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이론/보안

[보안] 대칭 / 비대칭 암호화 방식

목차

1) 현대 암호 이론 및 배경

2) 현대 암호 특징

- 데이터 기밀성 , 사용자 인증, 무결성 인증, 정수론 기반 등 

3) 대칭 암호화 방식

- 정의, 장점, 단점 , 방식(DES , 블럭 암호)

4) 비대칭 암호화 방식

- 정의 , 방식, 장점, 단점 

 

1) 현대 암호 이론 및 배경
(1) 정수론 , 대수학 , 복잡도 이론, 확률론
(2) 정보 이론, 양자이론
(3) 암호 알고리즘
(4) 대칭키 암호 알고리즘
(5) 공개키 암호 알고리즘
(6) 암호학적 해쉬 및 인증 코드 
(7) 슈도 난수 생성


2) 현대암호의 특징
1) 데이터 기밀성
안전하지 않은 통신 채널을 이용하여 양자간 안전한 데이터를 전송한다.
2) 사용자 인증
송신자가 직접 생성한 데이터인가?
3) 데이터 무결성 인증
통신 중간에 데이터가 위변조되지 않았는가? 
4) 정수론에 기반
5) 암호의 안전성이 NP-hard의 어려움에 기반 


3) 대칭 암호화 방식
암호화와 복호화에 동일한 키가 사용됩니다. 주로 데이터 통신의 암호화에 쓰입니다. 

 

3-1) 대칭 암호 장점
암호화/복호화 속도가 비대칭 알고리즘보다 빠르다
통신에서는 암호/복호화 속도가 중요하므로 대칭 암호화방식이 더 적합하다.
암호문의 크기가 평문보다 크지 않다. 
통신에서 암호문의 크기를 전송하기위해 추가적으로 네트워크 대역폭을 증가시키지 않아도 된다. 
대체로 비트수가 작고 수행시간이 짧다.

 

3-2) 대칭 암호 단점
Key의 개수가 증가되면 키 관리가 어려워진다.
각 쌍의 사용자들마다 유일한 키가 생성되어 다수의 쌍이 존재할 경우 키의 수가 증가되어 키의 관리가 어렵다. 
데이터를 보내는 A와 데이터를 받는 B가 동일한 Key를 가지기 때문에 공격자가 Key를 가로채면 이 암호문은 풀린다.

 

3-3) 대칭 암호 방식 
(1) DES(Data Encryption Standard)
64개의 블록 암호화 알고리즘이다. 56비트 크기의 암호화키를 사용한다 (생성 가능한 암호화 키는 최대 7200조가지이다.
각 라운드는 48비트의 보조키를 사용한다. 보조키는 56비트 키중 48비트를 사용해 구성한다. 

(2) 블럭 암호 (Block Cipher) 
평문과 암호문이 고정된 크기의 블록으로 구성된다. 암호문은 평문의 반복되는 회전 함수로 계산된다.

블럭암호의 구조

 

4) 비대칭 암호화 방식 (공개키 암호화 방식)

4-1) 비대칭 암호 방식 

1) 보내는 사람인 A(Alice)는 공개키(public Key)와 개인키(private Key)를 생성한다. 
2) 받는 사람인  B(Bob)도 공개키(public Key)와 개인키(private Key)를 생성한다. 
3) A(Alice)는 B(Bob)의 공개키로 암호화하고, B는 Bob의 개인키로 복호화한다.

비대칭 암호방식

4-2) 비대칭 암호 장점
- Signature 구현이 가능하다.

- 보안 강도가 높다. 
RSA의 경우, 소인수분해 문제의 어려움을 이용했기때문에, 현재로써는 암호가 깨지지않는다.
현재 256비트의 암호키를 사용하면 , 복호화하는데 우주의 나이만큼 시간이 필요하다. 
키의 관리/ 분배가 매우 효율적이다.

4-3 ) 비대칭 암호 단점
연산이 복잡하고 느리다.
공개키를 관리하는 것이 문제이다.

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