[CS] 암호화 기초

암호의 기본 개념

암호란 약속된 당사자 또는 집단에서만 내용을 알 수 있도록 하는 일종의 문서

목적

• 위협에 대한 방어이며 안전한 설계 및 지정된 사용자외에는 접근이 어렵도록 통제된 권한 체계에 따라 구현되어야한다.

주요 특징

구분	용도
기밀성	정보의 부적절한 유출을 방지
무결성	정보의 임의적 또는 불법적인 변경을 예방 및 방지
가용성	지정된 사용자가 정보에 접근할 수 있도록 감시

기타 특징

구분	용도
인증	정당된 사용자 확인 및 데이터 베이스의 부적절한 누출을 방지
접근 통제	인증되지 않은 사용자에 의한 부적절한 접근을 방지

암호의 기본 역사

구분	기간	용도	예시
수동 암호 시대	~ 1920	단순 문자	시저 암호
기계 암호시대	1920 - 1950	복잡한 기계 이용	Enigma
현대 암호시대	1950 ~	컴퓨터에 의한 암,복호화 수행	RSA, ECC, SEED

암호 알고리즘

출처: 서울디지털대학교-블록체인프로그래밍

대칭키

• 암호화 & 복호화 키가 동일
• 데이터를 변환하는 방식에 따라 스트림 암호와 블록 암호로 나뉘어짐

구분	스트림 암호	블록 암호
방식	스트림의 길이만큼 이진수 형태로 변경 - 한 비트씩 암호화 진행 일회성 암호 형태	블록 단위로 암호화
장점	쉬운 구현	오류 확산 위험x 이동 통신 환경에서 구현이 용이
단점	오류 확산 위험 有	시간이 오래 걸림

• 비교적 속도가 빠르며 시크릿키가 작기 때문에 긴 메세지를 암/복호화 하는데 사용
• 기밀성용으로 사용
• But, 각 사용자마다 송신자는 동일한 비밀키를 가져야함으로 사용자의 수만큼 관리해야하는 키의 수가 증가하며 복잡성이 올라감

공개키 (비대칭키)

• 암호화와 복호화에서 사용되는 키가 다르다.
• 암호화는 public key을 이용하여 모든 사용자에게 공유가 되며,
• 복호화는 각 사용자마다 가지고 있는 private key를 이용한다.
• 불특정 다수를 대상으로하는 인터넷에 용이
• 기존 대칭키와 달리 비밀통신 뿐만아니라 사용자 인증 메세지 등 전자 인증이 가능해짐
• But, 으로 구조가 복잡하고 속도가 느림 - 해결책으로 하이브리드 암호 방식이 있음

해시함수

• 임의의 길이를 갖는 메세지를 입력받아 고정된 길이의 출력 값으로 암축시키는 함수
• 키를 사용하지 않으므로 동일한 입력에 대해서는 같은 값이 출력된다.
• 메시지의 오류나 변조를 탐지할 수 있는 무결성을 제공하는 목적
• 메시지가 1비트만 달라도 다른 해시값이 출력된다.

Key 관리

출처: 서울디지털대학교-블록체인프로그래밍

• 마스터 키
  반복적으로 사용되는 키
  
• 세션 키
  통신할 때마다 한번만 사용되는 키

CEK (콘텐츠용 키): 정보를 암호화하는 키
KEK (키용 키): 키를 암호화하는 키