정보보안 - 암호화

식 정리
CBC

CTR

배낭

키 세팅 과정

• 수퍼증가 배낭 선정 // (2, 3, 7, 14, 30, 57, 120, 251) 로 정함
• 서로소인 m, n 선정 (n> 수퍼배낭 전체합) // m=41, n=491
  • 개인키 n & x= m^-1 mod n // m * x = 1 mod n 여기서 x가
• 수퍼배낭요소 * m mod n = 일반 배낭요소<<좀외워라
  • (82, 123, 287, 83, 248, 373, 10, 471)

암호화

• 평문 -> 8자리 이진수 //150
• 해당하는 위치(1인)에 있는 수퍼배낭요소를 더함 //548
• 암호화 값 548

복호화

• 암호화 값 * 개인키x mod 개인키 n // 548 * 12 mod 491 = 193
• 수퍼배낭에서 골라서 위의 결과 값이 나오는지 찾아봄
• 선택된것 1 아닌것 0

RSA

키 셋팅 과정

• 소수 p ,q 선정 //p = 11, q = 3
• N= p*q //33
• (p−1)(q−1)과 서로소인 e 선정 //3
• e * d = 1 mod 20 을 만족하는 d를 찾으쉠 // d =7
• 공개키 : (N,e) // (33, 3) , 개인키 : d // 7

암호화

• if M = 15
• C = M^e mod N = 9

복호화

• M= C^d mod N =15

디피 헬먼

• x = g^k mod p // g를 생성자 or 원시근이라고 함

정보보안 기본

정보보안 3대 요소

• 비밀성 : 허가 x -> 읽기 방지
• 무결성 : 허가 x -> 쓰기 변경 방지
• 가용성 : 허가 x ->
• 암호화 자체로 무결성 확신 불가능 ,비밀성은 제공

접근제어

• 인증 : 허가된 사람인가?를 확인하는 과정
• 인가 : 허가된사람의 행동을 통제

커크호프 법칙

• 암호체계 자체는 비밀이아니다
• 키만이 유일한 비밀

새넘

• 혼돈 : 암호문과 평문의 상관관계를 숨김
• 확산 : 평문의 통계적 성질을 없앰

고전암호

단순치환

• 종류 : n shift(카이사르 암호), 순열
• 장점 : 가장 간단
• 단점 : 통계 분석 쉬움

이중전위

• 행과 열을 바꿈
• 장점 : 통계적 공격 방지 ( 확산 만족 )

일회용

• 암, 복호화 과정이 같음 (XOR 이용)
• msg length == key length
• 한번만 사용
• 암호자체에서 얻는 정보 ㄴㄴ
• 장점 : 이론적으로 가장 안전함
• 단점
  • 여러번 쓸 수 없음 (두개 걍 xor때리면 키가사라짐)
  • 키를 계속 안전히 전달 할 수 없음

코드북

• 단어단위로 치환

대칭키

스트림 암호

• 일회성방식(xor)
• 긴 키스트림 사용
• only 혼돈

A5/1

• 3개 shift(19,22,23 / LFSR) 사용
• 총 64 bit
• 하드웨어 기반
• gsm 휴대폰에 사용
• 각단계마다 1bit 씩 생산

RC4

• s/w 기반
• 자체 변경 lookup table
• 각 단꼐 1byte 씩 생산
• SSL에도 사용
• 8비트 처리장치에 적합

블록 암호

• 코드북 방식(고정된 크기 블록)
• 혼돈 & 확산
• 라운드
• 주로 S/W

페이스텔 구조

• L,R 평문을 나눔

DES

• 64 bit block
• 16round
• key56bit -> 48bit
• 안정성 S-box에 의존
• 백도어 x -> 안전
• C = E( P , K ) , P = D( C , K )
• 키스트림을 늘리기위해서 3DES 사용
  • C = E( D ( E ( P , K1 ) , K2 ) , K1)
  • P = D( E ( D ( C , K1 ) , K2 ) , K1)
  • C = E( E(P, K1), K2)로 생성하지 않는 이유
    • 알려진 평문공격
      • 모든 가능한 K1에 대한 E(P, K1)의 테이블(256개) 작성
      • 모든 가능한 K2에 대한 D(C, K2)의 테이블(256개) 작성
      • 두 테이블에서 서로 같은 값을 가지는 요소(E(P, Ki)) == D(C, Kj) 를 발견하면, 이 Ki, Kj가 K1, K2가 됨.

TEA

• 64bit block,128 bit key
• 32bit 연산 컴퓨터 적당
• 라운드 수 가변적 (32회 보통)
• 간단한 라운드 함수 , 많은 라운드 수
• 구축 쉬움
• 적은 메모리 but 빨라야함(비용이좀비쌈)
• 취약점 : 관련 키공격이 가능

페이스탈 X

AES

• DES를 대치
• 블록크기 128,192,256 지정가능
• 키 깊이 128,192,256 (블록 크기와 독립)
• round : 10 ~ 14
• round 함수 : 4개 , 계층은 3개
  • byteSub(비선형) : S-box 역할
  • shiftRow(선형) : 이중전위
  • MixColomn(비선형) : 룩업테이블, shift & xor
  • AddRoundkey: 키스케줄, xor

운용모드

ECB

• 각 블록을 동일키로 암호화
  • 동일한 P = 동일한 C
  • 복붙 공격 가능 ( 무결성 down)

CBC

• 블록을 체인처럼 연결
• 안전함 , 추가작업 적음
• 임의의 vector IV 활용 , 비밀아니어도됨
• 동일한 P ≠ 동일한 C ( 무결성)
• 같은 평문블록도 다른 암호문 블록생산
• 복사 붙여넣기 공격 빡셈

CTR

• 키스트림을 블록암호로
• 임의접근에 많이 사용 (CBC는 임의접근 안됨)

MAC

• CBC의 나머지로 계산
• 오류가 전파됨

공개키 암호

• 한쌍의 키 : 공개키,비밀키 사용
• 트랩도어라는 단방향 함수를 기반
• 암호화 : C = { M }앨리스 // 앨리스의 공개키로 M암호화
• 복호화: M = [ C ]앨리스 //앨리스의 개인키로 복호화
• 서명 : S = [ M ]앨리스 // 앨리스의 개인키로 서명
  • 부인봉쇄를 제공
    • 내것이 아니라고 부인하는것을 봉쇄할 수 있음
    • 누구 발 데이터인지알 수 있음
  • 선 서명 후 암호화
    • 보내는 사람은 정해지는데 받는사람은 몰루?
  • 선 암호화 후서명
    • 서명을 벗겨내어 다시서명할 수 있다.
• PKI : 공개키를 안전하게 사용하기위한 기반 체계
• 전자 인증서
  • 사용자의 공개ㅣ와 이름을 포함
  • 인증기관 (CA) 서명

배낭암호

1. 수퍼증가 배낭 생산
2. 수퍼배낭을 일반 배낭으로 전환

• 공개키 = 일반배낭
• 개인키 = 수퍼증가 배낭과 변환 인수들

키 세팅 과정

• 수퍼증가 배낭 선정 // (2, 3, 7, 14, 30, 57, 120, 251) 로 정함
• 서로소인 m, n 선정 (n> 수퍼배낭 전체합) // m=41, n=491
  • 개인키 n & x= m^-1 mod n // m * x = 1 mod n 여기서 x가
• 수퍼배낭요소 * m mod n = 일반 배낭요소
  • (82, 123, 287, 83, 248, 373, 10, 471)

암호화

• 평문 -> 8자리 이진수 //150
• 해당하는 위치(1인)에 있는 수퍼배낭요소를 더함 //548
• 암호화 값 548

복호화

• 암호화 값 * 개인키x mod 개인키 n // 548 * 12 mod 491 = 193
• 수퍼배낭에서 골라서 위의 결과 값이 나오는지 찾아봄
• 선택된것 1 아닌것 0

RSA

• 오일러 정리 사용

키 셋팅 과정

• 소수 p ,q 선정 //p = 11, q = 3
• N= p*q //33
• (p−1)(q−1)과 서로소인 e 선정 //3
• e * d = 1 mod 20 을 만족하는 d를 찾으쉠 // d =7
• 공개키 : (N,e) // (33, 3) , 개인키 : d // 7

암호화

• if M = 15
• C = M^e mod N = 9

복호화

• M= C^d mod N =15

디비 헬펀

• 키 교환 알고리즘
• 보안성은 이산로그 문제의 난이도에 기반
  • x = g^k mod p // g를 생성자 or 원시근이라고 함
  • p와 g를 공개
  • p=353 , g=3 / k: a= 97, b= 233
    • a 전송값 : g^97 % 353 = 40
    • b 전송값 : g^233 % 353 = 248
    • 공유키 : a: 248^97%353 = b: 40^233 %353 = 160
  • 중간자 공격에 취약
    • DH 교환값을 서명 or 공개키로 교환값을 암호화
• 타원곡선 임마기반.

해쉬 함수

• 어떤 데이터를 상대적으로 작은 숫자로 매핑하는 함수
• 쇄도 효과 ( 작은 변경이 큰 변경을 유래)
• 보안 속도
• 여러개의 round로 구성
• 조건
  • 압축
  • 효율성
  • 단방향
  • 약한 충돌 방지 : x, h(x) 에대해 h(x)=h(y)에 대해 서로다른 x,y찾기 어려워야함
  • 강한 충돌 방지: h(x)=h(y)에 대해 그어떤 서로다른 x,y찾기 어려워야함
• 널리 사용되는 hash
  • MD
  • SHA : 미정부 표준 512 입력 ,160 출력
• 용도
  • 패스워드 보관
  • 무결성
  • 전자서명효율성
  • ex ) 온라인 입찰
    • 입찰
    • 금액공개는 ㄴㄴ 해쉬값만 공개
    • 낙찰
    • 낙찰후 금액공개
    • 가격변경하엿다는 의심을 지울 수 있음

비암호 해쉬

• hash(X) = X0+X1+X2+…+Xn-1
  • 충돌찾기 넘나쉬움
• CRC h(X) = n * X0+(n-1) * X1+(n-2) * X2+…+1 * Xn-1 mod 256
  • 단방향 성직 만족 ㄴ
  • 전송오류 찾는데 사용

tiger

• 64-비트 프로세스에서 가장 효율적
• 중간 회전 ,출력 192bit
• 4개의 s 박스
• 키스케줄

HMAC

• 해쉬된 mac