암호학이란?
정보를 보호하기 위한 언어학적 및 수학적 방법론을 다루는 연구.
암호학은 수학을 중심으로 컴퓨터, 통신, 실생활 등 다양한 분야에서 공동으로 연구 개발되고 있습니다.
초기 비밀번호는 메시지 보안에 초점을 맞추어 군사 또는 외교 목적으로 사용되었지만 현재는 메시지 보안 외에도 인증, 서명 등을 비밀번호 범주에 포함하여 우리의 일상에서 분리 할 수 없습니다.
중요한 분야가 되었습니다.
암호학을 이용하여 보호해야 하는 메시지를 ‘평문’이라고 하고, 평문을 암호학적 방법으로 변환한 것을 ‘암호문’이라고 합니다.
이때 평문을 암호문으로 변환하는 과정을 ‘암호화’라고 하며, 암호문을 다시 평문으로 변환하는 과정을 ‘복호화’라고 합니다.
암호는 다양한 방법으로 사용되며 다양합니다.
그리고 중요한 것으로 간주되는 보안의 세 가지 요소는 다음과 같습니다.
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보안의 3대 요소
1. 기밀성: 부적절한 노출을 방지하고 허용된 사용자가 아닌 한 콘텐츠에 액세스할 수 없습니다.
즉, 암호화된 암호문을 보내면 기밀성을 제공할 수 있어야 합니다.
2. 무결성: 부적절한 변경을 방지하고 권한이 부여된 사용자가 아닌 한 내용을 변경할 수 없습니다.
즉, 네트워크를 통해 전송되는 정보가 허용되지 않는 제3자에 의해 변경되지 않았는지 확인하는 기능은 무결성입니다.
3. 가용성: 부적절한 서비스 거부 예방입니다.
즉, 권한이 부여된 사용자가 정보를 사용할 수 있도록 하는 것입니다.
위의 내용을 기반으로 암호는 여러 시스템이 있습니다.
대표적인 시스템으로서 「대칭 키 암호 시스템」, 「공개 키 암호 시스템」이 있습니다.
먼저 대칭 키 암호 시스템에 대해 설명합니다.
대칭 키 암호화 시스템이란?
암호문을 생성하는 데 사용하는 키(Key)와 암호문에서 평문을 복원할 때 사용하는 키(Key)는 동일한 암호 시스템입니다.
암호화 시스템의 안전성은 키의 길이, 키의 안전한 관리에 상대적으로 의존한다.
암호문 작성자와 받는 사람은 동일한 키를 비밀로 관리해야 하기 때문에 폐쇄 특성을 가진 사용자 그룹에 적합한 암호 시스템입니다.
대칭 키 암호화 시스템의 암호화 프로세스
위의 그림은 엘리스가 밥에 암호문을 보내고 해독하는 가장 기본적인 과정을 보여줍니다.
1. 대칭 키 교환: 엘리스와 밥은 동일한 키를 공유해야 합니다.
2. 암호화 : 엘리스는 공유 키로 암호화하고,
3. 복호화: 밥은 같은 키로 이것을 복호합니다.
일반적으로 복호화 프로세스는 암호화 프로세스의 역 과정입니다.
(각 시스템의 암호 유형은 다음 페이지에서 자세히 설명합니다.
)
위의 방법은 암호화하기 쉽지만 문제가 있습니다.
즉시 암호화 할 때 사용할 키를 관리하기가 어렵다는 점입니다.
시스템에 참가한 사용자간에 매번 2명의 사용자마다 1개의 다른 키를 공유할 필요가 있기 때문에, n명이 구독한 시스템에는 nC2 = n(n-1)/2개의 키가 필요하고 예, 각 사용자는 n- 하나의 키를 관리해야하는 부담이 있습니다.
이러한 문제를 해결하기 위해 나온 암호 시스템은 공용 암호 시스템입니다.
이제 공개 키 암호화 시스템의 개요를 살펴 보겠습니다.
공개키 암호화 시스템이란?
대칭 키 암호 시스템의 약점을 보충하기 위해 도시된 암호 시스템은 공개 키 암호 시스템이다.
공개 키 암호화 시스템에서 각 사용자에게는 두 개의 키가 주어지며, 그 중 하나는 공개되고(공개 키, 공개 키), 다른 하나는 사용자가 비밀로 관리합니다.
(비밀키, 프라이빗 키) 해야 합니다.
공개 키 암호화 시스템에서 각 사용자는 자신의 개인 키를 관리하는 것만으로 키 관리의 어려움을 줄일 수 있습니다.
공개 키 암호화 시스템은 각 사용자의 공개 키를 관리하는 공개 키 관리 시스템을 필요로 하며, 각 사용자는 이 시스템에 자유롭게 액세스하여 다른 사용자의 공개 키를 볼 수 있어야 합니다.
공개 키 암호화 시스템의 암호화 프로세스
엘리스가 밥에 암호문을 보내고 해독하는 가장 기본적인 과정을 설명합니다.
1. 두 명의 사용자에게는 공개 키와 개인 키가 각각 부여되며 공개 키는 공개 키 디렉토리에 저장됩니다.
2. 엘리스는 공개키 디렉토리에서 밥의 공개키를 찾아 그것을 이용하여 문서를 암호화하여 밥에 보냅니다.
3. 밥은 수신한 비밀 문서를 자신만이 알고 있는 자신의 비밀 키로 복호화하여 엘리스가 보낸 문서의 내용을 알 수 있습니다.
(각 시스템의 암호 유형은 다음 페이지에서 자세히 설명합니다.
)
위의 시스템은 공개키만으로는 복호화가 불가능하기 때문에, 엘리스도 암호화하고 나서 복원할 수 없다는 특징이 있습니다.
공개 키 암호화 시스템에서 암호화 복호화 시스템은 두 개의 키가 쌍으로 작동하기 때문에 개인 키로 암호화하고 공개 키로 복호화할 수 있습니다.
이 방법을 이용하면 그 공개키에 맞는 비밀키 보유자를 확인할 수 있으며, 전자서명에서는 이러한 성질을 이용합니다.
공개키와 비밀키의 관계
공개키 암호 시스템에서는, 각 유저에게 부여되는 공개키와 비공개키에는 수학적인 관련이 있기 때문에, 암호화와 복호화가 가능합니다.
이들은 두 부분으로 나뉘어진 유리 부분과 같습니다.
하나는 공개되어 있고, 그것에 맞는 다른 하나는 숨겨져 있습니다.
그러나 이들은 본래의 모습을 숨기고 있습니다.
한쪽이 그대로 공개되면 숨겨진 다른 한쪽의 모습도 알려져 있기 때문입니다.
원래 모습을 숨기고 다시 원래 모습으로 되돌리는 과정에서 수학이 중요한 역할을 합니다.
다음 장에서는 암호화 시스템 유형에 대해 자세히 설명합니다.