암호 이야기 Lec 3 비밀통신의 기계화 수학과 채 갑병.

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1 암호 이야기 Lec 3 비밀통신의 기계화 수학과 채 갑병

2 비밀통신의 기계화 19세기말 배비지와 카시스키가 비즈네르 사이퍼의 해독 방법을 찾아낸 뒤 암호제작계는 혼란에 빠짐
19세기말 이탈리아 물리학자 굴리엘모 마르코니Guglielmo Marconi가 강력한 원거리 통신 방법을 선보이면서, 안전한 암호의 개발은 더욱 절실해졌다. 즉 무선통신을 발명. 대서양 횡단 무선 통신까지 성공 (1901년 12월 12일) 군부관계자들은 무선통신의 성공에 흥분 하지만 적군도 메시지를 수신 할 수 있다. 2007 채갑병 RC

3 1차 세계대전의 발발하면서 보안이 확실한 암호체계의 필요성이 절실
1914년 ~ 1918년 사이에 잇따른 실패작만 낳는 데 그쳤다. 전쟁중 개발된 가장 유명한 사이퍼는 독일의 ADFGVX 사이퍼 였다. 2007 채갑병 RC

4 독일의 ADFGVX 사이퍼 1918년 3월 21일 독일군의 대규모 공략 직전 3월 5일 등장 절대 깨지지 않으리라 생각
이 사이퍼는 대체법과 전치법을 혼합한 형태 1918년 6월 초, 독일 포병대는 파리외곽 100km지점까지 진주해서 마지막 돌격 준비. 프랑스의 조르주 팽뱅George Painvin에 의해 해독 독일군의 참패 2007 채갑병 RC

5 1차 세계대전중 프랑스 암호해독가들이 가장 뛰어남 나폴레옹3세의 프러시아와 전쟁 패배
유럽의 프랑스 우위를 독일에 빼았긴후 적의 계획을 알기 위해 기술을 연마 기원전 4세기 <손자병법> “정보만큼 우선을 둬야하는 것도 없고, 정보만큼 후하게 상을 주어야 하는 것도 없으며, 정보에 관한 일만큼 비밀에 부쳐야 하는 것도 없다.” 2007 채갑병 RC

6 독일은 1916년 연합군 메시지 도청을 전문으로 하는 아브호르흐딘스트Abhorchdienst를 세운다
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7 미국의 1차대전 참전 미국은 개전 초기 중립국 선언
독일외무장관 아르투르 치머만Arthur zimmermann의 암호문이 미국 주재 독일대사에게 보내짐. 중간에서 영국군에 의해 해독. 미국 참전의 원인 제공. 1915년 U보트의 영국 정기여객선 루시타니아호 공격 침몰 128명의 미국인 사망 미국 참전 보류 대신 U보트가 항상 수면위로 올라온 후 공격 할 것을 요구 민간여객선 공격을 막기위함 2007 채갑병 RC

8 “치머만 전보”라 불리는 이 암호문은 영국군 해군 제독 소속 암호국 40호실에 의해 해독, 몽고메리와 드 그레이에 의해 해독
치머만은 1917년 1월 9일 독일군 최고 사령부는 U보트의 무제한 적인 공격주장. 이는 미국의 참전을 불러 일으키므로 멕시코와의 동맹을 맺어 미국 남부를 공격하게 하고 일본으로 하여금 서부를 공격 하게해 유럽에 대한 미국의 지원과 참전을 저지 “치머만 전보”라 불리는 이 암호문은 영국군 해군 제독 소속 암호국 40호실에 의해 해독, 몽고메리와 드 그레이에 의해 해독 하지만 처음에 미국측에 전달하지 않음 2007 채갑병 RC

9 해군 정보국장 윌리엄 홀경은 2월 1일 U보트 무제한 공격 실시 2월 3일 윌슨 대통령 중립노선유지 선언
불안전한 해독문을 넘길 수 없고(처음엔 부분 해독만 됨) 중요한 내용이 빠져 있을 확률 미국이 공개적으로 독일을 비난하면 독일이 영국이 그들의 암호문을 해독했음을 알려 더 어려운 사이퍼를 만들수 있음을 걱정 2월 1일 U보트 무제한 공격 실시 2월 3일 윌슨 대통령 중립노선유지 선언 2007 채갑병 RC

10 홀 제독은 독일이 영국이 암호를 해독했다는 사실을 모르도록 하면서 미국에 암호문을 전달할 방법을 고안
워싱턴 주재 독일 대사로 부터 메시코 주재 독일 대사에게 가는 메시지를 빼내기로 함 올 제독은 멕시코 판 치머만 전보를 영국 외무장관 아서 밸푸어에게 전달 2007 채갑병 RC

11 독일은 사후 조사 후 멕시코가 배반 한 것으로 결론
이 전문은 신문에 공개 됨. 처음 미국은 믿지 않지만 치머만이 베를린에서 가진 기자회견에서 “부인 할수 없다. 사실이다.“라고 인정 독일은 사후 조사 후 멕시코가 배반 한 것으로 결론 홀은 자신의 암호국이 치머만 전보를 입수하지 못한 것을 비난하는 기사를 언론에 흘렸고, 영국 대중매체들은 영국 비밀 공작 업무를 비난하고 미국을 칭찬하는 기사를 크게 다름 4월 2일 미국 참전 선언 독일의 승리가 날아감 2007 채갑병 RC

12 크립토그래피의 성배 전쟁이 끝나갈 무렵 미국과학자들이 비즈네르 사이퍼를 기본으로 사용해서 더욱 강력한 사이퍼를 만듬
크립토그래피의 성배 전쟁이 끝나갈 무렵 미국과학자들이 비즈네르 사이퍼를 기본으로 사용해서 더욱 강력한 사이퍼를 만듬 비즈네르 사이퍼의 약점은 사이퍼들이 순환적이라는 것이다. 이를 극복하기 위해 긴 키워드를 쓴다. 2007 채갑병 RC

13 메시지만큼 긴 열쇠를 사용하는 것은 강점이지만, 암호제작가가 긴 열쇠를 만들어야 한다는 단점이 따른다.
노래가사, 책을 이용한 열쇠 과연 안전 할까? 2007 채갑병 RC

14 예제 열쇠 ????? ????? ????? ????? ? 원문 ????? ????? ????? ????? ? 암호문 V H R M H E U Z N F Q D E Z R W X F I D K 2007 채갑병 RC

15 새로운 방식의 암호 해독법은 암호문에 the 와 같은 단어가 몇 번 반복될 것이라는 가정을 시작점으로 한다.
두 번째로 the를 원문의 여러장소에 무작위로 배열한 다음 어떤 종류의 키워드를 사용해야 the를 적절한 암호문으로 바꿀수 있는 지를 추론해 본다. 2007 채갑병 RC

16 열쇠 CAN?? ?BSJ? ????YPT??? ? 원문 the?? ?the? ????t he??? ?
암호문 V H R M H E U Z N F Q D E Z R W X F I D K The가 원문의 첫 단어였다고하자. 비즈네르표에서 t 를 V로 대체하도록 하는 글자를 찾는다. 계속하면 위의 표를 얻는다. 2007 채갑병 RC

17 배열한 the의 위치가 맞는지 여부는 어떻게 알아낼 수 있을까? 키워드 혹은 키프레이즈는 의미있는 단어였을 것이라고 가정하면…
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18 세번째 the는 YPT이므로 APOCALYPTIC, CRYPT 그리고 EGYPT와 이 단어들에서 파생된 단어들뿐이다.
첫번째 the는 CAN이므로 의미가 있다. 두번째 the는 의미가 없고 세번째 the는 YPT이므로 APOCALYPTIC, CRYPT 그리고 EGYPT와 이 단어들에서 파생된 단어들뿐이다. 2007 채갑병 RC

19 열쇠 CAN?? ?APOCALYPTIC? ? 원문 the?? ?nq cbe oth exg? ?
암호문 V H R M H E U Z N F Q D E Z R W X F I D K 열쇠 CAN?? ????? ??CRYPT??? ? 원문 the?? ????? ??ci t he??? ? 열쇠 CAN?? ????? ??EGYPT??? ? 원문 the?? ????? ??att he??? ? 2007 채갑병 RC

20 EGYPT가 열쇠의 일부일 것이라는 가정하에 작업을 진행해 보자. 나라 이름의 나열?
열쇠 CANADA ???? ??EGYPT??? ? 원문 themee ???? ??att he??? ? 암호문 V H R M H E U Z N F Q D E Z R W X F I D K 2007 채갑병 RC

21 가능한 모든 나라의 이름을 마지막 4자에 대입하면 의미있는 단어가 도출되는 나라이름은 CUBA밖에 없다.
the meeting의 첫 부분? ting에 대응하는 열쇠를 비즈네르 사이퍼에서 찾으면 BRAZ이고 이것은 열쇠가 BRAZIL임을 말한고 원문은 the meeting is at the ????이다. 가능한 모든 나라의 이름을 마지막 4자에 대입하면 의미있는 단어가 도출되는 나라이름은 CUBA밖에 없다. 2007 채갑병 RC

22 열쇠 CANADA BRAZILEGYPTCUBA 원문 themee ting is at the dock 가 된다.
암호문 V H R M H E U Z N F Q D E Z R W X F I D K 가 된다. 절대 보안은 보장 될 수 없다. 위에 든 예의 약점은 열쇠가 의미있는 단어들로 이루어졌다는 사실이다. 2007 채갑병 RC

23 1918년 암호제작가들은 아무런 구조를 가지고 있지 않은 열쇠를 사용하기 시작했고, 그결과 깨지지 않는 사이퍼가 탄생하게 되었다.
제1차 세계대전이 끝나갈 즈음, 미 육군의 암호 연구소장 조셉 모번Joseph Mauborgne소령은 무작위 열쇠라는 개념을 최초로 도입했다. 2007 채갑병 RC

24 모번의 사이퍼 무작위로 나열된 글자들이 담긴 수백 페이지에 달하는 패드를 제작하는 작업
동일한 두개의 패드를 만들어서 송신인과 수신인이 각각 하나씩 갖는다. 패드의 첫번째 장의 무작위 열쇠를 이용하여 암호문 작성후 송신 성공적으로 해독하고 나면 사용한 첫번째 장의 패드를 폐기하고 다시 사용하지 않는다. 다음 암호문을 제작할때는 패드의 다음 페이지를 사용한다. 이 시스템을 1회용 패드 사이퍼one-time pad cipher라고 한다. 2007 채갑병 RC

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26 26글자로 구성 되어있기 때문에 열쇠도 21글자로 이루어져있다고 가정하면 가능한 모든 경우의 수는
26^21 = 518,131,871,275,444,637,960,845,131,776 ~ 5.1 X 10^30 *365*24*60*60초 = 473,040,000,000,000,000초 2007 채갑병 RC

27 모든 가능한 키를 사용하면 옳지 않은 메시지가 나올 수 있다. 1회용 패드 사이퍼는 절대 깨지지 않는다. (현재까지는)
실제로는 사용되지 않음 무작위 배열 열쇠 대량 생산의 어려움 수천명의 무선 통신병들이 전투상황에서 똑같은 무작위 배열 열쇠를 보유해야함 새로운 패드가 나오면 동시에 분배 2007 채갑병 RC

28 사이퍼 기계의 발전 – 사이퍼 디스크에서 에니그마 까지
15세기 최초로 이탈리아 건축가 레온 알베르티Leon Alberti가 개발한 사이퍼 디스크 사용됨 미국 남북전쟁 당시까지 사용됨 2007 채갑병 RC

29 남북전쟁당시의 사이퍼 디스크 2007 채갑병 RC

30 에니그마 Enigma 의 탄생 1918년 독일의 발명가 아르투르 슈르비우스Arthur Schrbius가 에니그마라는 이름이 붙은 역사상 가장 가공할 만한 위력을 지닌 사이퍼 기계를 개발 세부분으로 이루어짐 원문 텍스트의 글자를 입력하는 자판 원문 텍스트의 각글자를 암호문의 글자로 대체하는 스크램블러 암호문에 들어갈 글자를 나타내는 여러 개의 램르로 이루어진 램프 보드 2007 채갑병 RC

31 스크램블러는 전선이 뒤엉킨 두꺼운 고무 디스크
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32 슈르비우스는 글자 하나를 암호화 할때마다 스크램블러가 1/6(알파벳 26자가 들어간 기계는 26분의 1씩)씩 회전하도록 고안
복합 대체 알파벳 사이퍼를 제작하는데 사용할 수 있다. 2007 채갑병 RC

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34 6번 돌아가면 제자리로 스크램블러가 돌아오므로 반복된다. 보안성이 약화 된다.
6번 돌아가면 제자리로 스크램블러가 돌아오므로 반복된다. 보안성이 약화 된다. 스크램블러를 하나더 사용한다. 1번 스크램블러가 한 바퀴 다돌면 2번 스크램블러가 이동한다. 2007 채갑병 RC

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36 6 X 6 =36 개의 사이퍼 알파벳을 사용하는 효과(26개를 다쓰면 26 X 26= 676개)
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38 슈르비우스는 반사판(reflector)을 추가했다.
똑같은 기계와 스크램블러의 위치를 결정하는 키를 가진 송신자와 수신자가 인코딩과 디코딩을 수월하게 할 수 있다. 기계는 적의 손에 넘어가도 암호제작에 사용된 시작위치(스크램블러위치)는 적의 손에 넘어 가면 안됨 2007 채갑병 RC

39 보안성을 높이기 위해 스크램블러를 꺼내서 위치를 바꿀 수 있도록 했다. X 3!의 경우의 수 증가
자판과 1번 스크램블러사이에 배전반(plugboard)를 삽입 x 의 경우의 수 증가 Total = 10 x 10^16가지 2007 채갑병 RC

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43 관계자들의 무지와 무관심으로 상용화 실패, 독일군도 처음엔 무관심
12 kg 무게, 24 x 28 x 15 cm의 크기 관계자들의 무지와 무관심으로 상용화 실패, 독일군도 처음엔 무관심 1919년 네델란드의 알렉산더 코흐Alexander Koch도 비슷한 기계 개발 스웨덴의 아르비드 담Arvid Damm도 비슷한 특허개발 미국의 에드워드 헤번Edward Heburn 모두 사장 2007 채갑병 RC

44 독일 군부의 에니그마의 가치를 절감하는 일 발생 1923년 출간된 윈스턴 처칠의 <세계의위기>라는 책이 출판
이 책안에 독일 암호를 해독할 수 있게 되었는지르 자세히 적음 1923년 영국 해군은 1차대전의 공식역사서 발간 – 암호해독내용 포함 2007 채갑병 RC

45 1925년 슈르비우스는 본격적으로 군사용 에니그마를 생산 독일군에 보급 20년 동안 독일군은 3만대의 에니그마를 사들인다.
이는 2차대전 당시 독일군을 강력한 크립토그래피 시스템으로 무장시켰다. 독일군의 승리를 보장 하는듯했지만 패망의 원인이 된다. 2007 채갑병 RC