05.11 암호학 암호의 개념과 고전 암호

암호의 개념과  고전 암호

1.암호의 개념

• 통신 당사자들끼리만 아는 비밀스런 신호나 부호
• 암호화와 복호화하기 위한 원리, 수단, 방법 등을 취급하는 기술이나 과학

 

2. 암호 용어 

 

 

3. 암호 원리

평문을 암호화하기 위한 연산자의 유형

치환(Substitution) : 평문의 각 원소를 다른 원소로 사상

전치 (Transpostion) : 평문의 각 원소를 재배열

혼합 (Confusion) : 평문의 원소를 치환 선택(bit)

확산 (Duffusion) : 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 블럭 단위로 처리

스트림 암호화 (Stream cipher) : 입력을 연속적으로 처리

 

단대단 암호 (End-to-End Encryption)

OSI 참조 모델에서 가장 높은 계층(7,6)에서 이루어진다.

네트워크에서 보안 유지에 실패하더라도 데이터의 비밀성은 위협받지 않는다

암호화는 송수신 프로세서가 담당한다.

 

링크 암호 (Link Encyption)

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

암호 / 복호에 동일한 키와 동일한 알고리즘 사용

수신자와 송신자는 키를 교환해야함

공유한 키(비밀키)는 비밀로 유지

키 분배의 어려움

디지털 서명 불가능

속도가 빠름

 

공개키 암호

암호 / 복호에 각각 서로 다른 키와 동일한 알고리즘 사용

수신자와 송신자는 연관된 키쌍 중 하나를 알아야함

키 쌍중 하나(개인키)를 비밀로유지

공개 키를 공개

디지털 서명 가능

속도가 느림

 

암호 해독하는 법 = 복호화 키를 다 넣어본다?

 

혼합 확산 대칭키에서 많이 씀

 

링크 암호 -> 기계를 이용하는 암호

 

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고전적 암호 기술

전송 내용을 숨기는 방법

Steganograhpy 방법

메시지의 존재 자체를 은폐

 

암호 방법

다양한 원문의 변환에 의해 외부인이 그 의미를 알지 못하도록 메시지를 변형

치환, 전치를 이용 원문을 숨김

 

Steganography

특징

메시지의 존재 자체를 은폐

원문내의 단어나 문자를 적당히 배열 함으로써 실제 메시지를 나타냄

 

예제

문자 마킹 (Character marking)

원문의 문자에 연필로 덧써서 표시를 해 빛을 적당한 각도로 비춰어야만 보임

 

보이지 않는 잉크 (Invisible ink)

종이에 열이나 화학 처리를 해야만 보이는 잉크를 사용

 

핀 구멍 (Pin punctures)

빛을 비춰야만 보이는 작은 구멍을 원문에 넣는 방법

 

Steganography의 장점

생성이 쉽다

 

Steganography의 단점

상대적으로 적은 정보 비트를 은닉하는데 많은 오버헤드 요구

방법 노출시 재사용 불가

비밀 통신에 대한 사실이 발견되면 타인에 의해 이용될 수 있다

 

최근 경향

동영상, 이미지 파일을 이용 원문을 숨기는 방법이 인터넷등의 네트워크에서 이용됨

테러, 범죄에 이용되는 경우가 나타남

 

치환 기법 - 다중치환

• 2글자씩 암호화
• playfair 알고리즘은 5 * 5 행렬에 기초
• 키워드가 monarchy인 행렬

암호화 방법

일단 대문자 다 소문자로 변환하고 띄어쓰기 다 없앤다

 

그리고 글자 2개씩 띄운다

 

반복되는 평문은 X와 같은 채움문자로 분리

-balloon : ba lx lo on

같은 행에 두 문자가 있을 경우 우측에 있는 문자와 치환

-ar은 rm으로 치환

같은 열에 두 문자가 있을 경우 바로 밑에 문자와 치환

-mu는 cm으로 치환

그 외에 평문자쌍은 대각선에 위치한 문자와 치환

-hs는 bp로, ea는 im(또는 jm)

예제)

평문 : Youshouldlookatyourreflection

암호화 : hnxlfhumctnrrfrshnzmmkepleskna

 

 

치환 기법 -  다중 단일 문자 치환

• 단순 단일 문자 치환 방법을 개량
• 다중 단일 문자 치환 암호방법의 공통점
• 하나의 단일 문자 치환 규칙 집합을 사용
• 주어진 변환에 사용될 규칙은 키에 의해 결정

Vigenere 방법(표 참조)

세로가 평문 가로가 키

 

키 : tomodell

평문 : we trust coffe is pretty good

암호문 : psffxwenhtrslwacxhfmjszo

 

 

전치기법 

monoalphabetic 암호기법의 진보된 방법 (지휘막대)

평문자의 순서를 바꿈 

rail fence 기법

키 7개 글자 35개 이상

평문 : It don't matter how much you try to scheme and plan

암호문 : thyoaanrhtendtureliawucdttmthpmoosntoecyma

 

 

키 : 4 5 3 7 2 1 6
     i  t  d o n t m
     a t  t  e  r h o
     wm u c  h y o
     u t  r  y  t o s
     c h e  m e a n
     d p l  a   n a t