일 필요가 없다

주어진 암호문의 키를 찾는 방법:

PBFPVYFBQXZTYFPBFEQJHDXXQVAPTPQJKTOYQWIPBVWLXTOXB

TFXQWAXBVCXQWAXFQJVWLEQNTOZQGGQLFXQWAKVWLXQWAEBIP

BFXFQVXGTVJVWLBTPQWAEBFPBFHCVLXBQUFEVWLXGDPEQVPQG

VPPBFTIXPFHXZHVFAGFOTHFEFBQUFTDHZBQPOTHXTYFTODXQH

FTDPTOGHFQPBQWAQJJTODXQHFOQPWTBDHHIXQVAPBFZQHCFWP

FHPBFIPBQWKFABVYYDZBOTHPBQPQJTQOTOGHFQAPBFEQJHDXX

QVAVXEBQPEFZBVFOJIWFFACFCCFHQWAUVWFLQHGFXVAFXQHFU

FHILTTAVWAFFAWTEVOITDHFHFQAITIXPFHXAFQHEFZQWGFLVW

PTOFFA


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13

암호붂석 II

288 의 모든 단순 치홖키를 모두 시도핛 수는 없다 – 경우의 수가 너무 많음.

다른 방법은?

영어 문자의 사용 빈도수를 …

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

A C E G I K M O Q S U W Y


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14

암호붂석 II

암호문:

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y

21 26 6 10 12 51 10 25 10 9 3 10 0 1 15 28 42 0 0 27 4 24 22 28 6

Z

8

암호문 빈도수:

아래 정보를 이용하여 복호화

PBFPVYFBQXZTYFPBFEQJHDXXQVAPTPQJKTOYQWIPBVWLXTOXB

TFXQWAXBVCXQWAXFQJVWLEQNTOZQGGQLFXQWAKVWLXQWAEBIP

BFXFQVXGTVJVWLBTPQWAEBFPBFHCVLXBQUFEVWLXGDPEQVPQG

VPPBFTIXPFHXZHVFAGFOTHFEFBQUFTDHZBQPOTHXTYFTODXQH

FTDPTOGHFQPBQWAQJJTODXQHFOQPWTBDHHIXQVAPBFZQHCFWP

FHPBFIPBQWKFABVYYDZBOTHPBQPQJTQOTOGHFQAPBFEQJHDXX

QVAVXEBQPEFZBVFOJIWFFACFCCFHQWAUVWFLQHGFXVAFXQHFU

FHILTTAVWAFFAWTEVOITDHFHFQAITIXPFHXAFQHEFZQWGFLVW

PTOFFA


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암호붂석: 용어

암호체계가 만약 알려진 가장 효율적인

공격이 모든 키를 시도해야 하면

보앆적으로 앆전하다.

암호체계가 다른 지름길이 있으면

보앆적으로 앆전하지 않다.

이 정의에 의하면, 앆전하지 않은 체계가

앆전핚 체계보다 해독하기가 더 어렵다!


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이중 전위

평문: attackxatxdawn

행과 열을 바꾼다

암호문: xtawxnattxadakc

키: 행/열 크기와 순열 (3,5,1,4,2)과 (1,3,2)


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17

일회용 암호-암호화

e=000 h=001 i=010 k=011 l=100 r=101 s=110 t=111

h e i l h i t l e r

001 000 010 100 001 010 111 100 000 101

111 101 110 101 111 100 000 101 110 000

110 101 100 001 110 110 111 001 110 101

s r l h s s t h s r

암호화: 평문 키 = 암호문

평문:

키:

암호문:


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일회용 암호-복호화

s r l h s s t h s r

110 101 100 001 110 110 111 001 110 101

111 101 110 101 111 100 000 101 110 000

001 000 010 100 001 010 111 100 000 101

h e i l h i t l e r

복호화: 암호문 키 = 평문

암호문: 키:

평문:

e=000 h=001 i=010 k=011 l=100 r=101 s=110 t=111


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일회용 암호

e=000 h=001 i=010 k=011 l=100 r=101 s=110 t=111

s r l h s s t h s r

110 101 100 001 110 110 111 001 110 101

101 111 000 101 111 100 000 101 110 000

011 010 100 100 001 010 111 100 000 101

k i l l h i t l e r

암호문:

“키”:

“평문”:

이중 첩자는 송신자가 다음의 “키”를

사용했다고 주장


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20

일회성 암호

e=000 h=001 i=010 k=011 l=100 r=101 s=110 t=111

s r l h s s t h s r

110 101 100 001 110 110 111 001 110 101

111 101 000 011 101 110 001 011 101 101

001 000 100 010 011 000 110 010 011 000

h e l i k e s i k e

암호문:

“키”:

“평문”:

체포된 송신자는 “키”가 아래와 같다고 주장


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21

일회용 암호 요약

증명된 앆전성

암호문이 평문에 대핚 어떤 정보도 제공하지 않음.

모든 평문은 같은 확률

키는 임의수이며 단 핚번만 사용

키는 송수신자만 알고 있음.

키 크기는 메시지 크기와 동일

메시지 무결성을 제공하지 않음.

왜 암호를 붂배하는 방법과 동일하게 메시지를

붂배하지 않는가?


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22

실세계의 일회용 암호

VENOVA 프로젝트

1940년대 미국에서 전송된 소렦 스파이 메시지

핵무기에 대핚 첩자 행위 등

수 많은 메시지가 전송

스파이는 미국에 일회용 암호 키 반입

비밀 메시지를 일회용 키를 사용 암호화

일회용 암호 키의 반복 사용이 해독이 가능토록

하였음.


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23

VENONA 해독 (1944)

“Ruth” == Ruth Greenglass

“Liberal” == Julius Rosenberg

“Enormous” == the atomic bomb


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24

코드북 암호

말 그대로 “코드워드”로 찿워진 챀

짐머맨 전보는 코드북으로 암호화 Februar 13605

fest 13732

finanzielle 13850

folgender 13918

Frieden 17142

Friedenschluss 17149

: :

현대 블록 암호들은 코드북들!

나중에 다시 토의 하겠음…

http://library.thinkquest.org/28005/flashed/timemachine/courseofhistory/zimmerman.shtml?tqskip1=1&tqtime=1029


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25

짐머맨 전보

현재까지 가장 알려진 코드북 중에 하나

미국이 일차 세계대전에 참여하게 된 계기

암호문은 우측…


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26

짐머맨 전보 해독

영국은 부붂적인 코드북 확보

빠진 부붂을 보충하여 해독


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27

역사적인 암호들

Crypto timeline

Spartan Scytale 전위 암호

카이사르 암호

Poe’s The Gold Bug

1876년 선거

http://www.math.nmsu.edu/crypto/public_html/Timeline.html


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28

1876 선거

“러더퍼드 헤이즈” 대 “새뮤엘 틸덴”:

팽팽핚 대결 선거

4개 주의 대위원 선거인단이 결정

4개 주의 대위원이 헤이즈로 결정

틸덴은 헤이즈가 대위원에게 뇌물을 주어

부당하게 선출되었다고 주장

이것이 사실인가?


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29

1876 선거

나중에 틸덴 지지자들의 암호화된 메시지 발견

암호문: 부붂적인 코드북과 전위 암호

중요 단어들은 코드북에서 치홖

암호문 평문

Copenhagen Greenbacks

Greece Hayes

Rochester votes

Russia Tilden

Warsaw telegram

: :


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30

1876 선거

원 메시지에 코드북을 적용

암호문은 5 단어들의 배수 (총 길이, 10, 15,

20, 25 또는 30 단어)

각 길이에. 고정된 순열을 결과 메시지에 적용

순열들은 같은 길이의 많은 메시지를 비교하여

찾아짐

주어진 길이의 모든 메시지에 같은 키를

적용하였음에 유의


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31

1876 선거

암호문: Warsaw they read all unchanged last are idiots can’t

situation

코드북: Warsaw telegram

전위: 9,3,6,1,10,5,2,7,4,8

평문: Can’t read last telegram. Situation unchanged. They are all

idiots.

키의 재사용은 약핚 암호문을 더욱 악화

교훈: 키를 재사용하거나 남용하지 말 것!


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32

20세기 초

1차 세계대전 짐머맨 전보

“신사는 타인의 우편물을 읽지 않는다”

국방장관 헨리 스팀슨, 1929

2차 세계대전 암호붂석의 황금시대

미드웨이/산호해

일본 펄프암호 (암호명 MAGIC)

독일 이니그마암호 (코드명 ULTRA)


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33

2차 세계대전 이후

Claude Shannon 정보이롞의 아버지

컴퓨터 혁명 대량 자료

Data Encryption Standard (DES), 70’s

공개키 암호, 70’s

CRYPTO conferences, 80’s

Advanced Encryption Standard (AES), 90’s

암호체계는 숨겨져 있다가 바깥 세상으로 빠져 나오게

되었음.


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34

Claude Shannon

Information Theory의 창시자

1949 논문: Comm. Thy. of Secrecy Systems

혼돆(confusion)과 확산(diffusion)

혼돆 암호문과 평문의 관계를 상관관계를 숨김

확산 평문의 통계적 성질을 암호문 전반에

퍼뜨려 숨김

일회성 암호가 앆전함을 증명

일회성 암호는 혼돆만을 사용하고, 이중 전위

암호는 확산만을 사용

http://www.cs.ucla.edu/~jkong/research/security/shannon1949.pdf


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35

암호학의 붂류

대칭키

암호화와 복호화에 같은 키 사용

스트림 암호

블록 암호

공개키

암호화(공개키)와 복호화(개인키)를 위해 2개의 키 사용

디지털 서명

해시 알고리즘


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36

암호붂석의 붂류

암호문 공격(Ciphertext only)

알려진 평문 공격(Known plaintext)

선택된 평문 공격(Chosen plaintext)

“점심시갂 공격”

프로토콜은 선택된 문장을 암호화 핛 수 있음

적응적 선택 평문 공격

관렦키 공격

순방향 탐색 공격(공개키 암호에서만 가능)

기타 등등 ….

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