정보화 사회와 암호학 0



암호학이란?

 

정보를 보호하기 위한 언어학적 및 수학적 방법론을 다루는 학문입니다.

수학을 중심으로 컴퓨터, 통신 등 여러 학문분야에서 공동으로 연구하고 개발하고있습니다.

초기의 암호는 메시지 보안에 초점이 맞추어져 군사 또는 외교적 목적으로 사용되었고, 현재는 메시지 보안 이외에도 인증, 서명 등을 암호의 범주에 포함시켜 우리의 일상에서 떼 놓을 수 없는 중요한 분야입니다.

 

 

정보화 사회와 암호학

 

정보화 사회의 진전으로 정보 처리와 정보 통신이 다양화됨에 따라 종래와 같이 정보를 한곳에 모아 일시에 처리하는 집중 처리 방식에서 크게 문제가 되지않았던 정보보호가 중요하고도 필수적인 문제로 부각되고 있다.

 

정보 시스템 내에서 축적,처리, 전송되는 정보는 전기적 현상을 이용하여 전자화, 대용량화되고 있어 정보에 대한 적절한 보호 조치가 없으면, 전송, 처리 혹은 기억 장치에 보관된 상태에서 불법 유출,

삭제 및 수정 등의 위험에 노출되기 쉽다.

이런 원치 않는 불법적인 사고로 인하여 프라이버시가 침해될 뿐만 아니라, 막대한 경제적 손실을 당할 우려가 있다. 최근에는 정보의 불법유출 및 수정이 사회적 문제가 되고 있어 정보보호에 대한 관심이 고조되고 있다.

암호는 주로 전쟁과 외교 분야에 이용되었다. 또, 암호는 소설 속에 등장하여 독자들의 추리력을 발동시켜, 독서의 흥미를 불러 일으켰으며, 고대 문자 해독에도 이용되었다.

암호 방식이 상업적으로 이용되면서 정보화 사회의 상거래의 핵심 요소인 전자 화폐, 전자 송금,

전자 지갑 실현 및 전자 상거래의 신뢰성과 비밀성을 제공해주는 방법으로 암호 방식이 이용 될 것으로 예상된다.

현재의 전자상거래 대표적인 암호화 프로그램으로는 공인인증서가 대표적이다.

 

암호의 역사

 

국가가 형성되기 이전에는 비밀리에 보관해야 할 정보가 그리 많지 않아 암호 방식의 사용이 거의 없었으나, 국가가 형성되면서 국가와 국가 간의 이권, 그리고 상업이 발달함에 따라 개인과 개인간의

이권에 따른 비밀 보전의 필요성이 증대되면서 암호 방식의 사용이 증가하게 되었다.

특히 중세에 이르러서는 암호가 급속히 발전하였다.

광의의 암호는 비밀 통신과 동의어로 사용되고 있지만 엄격하게 말해서 양자를 구별해야 한다

비밀 통신이라고 말할 때는 암호문(ciphertext)이 아닌 보통 문장의 평문(plaintext)인 통신문

내용을 알아보지 못하도록 숨겨서 통신하는 방법도 포함된다.

예를 들면 고대 그리스에서 노예의 머리를 깎아 통신문을 머리속에 적어 머리카락이 길어질 때를

기다렸다가 제삼자의 눈에 발견되지 않게 상대방에게 노예를 보내면 다시 머리를 깎아 통신문을

전달하였다고 한다.

 

암호학의 목적

 

기밀성(secrecy)

  - 수동적인 공격으로부터 데이터를 보호

  - 인증된 사람만 자료 열람

 

 무결성(integrity)

   - 수신된 메시지가 불법적으로 재생된 것인지 확인

   - 전송과정에서 변조 또는 재구성 되지 않았음을 증명

 

 인증(authentication)

    - 정보나 사용자의 정체(실제신원)를 확인

 

 부인방지(non-repudiation)

    - 송신자와 수신자간의 전송 메시지에 대한 분쟁을 방지

 

용어 정의

  암호학(Cryptology)

    - Cryptology = (cryptos=hidden)+(logos=theory)

    - 기밀, 자료 무결성, 사용자 인증, 자료출처 인증 등과 같은 정보보안에 관련된 수학적 기술의 연구

  암호 기술(Cryptography)

  암호분석 기술(Cryptanalysis)

  암호 (Cipher)

   - 자료의 기밀성을 보장하기 위하여 안전성이 입증된 수학적 논리에 의하여 변환하는 과정

   - 평문을 인가되지 않은 자가 이해하기 어려운 형태로 수학적 논리에 의하여 변형하기 위한

     원리, 수단, 방법

 

암호의 분류

 

○ 고대 암호

    - 전치 암호(transposition cipher)

    - 환자 암호(substitution cipher)

 

○ 근대 암호

    - 적 암호(product cipher) : 환자 암호 + 전치 암호

    - 암호기(cipher machines)

 

○ 현대 암호

     - 현대 대수학

 

고대 암호

 

전치 암호 : 가장 오래된 암호 방식으로, 이 방식은 전달하려는 평문을 재배열하는 방식으로 곤봉에

               종이를 감아 평문을 횡으로 쓴 다음 종이를 풀면 평문의 각 문자는 재배치되어 평문의 내용

               을 인식할 수 없게 된다. 암호문 수신자는 송신자가 사용한 곤봉과 직경이 같은 곤봉에

               암호문이 적혀있는 종이를 감고 횡으로 읽으면 평문을 얻을 수 있다.

환자 암호 : 최초의 환자 암호는 로마 시대의 Julius Caesar가 사용한 Caesar 암다. 이 암호 방식은 평문의 각 문자를 우측으로 

                3문자씩 이동시켜 그 위치에 대응하는 다른 문자를 치환함으로써 평문을 암호문으로 변환하는 암호 방식이다.

                즉, A는 D로, B는 E, C는 F로 계속해서 Z는 C로 평문을 암호문으로 치환하는 방식이다. 이 방식의 암호문에서

               평문으로 복호화 하는 방법은 암호화의 역처리, 즉 암호문 문자를 좌측으로 3문자씩 이동시키면 간단히 평문

               으로 복호화 할 수 있다.

  

근대 암호

 

17세기 근대 수학의 발전과 더불어 고급 암호가 발전하기 시작하였으나, 본격적인 근대 수학을 도입한 과학적인 근대 암호는 20세기에 들어와서 발전하기 시작하였다.

 

적 암호 : 전치 암호와 환자 암호가 합쳐진 암호를 말한다.

             Thomas Jefferson's Wheel Cipher

key - 7,9,5,10,1,6,3,8,2,4

암호기 : 암호화 해주고 암호를 복호화 해주는 기계인데, 암호화 알고리즘을 기계에 적용시켜 만든것.

    1943년 영국이 개발한 Enigma 암호 해독기가 있다

        

             

현대 암호

 

관용 암호 방식

  - conventional cryptography

  - 공통키 암호 방식, 대칭 암호 방식

 

 공개키 암호 방식

   - Public-key cryptography

   - Two key 암호 방식

   - 비 대칭 암호 방식

 

   관용 암호 방식                                               공개키 암호 방식

YES! 사용된 키가 동일하다                       NO! 사용된 키가 동일하지 않다

┌──암호화────────┐               ┌──복호화─────────┐               

│                                       │               │                                          │

│       암호화 키      <────┿────-┿──> 복호화 키                    │
│                                        │              │                                         │

│평문->암호 알고리즘->암호문│             │암호문->암호 알고리즘->평문│

└──────────────┘            └──────────────┘ 






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삐뚤삐뚤은 애교

현대 암호의 개요

 

1960년대 : 컴퓨터와 통신 시스템의 발달로 디지털 형태 자료의 보호 및 보안 서비스 제공 필요성 증가

1970년대 : IBM의 Feistel이 개발을 시작해서 1977년에 미국 표준 암호화 알고리즘으로 채택된

               비밀키 암호법 DES 탄생

1976년    : Diffie Hellman이 "New Directions in Cryptography"란 책에서 공개키 암호법 제안

1978년    : Rivest, Shmir, Adleman이 최초의 공개키 암호화 알고리즘 RSA를 발견

1985년    : 공개키 암호화 알고리즘 ElGamal 등장

 

암호 방식


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