🔒 5. DES

• NIST에서 공표한 대칭키 블록암호

• 56비트의 키 사이즈로 전수조사 공격에 취약할 염려

• 내부 S-박스에 트랩도어가 있어 키 없이도 복호화될 수 있는 염려

평문 64비트 ➔ 암호문 64비트
(암호키는 56비트)
(라운드키는 48비트)
(라운드 수는 16개)

🔐 암호화 순서

1. 64개의 각 비트를 P-박스로 초기치환

2. 각 라운드마다 Feistel 함수

3. 64개의 각 비트를 P-박스로 최종치환

(초기치환과 최종치환의 P-박스는 서로 역의 관계이다.)

ex) 입력값 Ox0002 0000 0000 0001을 초기치환해 출력 값을 찾으세요

🔐 라운드 함수

• 역연산이 가능한 Mixer(XOR)와 swapper가 있다.

• 그 외 모든 Feistel함수(역연산 불가) DES의 핵심으로 DES 함수라고 불린다.

  • 1. 64비트중 오른쪽 32비트를 사용한다.
  • 2. 32비트를 48비트로 확장한다.
  • 3. 확장된 48비트 키를 라운드 키(48비트)와 XOR 연산한다.
  • 4. 그 결과를 S-박스로 섞어서 혼돈을 시킨다. (48 / 6)
    • S-박스에는 6비트의 입력으로 4비트가 출력된다.
    • 계산법
      - 1. 첫번째 비트와 6번째 비트를 합쳐 10진수로 변환하고, 나머지 비트를 10진수로 변환해 각각 행열로 사용한다.
      - 2. S-박스에서 행열에 해당하는 수를 찾아 2진수로 변환해 출력한다.
      

🔐 구현방법

1. 첫 번째 구현 방법

16라운드에서 마지막 라운드는 swapper를 하지 않음으로서 암호화와 복호화 과정을 동일하게 만든다.

2. 대체 구현 방법

마지막 라운드에서 swapper를 한번 더 실행함으로서 swapper 기능을 상쇄시킨다.

🔐 라운드 키 생성

56비트의 암호화 키에서 16개의 48비트 라운드 키를 만든다.

🔐 블록 암호화에 요구되는 성질

• 쇄도효과 : 평문의 작은 변화가 암호문에 상당한 변화를 가져와야 한다.

• 완비성 효과 : 암호문의 각 비트는 평문의 여러 비트에 의존해서 정해질 필요가 있다.
  (P-박스와 S-박스에 의해 야기된 확산과 혼돈이 매우 강한 완비성 효과가 되었다.)

🔐 DES의 취약성

• 전수조사 공격이 가능한 작은 키 크기

• 4개의 취약키

• 키보수 : 한번의 공격으로 2개의 키를 검증하게 됨

🔐 해결

키 길이에 대한 취약성을 해결

• 이중 DES

  • 하지만 '중간일치공격'으로 중간에 일치하는 패턴을 찾게됨

• 삼중 DES

  • 2개의 키를 갖는 삼중 DES는 기지평문공격에 취약하다
  • 3개의 키를 갖는 삼중 DES는 효과가 있었다.
    

🔐 공격에 대한 DES

• 전수조사 공격 : 취약

• 차분 공격 : 입력값의 변화에 따른 출력값의 변화를 이용하는 공격으로 라운드 수가 16개로 안전하다.

• 선형 공격 : 취약하다. 하지만 공격이 비현실적이다.