2012(First Term) 정보사회와 암호이야기

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1 2012(First Term) 정보사회와 암호이야기
고대 근대 현대 암호 - 다 정보기술공학과

2 암호학 비밀통신 암호의 역사 인류 역사가 시작되면서 시작 국가의 형성 및 이권을 통한 비밀 보존의 필요성이 증대
암호와 비밀 통신과는 다른 의미 비밀통신 암호문이 아닌 보통 문장의 평문인 통신문 내용을 알아보지 못하도록 숨기는 통신방법 스테가노그래피(steganography) 고대 봉건 사회에서부터 전쟁을 통한 발전 산업사회의 발전과 전기 통신의 발전에 따른 정보의 양 증가와 암호 사용이 급증 20세기에 와서 무선 통신기기의 개발로 암호 사용의 가속화 고대근대현대함호

3 암호학 분류 고대 암호 (고대 ~ 19세기 말) 뷰포트 암호 고대암호 → 근대암호 → 현대암호
고대암호 → 근대암호 → 현대암호 고전암호 → 기계암호 → 현대암호 고대 암호 (고대 ~ 19세기 말) 단순문자 대입 방법 시저 암호, Vigenere cipher, Beaufort cipher 고대 암호와 근대 암호는 위치를 변환시켜 사용환 전치암호 다른 문자로 치환하는 환자 암호 환자암호 + 전치암호 = 적 암호 기원전 400년부터 희랍인들에게서 기원 Scytale암호라고 불리우는 전치 암호 전달하는 평문을 재배열하는 방식 뷰포트 암호 최초의 환자 암호는 시저가 사용하는 암호 평문 문자를 n문자씩 이동시켜 암호문으로 변환하는 치환 암호 방식 고대근대현대함호

4 암호학 고대 암호(1) 최초의 환자 암호는 시저가 사용하는 암호 - 고대 이집트(약 4,000년 전)
• 나일강변 미네쿠프 마을 • 한 문필가 : 왕의 전기를 남기기 위해 암호문 사용 ▫ 문자, 단어 → 다른 말로 환자 ▫ 데모티크(민중문자)→ 히에로그리프(신성문자) Steganography • 페르시아 제국 (약 2,300년전), 다리우스(Darius, 558~486 BC)왕 ▫ 이오니아의 밀레토스를 다스리는 히스티아이오스왕을 볼모로 감금 • 장님노예의 머리를 깎고 문신을 새겨 ▫ 2,000km나 떨어진 이오니아의 동생 아리스타고라스에게 보내는 비밀통신 스키탈레(scytale) 암호 • BC 400년경 희랍인 사용 • 펠로폰네소스 전쟁 : 스파르타의 리산도로스(?~395 BC) 장군 사용 • 페르시아에 갔던 첩자의 편지 : “절친한 친구 살해하고 배신, 장군을 노린다” 페르시아 침공→전쟁승리 • 가장 원초적 암호기구 고대근대현대함호

5 암호학 고대 암호(2) Polybius 암호 • 고대 그리스의 시민 Polybius가 제안
• 영문 알파벳을 좌표숫자(행수, 열수)로 변환 평문 “CRYPTO”→ “ “ Polybius 변환표 시저 암호(Caesar cipher) • 로마제국의 시저(Caesar, BC 100~44) • 환자방식의 암호문 처음 사용 • 일정한 규칙에 따라 새로운 글자나 숫자로 바꿈 • 고대국가들의 부흥했던 시대에 정보의 주요성 인식 손자(2000년전) • 정책을 성공시키기 위해 양질의 정보 필요 역설 • 손자병법 : 간첩 운영법, 향간, 내간, 반간, 사간, 생간 • 한자는 암호화에 부적합 • 통일국가 수립, 강력한 왕권→첩자, 암호기술 사라짐 고대근대현대함호

6 암호학 고대 암호(3) 베네치아 암호 •14~15 세기 외교와 상업이 활발
•가장 먼저 상업활동이 시작된 이탈리아에서 최초의 완전 암호인 베네치아 고안 수부아라샤라 편찬 •1412년 아랍: 14권의 사전 •암호방법 7가지 기록 - 해독시 문자사용 빈도, 상호연락 빈도 이용 알베르티 암호원판 •15세기 중엽 이탈리아 건축가 레온 바티스타 알베르티(Leon Battista Alberti, 1404~1472) : ▫ 암호 원판 제작 ▫ 암호 공식을 최초로 개척 ▫ 암호의 아버지 고대근대현대함호

7 암호학 고대 암호(4) 비에트 (Francis Viete, 1540~1603) : 암호해독의 명인
•16세기 프랑스 수학자, 에스파니아의 암호 간단히 해독 •기호 대수학의 아버지, 국왕 앙리4세의 막후참모, 비밀첩보기관의 수장 비지네르(Blaise de Vigenere ,1523~1596) 암호 •프랑스 외교관, 암호학자 , 1585년 다표식 암호 완성 •독일의 트리테뮤스가 고안 •나폴리 태생 조반니 바치스타 포타 : 암호학의 고전적 명저:”비밀문서”,암호표 완성 → 비지네르가 그 사용법을 정리 프랑스 중앙정보국 조직(Cabinet Noir; Black Chamber) •앙뜨와 느롯시뇨르 : 평민출신 루이 13세, 14세(1643~1715)에게 중용 •암호해독 재능으로 부와 권력 누림 •외국의 암호문 해독 : 정책결정에 중요한 역할→정치가들에게 확인시켜줌 고대근대현대함호

8 암호학 고대 암호(5) 플레이페어(Playfair)암호
•영국의 물리학자 휘트스톤 (C. Wheatstone, 1802~1875) 고안 •1854년 친구 Lyon Playfair의 이름 붙임 •보어전쟁, 제1차대전 중에 영국이 주로 사용, 철자환자 암호 Hill 암호 •미국의 수학자 힐(Lester S. Hill)이 1919년 발표 •평문을 n자씩 나누어 n원 n개의 연립1차 방정식(선형방정식계)을 푸는 것으로 암호화 • 대수학을 암호학에 처음 적용 홈즈의 춤추는 인형암호 • 편지 고대근대현대함호

9 암호학 근대 암호(20세기 초 ~ 1940년대 말) 퍼플머신(일본) ↔ M-209(미국) 복잡한 기계를 이용
ENIGMA(독일,1939) ↔ 해독기개발 colossus(영국) 퍼플머신(일본) ↔ M-209(미국) 20세기에 들어와 본격적으로 발전 프랑스 외교관 Vigenere가 고안한 암호 방식 Playfair가 만든 2문자 조합 암호 오스트리아 육군 대령 Fleissner의 Grill암호 세계대전을 거치면서 암호 방식 설계 및 해독이 활발히 연구 1920 Freidman “일치 반복률과 암호 응용” C. E. Shannon(1940) “비밀 시스템의 통신이론” Shannon의 정보이론을 통한 암호학이 급속한 발전 및 실용화 연구가 진행→설계요건(1940)     난이도가 클 것 키의 크기가 작을 것 암․복호화 연산의 간결성 및 처리속도 에러 전파율이 낮을 것 고대근대현대함호

10 암호학 근대 암호(1) Polybius제퍼슨 방식의 차륜암호기
•미국의 3대 대통령 제퍼슨(1743~1826), 철봉에 36개의 나무원판 •원판의 둘레에 무작위 알파벳 •임의의 거리에 떨어져 있는 알파벳을 암호문으로 한다. •1891년 프랑스 에티엔 바제리도 개발 (20개 원판) •1차대전시 사용 1915년 1월 23일 영국의 암호해독반 •암호 해독 “제1 및 제2 정찰대구축함대의 선임장교에 의해 선발된 2대의 어뢰함대는 독거뱅크 해역으로 정찰 출격하라. 출항은 오늘밤 일몰후 귀항은 내일 일몰후” •독일함대 1년 동안 작전불능 상태 베를린과 마드리드간의 외교암호 해독 •전설적인 독일의 여간첩 마타하리 검거, 독일 첩보원 : H 21 •비밀통신암호: 악보사용 - 프랑스군 20만 희생 고대근대현대함호

11 암호학 근대 암호(2) 에니그마 해독과 울트라 작전 •전기기계식 암호기
•1919년:네델란드 발명가 코흐가 발표 - 나치가 보완하여 군사용으로 사용 •암호화, 복호화 자동, 오타 치면 수정이 어렵다. •영국의 “울트라” 작전 : 암호 분쇄 계획 - 딜와인, 녹스, 튜링 : 애니그마 분석작업 – 튜링기계 : 독일 암호 해독 – 공습 계획 파악 콜로서스(Colossus) •독일의 슐뤼셀추자츠 SZ 40/42 해독(12개회전자) •1943년 영국의 진공관 암호해독기 - 초당 25000자 해독 1944년 초 미국의 U-보트 에니그마 탈취작전” •1944년 6월 4일 : 겔레리 해군 대령 : 대잠작전 지휘 •U-보트 작전 파악 : 300여 척 파괴 고대근대현대함호

12 암호학 근대 암호(3) 롬멜(1891~1944)의 기갑부대 •미국의 훼라즈 대령에게 영국군정보 제공
•독일정보기관 해독 → 롬멜 → 수적열세 극복 일본의 암호와 진주만 기습 •일본의 97식 구문인자기(미국명: 퍼플) - 진주만 기습 1년 전 암호 완전 해독 •기습 1주일 전 항공모함 4척 → 샌디에고 항 •1941년 12월 8일 : 1항공함대사령관 (항공모함 6척 포함 총33척) 미국의 암호 해독반 •제1차 세계대전 후 “블랙 챔버” 운영 →1929년 해체, 1930년“SIS”신설 •프리드맨 : 암호문자 빈도 조사, 퍼플 암호 해독 •26자의 알파벳 표를 기초로 구성 •군론식, 합동식, 포아송표 등이 적용 -일본군 정보 및 독일군 전략 정보 제공 고대근대현대함호

13 암호학 근대 암호(4) 암호해독의 천재 “프리드맨”
•루마니아 태생 유태인 (1891~1969), 미국 이민, 가라프 부인의 조수 •엘리자베스 스미스 와 결혼→암호부부 탄생 •마약 밀매단 에즈라 형제 암호문 해독 •미 육군장교에게 암호학 강의 → 학문적 체계 미드웨이 해전 과 암호해독 •1942년5월5일:“미드웨이”공격작전 암호문 하달 •일본 해군 : D 암호(난수표와 암호책 조합) 사용 •공격날짜 와 장소 해독 불가 ( AF 지점) → “미드웨이의 물공장 고장으로 물이 부족” → “적군 AF지점 물부족”전문 •항모 엔터프라이즈, 호네트, 요크타운 배치 •6월 5일 공세 : 항모4척, 중순양함1척, 항공기 300여대, 장병 3천여명 손실 고대근대현대함호

14 암호학 근대 암호(5) M209 암호기 •스웨덴의 담(Arvid Gerhard Damm, ~ 1927)은 헤이게링과 암호기 제작회사 설립, B21 → 스웨덴 육군 납품 •1934년 C-36 암호기 프랑스에 납품(5천대) •미 육군 : C-36 개량 → M 만대 제작 •독일 육군 : 1942년 말 해독 성공 -1943년 8월 1일 : 루마니아 석유기지 푸로에스티 폭격, 대공포 배치 -1944년 가을 : 패튼의 멧츠요새 공격계획 사전 인지 시가바(Sigaba)암호기 •1942년 미 육, 해군 : 암호작전 일체화 •능률적 암호기 “시가바” 제작(135kg) •1945년 2월 : 라인강 12 마일 지점 코르말 광장 •시가바 암호기 트럭 분실 •상대방 암호 해독에 혼신의 노력 고대근대현대함호

15 암호학 근대 암호(6) 일본군의 D암호 [1단계] 단어를 5자 리 수자로 코드화 (예) 연합함대 → 49728
[1단계] 단어를 5자 리 수자로 코드화 (예) 연합함대 → 49728 [2단계] [1단계] 숫자를 난수표의 숫자와 덧셈을 하여 암호문을 만든다. 평문 연합함대… 코드 … 난수 ) …. 암호문 …… 고대근대현대함호

16 현대암호(1940년대 말 ~) : 보안서비스 + 정보보호
Shannon의 “암호학의 수학적 배경”, 세계대전을 통해 암호학의 급속한 성장 1970년대 Diffie와 Hellman에 처음으로 공개키 암호 방식을 도입 Diffie-Hellman 공개키 암호 방식후 MIT의 Rivest, Shamir, Adleman에 의해 1977년 처음 RSA 암호 방식 발표, 그 후 Merkle, Hellman에 의해 Rabin 공개키 방식이 발표 1977년엔 블록 암호 알고리즘의 표준으로 DES가 채택 DES의 출현으로 상업용 암호 사용이 급격히 증가 One-time pad 암호시스템이 가장 안전 : 기술적인 운영 측면에서 어려움 ↑ 동일한 안정성 보장 ?? → 스트림 암호 시스템 일상적인 통신망에 적용 가능 ?? → 스트림 암호 시스템 대칭키 암호알고리즘 ≈ 비밀키 암호 알고리즘 블록키 암호알고리즘 : 블록단위(2비트 이상 단위, DES, FEAL, IDEA) 스트림 암호알고리즘 : 비트단위(1비트 단위, one time pad 방식의 암호) 장점 : 속도가 빠름 단점 : 키 공유를 위한 키 분배 및 키 관리의 어려움 비대칭키 암호알고리즘 ≈ 공개키 암호 알고리즘 고대근대현대함호

17 에니그마 고대근대현대함호

18 97식 구문인자기(퍼플) 고대근대현대함호

19 M-209 ( C-36 USA) 고대근대현대함호

20 Sigaba 암호기 고대근대현대함호

21 Navajo 고대근대현대함호

22 누구일까? 고대근대현대함호

23 구구일까? 고대근대현대함호