🔒 4. 현대 대칭키 암호

고전 대칭키 암호는 문자 기반으로 암호화 하였지만, 현대 대칭키 암호는 비트 기반으로 암호화 한다.

🔑 대칭키 암호의 분류

• 블록 암호
• 스트림 암호

🔑 블록암호의 구성요소

현대 블록암호는 비트 0또는 1의 개수가 유지되면 전수조사 공격에 치명적이기 때문에 대치암호 위주로 설계된다.

• 구성요소

  • P-박스 (전치 요소)

    단순 P-박스는 역함수가 존재하고, 축소 P-박스, 확장 P-박스는 역함수가 존재하지 않는다.

  • S-박스 (대치 요소)

    • XOR으로 연산한다.
    • (입력 비트수 X 출력 비트수)로 이루어져 있다.
    • 선형과 비선형이 있다. (구분해보기)
    • 역함수가 존재할수도 안할수도 있다.

  • 배타적 논리합 (XOR)

    • 닫힘, 결합법칙, 교환법칙 성립한다,
    • 항등원 존재 : 모든 비트가 0
    • 역원 존재 : 자기자신을 역원으로 갖는다.

  • 순환 이동

    왼쪽, 오른쪽을 비트 이동

  • 스왑

    절반으로 나누어 자리를 바꿈

  • 분할과 결합

    중앙을 분리하거나 분리한 것을 결합

🔑 합성암호란?

확산과 혼돈을 위해 구성요소들을 섞어 사용한다.

• 확산

  암호문과 평문 사이의 관계를 숨긴다

• 혼돈

  암호문과 키의 관계를 숨긴다.
  

🔑 현대 블록 암호

현대 블록 암호는 모두 합성 암호이다.
두 가지로 분류된다.

• Feistel 암호 :

  • 역함수가 있는 것과 없는 것 모두 포함
    ex) DES
  • 암호문에 평문을 포함하여 전달할때, 암호화를 향상시키기 위해서 사용할 방법은? -> swapper를 추가한다.

• non-Feistel 암호 :

  • 역함수가 존재하는 구성 요소만 포함
    ex) AES
  • S-박스를 동일한 입출력 개수로 만들거나, 단순 P-박스만 사용한다.

• 부분 사이즈 키 암호 :

  • 현대 블록 암호는 일반적으로 부분 키 대치 암호이다.
  • 부분키는 입력값에서 출력값으로 대응시키는 모든 경우 중 일부분의 대응만을 정의한다.

🔑 블록 암호 공격

• 키의 크기가 크기때문에 전수조사 공격에 안전하다.

• 차분 분석 : 선택 평문 공격이다. 입력 값들의 변화와 출력 값들의 변화를 통해 분석한다.

• 선형 분석 : 알려진 평문 공격이다. 선형 근사식을 만들어 선형 특징을 이용해 분석한다.

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🔑 스트림 암호

데이터를 비트 단위로 암호화한다.
평문과 키 스트림을 XOR한다.
블록암호보다 빠르다

• 동기식 스트림 암호

  키는 평문, 암호문과 독립이다.

  • One-Time Pad : 키가 랜덤하게 생성된다. 너무 이상적이다. 결과도 완전 랜덤하다.

  • LFSR (Linear Feedback shift register) 귀환 쉬프트 레지스터 : 레지스터에 입력되는 값은 이전 상태 값들을 XOR 연산한 것이다.

• 비동기식 스트림 암호

  키가 평문이나 암호문에 종속적으로 결정된다.