암호학2

P박스 (문자의 자리를 변경하는 전치암호, 확산)
- 단순 : 입력 = 출력, 역함수 O
- 축소 : 입력 > 출력, 역함수 X (비트수를 줄이기 위함)
- 확장 : 입력 < 출력, 역함수 X (비트수를 늘이기 위함)

(복습 : 대칭키DES, 비대칭키RSA, 디피헬만)

 

★★★

확산Diffusion
- 암호문과 평문 사이 관계를 숨기는 것
- 통계 테스트에 대한 대응, 평문을 찾지 못하게 함

혼돈Confusion
- 암호문과 키의 관계를 숨기는 것
- 키를 찾지 못하게 함

- 키의 단일 비트가 변하면 암호문의 거의 모든 비트가 변함

 

( 클로드 섀넌Claude Shannon
- 정보이론의 창시자
- OTP의 절대적 안전성 증명 )

 

★★★★★
페이스텔Feistel과 SPN구조

Feistel	분할, 반복	역함수 존재, 비존재요소	암호화=복호화	3라운드 이상 짝수	DES, SEED, LOKI
SPN	전치+치환 (중첩)	역함수 존재	암호화≠복호화	병렬처리	AES, ARIA, SAFER

- Feistel의 강도를 결정짓는 요소 : 평문 블록의 길이, 키의 길이, 라운드의 수

- SPN은 S-box의 출력을 P-box로 전치하는 과정을 반복

- SPN 종류는 S로 시작하는 것들이 다수

 

( IDEA : 페이스텔의 변형, SPN과 Feistel의 중간에 걸쳐 있다 )

 

 

스트림 암호
- 동기식 : 키는 평문, 암호문 독립적 ex OTP, FSR, LFSR, NLFSR, CTE, RC4, OFB 모드
- 비동기식(자기동기식) : 키는 평문, 암호문 종속적 ex CFB 모드

 

★★★
DES의 일반적 구조
목적 : 데이터 암호화
S박스가 안정성에 중요 요소
16회전 (S-박스와 P-박스가 각각 16회전)
키길이: 56bit (유효키) 전체는 64bit인데 패리티비트에 해당하는 8비트를 drop시킴
크랙의 사유 : 키 사이즈가 작은 단점
강도를 결정하는 것 : 48bit의 라운드 키 16개, 64bit의 평문 블럭, 키 사이즈 56bit

 

F함수

64bit의 평문 블럭을 두 개로 나누어 32bit 단위로 다룬다.
32bit는 확장 P-박스에서 48bit로 확장된 후 XOR 연산
=> S-박스(강도 결정, 비선형)에서 축소된 32bit 산출
=> 단순 P-박스를 통해 출력

( DES -> 3DES -> AES )

( 강도를 결정짓는 요인
대칭키 : 라운드수, 키 크기, 평문 블럭 크기
비대칭키 : 수학적 원리

해시함수 : MD메시지 다이제스트 )

 

★★★★★

대중적인 대칭키 암호 알고리즘의 비교

	DES	3DES	AES
평문 블록 크기	64	64	128
암호문 블록 크기	64	64	128
키 크기	56	112 또는 168	128, 192 또는 256
라운드수	16	48	10, 12 또는 14

- 3DES의 키가 2개일 때는 키 크기 112, 3개일때는 키 크기 168

- 3DES 까지는 페이스텔 구조, AES부터는 SPN 구조

( SEED : 평문 128, 키 크기 128, 라운드수 16 )

 

DES와 3DES

	DES	2DES	3DES
키길이	n	2n	3n
키탐색횟수	2의 n제곱	2의 n+1제곱	2의 2n제곱

- 3DES 키의 개수 : 2개 (DES-EDE2), 3개 (DES-EDE3)
- EDE = 암호화→복호화→암호화
- 중간일치공격 때문에 2DES의 효율이 낮고 3DES 사용

( 중간일치공격 : 평문 P, P에 대한 암호문 C를 알고 있을 때 수행 가능한 공격 )

 

 

★★★

AES 암호의 구조도

- 10라운드일 때 키 128bit, 12라운드일 때 키 192bit, 14라운드일 때 키 256bit

- 평문/암호문 블록 크기 128bit

- 라운드 키 길이 48bit

- F함수와 유사한 4가지 Function
1) SubBytes
2) ShiftRow
3) MixClumns (확산 기능, 마지막 라운드에선 생략된다)
4) Key Expansion (키 확장)

 

★★★★★

블록 알고리즘 종류와 특징

	국가	블록 크기	키 크기	라운드수	비고
DES	미국	64	키	16
IDEA	유럽	64	128	8	PGP채택, DES보다 빠름
Rijndael 라인달	벨기에	128	128, 192, 256	10, 12, 14	AES 알고리즘 선정
SEED 시드	한국	128	128, 256	16, 24

그 외 CRYPTON, RC5, FEAL, MISTY, SKIPJACK

(RC4는 스트림 암호)

대칭키 ( DES, AES, SEED, HIGHT, IDEA, RC4, RC5, ARIA, LEA, FEAL, MISTY, SKIPJACK, CRYPTON, RijNDael ... 

블록 알고리즘은 대칭키 알고리즘에 속해 있다. )

 

 

 

암호학 강의는 이해가 굉장히 어려운 것 같다.

몇 번이나 돌려봐야 했다.