암호화 알고리즘 소개

전산영어강독참고자료

2002/4/8

국내 암호화 제품 소개국내 암호화 제품 소개침입차단 System (Fire Wall) 침입차단 System (Fire Wall)

한국정보공학한국정보공학52%, 15152%, 151 억원억원

싸이버텍홀딩스싸이버텍홀딩스24%, 7124%, 71 억원억원

어울림정보기술어울림정보기술15%, 4315%, 43 억원억원

인젠인젠5%, 145%, 14 억원억원

켁신시스템켁신시스템4%, 114%, 11 억원억원

Domestic MarketDomestic Market Overseas MarketOverseas Market

CheckPoint SoftwareCheckPoint Software32.5%, 313 Mil.$32.5%, 313 Mil.$

NetWork AssociationsNetWork Associations12.5%, 120.4 Mil.$12.5%, 120.4 Mil.$

Axent TechnologiesAxent Technologies9.0%, 86.7 Mil.$9.0%, 86.7 Mil.$

EtcEtc46.0%, 443 Mil.$46.0%, 443 Mil.$

한국정보공학 한국정보공학 : Inter-Guard: Inter-Guard• K4 이상 국가기관용으로 인증• 혼합형 침입차단시스템 지향• 다양한 응용계층 서비스 • 패킷 필터링을 통한 강력한 해킹 방지

싸이버텍홀딩스 싸이버텍홀딩스 : Firewall-1: Firewall-1• 미국의 CheckPoint Software 사 제품을 국내에 수입 판매

Major Competitive ProductsMajor Competitive Products

Source : 대우증권 (1999)

Source : IDC (1999)

침입차단시스템 시장은 기업들의 Intranet 과 Extranet, 가상사설망 (VPN) 활용증가와 더불어 신규업체의 활발한 시장진출로 년 150% 에 가까운 초고속 성장을 지속하고 있음

( 한국정보보호 Center, ETRI, 2000)

국내 암호화 제품 소개국내 암호화 제품 소개암호화 제품 (Encryption Products)암호화 제품 (Encryption Products)

정보의 보안을 위해 원본 Data 를 암호화 하여 전달 / 보관 / 인식하는 솔루션

국내 암호화 제품 주요개발업체

제품명업체명

PACA펜타시큐리티시스템

화랑동자 , SecureXpress켁신시스템

CEAL ’98장미디어 인터렉티브

RSADLX, SecurityGate-128이니텍

HASP시큐어소프트

국내 개발 대칭키 암호알고리듬

퓨쳐시스템CRYPTON

펜타시큐리티 – 포항공대PACA

켁신시스템 – 고려대킵투세븐

한국정보보호센터 등SEED

개발기관암호알고리듬명

( 한국정보보호 Center, ETRI, 2000)

암호화 알고리즘• 고전 암호 알고리즘

– 전이암호 (Transposition Cipher)• 평문의 문자배열 순서를 바꿔서 암호문 생성“KOREAFINANCIALTELECOMMUNICATIONSANDCLEARINGINSTITUTE” KORE AFIN ANCI ALTE LECO MMUN ICAT IONS ANDC LEAR INGI NSTI TUTE OKER FNAI NIAC LEAT EOLC MNMU CTIA OSIN NCAD ERLA NIIG SINT UETT“OKERFNAINIACLEATEOLCMNMUCTIAOSINNCADERLANIIGSINTUETT”

– 대치암호 (Substitution Cipher)• 평문의 각 문자를 대응되는 문자로 대치함으로써

암호문을 생성 (A → H, B → A, ……….)

암호화 알고리즘• 고전 암호 알고리즘

– 전이암호 (Transposition Cipher)• 평문의 문자배열 순서를 바꿔서 암호문 생성“KOREAFINANCIALTELECOMMUNICATIONSANDCLEARINGINSTITUTE” KORE AFIN ANCI ALTE LECO MMUN ICAT IONS ANDC LEAR INGI NSTI TUTE OKER FNAI NIAC LEAT EOLC MNMU CTIA OSIN NCAD ERLA NIIG SINT UETT“OKERFNAINIACLEATEOLCMNMUCTIAOSINNCADERLANIIGSINTUETT”

– 대치암호 (Substitution Cipher)• 평문의 각 문자를 대응되는 문자로 대치함으로써

암호문을 생성 (A → H, B → A, ……….)

현대 암호 알고리즘

– 대칭키 암호 알고리즘 (Symmetric= 비밀 Key)• One Time Pad• Block 암호 알고리즘• Stream 암호 알고리즘

– 공개키 암호 알고리즘 (Public Key)– Hash 함수

암호화 알고리즘

대칭키 암호 알고리즘

암호화 복호화

공통비밀키

대칭키 암호시스템

•특징 : 암호화키와 복호화키가 동일•장점 : 암호화 및 복호화 속도가 빠름•단점 : 키관리의 어려움 . 키분배의 문제 . 다양한 응용의 어려움

대칭키 암호 알고리즘

• One Time Password

– 평문과 같은 길이의 Key– 평문 + Key 의 XOR 연산 → 암호문

#Key 관리의 어려움* 600 MB 의 자료를 암호화하기 위해 600MB 의

Key 가 필요 )

대칭키 암호 알고리즘

• Block 암호 알고리즘

– 평문을 일정 크기의 블록으로 나누어서 각 블록과 Key 를 이용하여 암호문 생성

– 메시지 기밀성 확보를 위해 사용– 송수신 양쪽이 동일 Key 를 보유

#DES(Data Encryption Standard), Triple-DES#IDEA(International Data Encryption Algorithm)

대칭키 암호 알고리즘

• Stream 암호 알고리즘

– 적당한 길이의 Key 를 이진수열 발생기에 넣어서 생성되는 이진수열 (Key) 과 평문을 XOR 하여 암호문 생성

– 알고리즘 구현이 간단

#RC4, SEAL, WAKE 등#RC4 는 SSL,IEEE 802.11(Wireless LAN) 에서

사용

DES(Data Encryption Standard)

• 제작자 : NSA( 미국립안전국 ), IBM(1977)

• 구현 Mechanism– 64 bit Block Key = 56bit 유효 Key + 8bit Pari

ty Check bit– 치환과 전치 반복 , 혼합

• 안전성– 현재까지는 안전성을 인정 받음

DES(Data Encryption Standard)

• 공격유형– Brute-Force Attack : 순서대로 가능한 값을 모두 대입• 25MIPS 성능의 컴퓨터로 87 년 소요

– 차분 암호 해독법 (Differential Cryptography) : 입력과 마지막 라운드의 차이를 비교하여 출력을 확률적으로 예측

– 선형 암호 해독법 (Linear Cryptography) : 알려진 평문만을 선택

DES(Data Encryption Standard)

• 대 안– AES(Advanced Encryption Standard)

• NIST 에서 DES 이후의 표준 추진중

– Triple-DES, IDEA, Skipjack 등#Triple-DES

* Encryption(1st Key)→ Decryption(2nd Key)→ Encryption(1st Key)

#IDEA * 64bit 단위 암호화 , 128bit Key 사용* 세 개의 연산자 : XOR, Additional modulo 216, Multiplication

modulo 216+1

대칭키 암호 알고리즘

• 문제점

– 정보를 교환하는 두 사람이 Key 를 공유– n 명의 사람이 통신하기 위해서는 n(n-1)/2

개의 키가 필요 (1000 명일 경우 499,500개 )

– 전자서명을 효과적으로 제공하지 못함

공개키 암호 알고리즘

•특징 : 복호화키 (= 비밀키 ) 와 암호화키 (= 공개키 ) 가 다름•장점 : 키관리가 용이 . 다양한 응용이 가능 . 안전성이 뛰어남•단점 : 암호화 및 복호화 속도가 느림

공개키 암호시스템

암호화 복호화

공개키 비밀키

공개키 암호 알고리즘

• 1976, Diffie & Hellman 제안• 알고리즘 구조

– 각 개인은 개인키와 공개키 쌍을 가짐– 개인키는 개인이 비밀리에 관리하고 , 공개키는

일반에 공개함– 개인키와 공개키는 수학적 연관성 가짐– 공개키로부터 개인키를 유도할 수 없어야 함– 공개키로 암호화 → 개인키로 복호화– 개인키로 암호화 → 공개키로 복호화

공개키 암호 알고리즘

• 알고리즘– RSA, DSA, FEAL, ElGamal 등

• 적용분야– 키 분배– 전자서명

• Certificate Authority 필요– Man-in-the-Middle-Attack 방지

RSA

• 1978, Rivest, Shamir, Adleman•데이터 암호화 , 전자서명• 구현 Mechanism

– 큰 수를 소인수 분해하기 어렵다는 가정– Key : 768bit( 개인용 ) - 2048bit(CA 용 )– 키 생성

•두개의 큰 소수 (p, q)선택• (p-1)(q-1) 과 서로소인 큰 난수 d 계산 ( 개인키 )• ed ≡1mod(p-1)(q-1) 을 만족하는 e 계산 (

공개키 )

DSA(Digital Signature Algorithm)

• 1991, NIST( 미 국립표준원 )• 전자서명 기능• 1024bit Key• Discrete logarithm 기반

#Y=gx mod n 에서 Y, g, n 을 공개하더라도 x를 계산하기 어렵다는 가정

Hash 함수

• 정의– 임의의 메시지를 일정한 길이의 bit 열로 압축하는 알고리즘

• 안전한 Hash 함수– 일방향성 : 결과값으로 원 메시지를 찾는 것이 계산상 불가능할 것

– 충돌회피성 : 같은 Hash 결과값을 갖는 입력 메시지 쌍을 찾는 것이 불가능할 것

Hash 함수

• MD5(Message Digest)– Ron Rivest– 메시지를 512bit 크기의 Block 으로 분할– 출력 값의 크기 : 128bit

• SHA(Secure Hash Algorithm)– NIST– 출력 값의 크기 : 160bit