Cryptography

• Plaintext : encryption 전의 text
• Ciphertext : encrypted text

• Encryption : making text unreadable
• Decryption : recover unreadable text so that it is readable

• Key : number to encrypt text. needed to decode ciphertext

Symmetric-key algorithm

the same key is used for encryption and decryption

• Alice and Bob shares a secret key
• Alice encrypts her message using the key
• Alice sends the encrypted message to Bob
• Bob uses key to decode the message
• Eve cannot read the message without the key

Asymmetric-key algorithm

different keys are used for encryption and decryption

• Bob has a public / private key pair
• Bob opens the public key to public, but secretly hold the private key
• Alice encrypts her message using Bob's public key
• The message can be decrypted only by using Bob's private key
• Only Bob can open the message

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Symmetric-key Cryptography

• Monoalphabetic
  • HELLO -> KHOOR
  • plaintext에서 같으면, ciphertext에서도 같다

• Polyalphabetic
  • HELLO -> ABNZF
  • plaintext에서 같아도, ciphertext에서 다를 수 있다.

• Shift cipher
  • 몇 칸 움직여야 하는지가 key

• Transposition ciphers
  • 위치 바꿔
    
  • 문장 4개씩 끊어서, 그림처럼 순서 바꾼다

• XOR cipher
  • plaintext를 key (11110011)과 XOR해서 ciphertext 만든다
  • 다시 key와 XOR하면 plaintext가 나온다

• DES
  • Data Encryption Standard (표준 data encryption이었다)
  • 대표적인 symmetric key encryption algorithm
  • key = 56 bits ( + 8 parity bits) => 64 bits
    
  • Attack against DES : Brute-force
    • 가능한 모든 key값을 찾는다.
    • $2^{56}$

• Triple DES
  • DES 3번 해

• AES
  • Advanced Encryption Standart
  • key size : 128, 192, 256 bits
    

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Asymmetric-key Cryptography

RSA

• public key = e
• private key = d
  
• Bob makes public key and private key
  • select 2 prime numbers p and q
  • n = p * q
  • Ф = (p-1) * (q-1)
  • select a random number e
  • select d so that d * e = 1 (mod Ф)
• Bob opens e and n : public key
• Bob does NOT open d and Ф : private key

Encryption

• $C = P^e (mod　n)$

Decryption

• $P = C^d (mod　n)$

Pros

• symmetric이 아니라는 게 장점이다.
  symmetric이면 secret key를 둘이 공유하고 있어야 한다

cons

• 복잡하다. 그래서 느리다.

usage example

• secret key를 RSA를 통해서 공유하고, 그 다음부터는 공유한 key를 이용해서 symmetric 방식을 이용한다.

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Network Security

• Message Confidentiality
  • 기밀성
  • eve가 message를 알면 안된다

• Message Integrity
  • 무결성
  • receiver에게 도착하기 전까지 message는 수정되지 않는다

• Message Authentication
  • 인증
  • 특정 sender에게 온 message가 맞는지 확인한다

• Message Nonrepudiation
  • 부인 방지
  • sender가 지가 보내놓고 안보냈다고 할 수 없다

• Entity Authentication
  • 개체 인증
  • user의 identity를 확인한다