TLS/암호 알고리즘 쉽게 이해하기(13) - MAC, AE, AEAD

지금까지 설명한 암호화 알고리즘을 조합하여 확장을 해보기로 한다. 이 글에서 설명할 내용은 다음과 같다. MAC(Message Authentication Code) AE(Authenticated Encryption) AEAD(Authenticated Encryption with Associated Data) MAC (Message Authentication Code) MAC은 한마디로 정리하면 Hash에 비밀키를 추가한 버전이라고 볼 수 있다. 키를 사용한다는 것으로 보면 DSA 디지털 서명과 비슷한 기능을 수행하지만, 공유키를 사용한다는 것이 다르다. DSA는 Alice의 공개키를 가진 다수의 사람이 검증을 위한 용도이고, MAC은 키를 공유한 사람 간에 검증을 하기 위한 용도이다.

TLS/암호 알고리즘 쉽게 이해하기(12) - ECDH, ECDSA

이전 글 Elliptic Curve Cryptography(ECC)에서는 타원곡선 암호의 특징 및 알고리즘을 알아보았다. 이번에는 이를 활용한 암호화 응용과 실제 사용 예를 살펴보기로 한다. ECC vs. RSA 공개키 암호화 방법으로 RSA와 비교하여 이야기 되나, 실제적으로 ECC는 RSA와 동일한 기능으로 사용하지는 않는다. 정확히는 RSA가 아니라 이산대수 문제를 이용한 DH 나 DSA 용도로 사용한다고 말할 수 있다. RSA의 경우 아래와 같이 평문 $k$ 를 공개키 $e$로 모듈러 지수 연산을 하는 형식이다. $$ E = k^e \pmod{n} $$

TLS/암호 알고리즘 쉽게 이해하기(11) - Elliptic Curve Cryptography(ECC)

타원 곡선(Elliptic Curve)는 일반적으로 생각하는 가로 세로비가 다른 길쭉한 원을 말하는 것이 아니라 다음과 같은 공식으로 구성된 곡선을 말한다. $$y^2 = x^3 + ax + b$$ $a$ 와 $b$ 는 임의의 수로 특이점이 없도록 다음과 같은 조건을 만족하여야 한다. $$4 a^3 + 27b^2 \neq 0$$ 이와 같은 조건을 만족하는 곡선은 다음과 같은 모양을 가진다. b=1, a=2~-3 일 때의 모양 만일 위 조건을 만족하지 않는 경우는 아래와 같이 첨 점이거나 교차하는 특이점이 있다.

TLS/암호 알고리즘 쉽게 이해하기(10) - Hash

Hash 함수란 임의의 길이의 데이타를 축약하여 고정된 길이의 데이타로 매핑하는 함수를 말한다. 데이타 검색을 위한 hash 함수, 데이타 손상을 검출하기 위한 CRC32 도 hash 함수 이지만, 이 글에서 언급하는 것은 암호화 해시 함수이다. 각 용도에 따라서 해시 함수의 특성은 다음처럼 다를 수 있다. 데이터 검색용: 모든 입력 데이타에 대해서 hash 결과값이 균등 분포를 가져야 한다. 데이타 손상 검출용: 원하는 비트 개수 까지의 오류에 대해서 정확히 검출되어야 하고, 알고리즘에 따라서 제한된 비트 개수 까지 오류 복원이 가능하여야 한다.

TLS/암호 알고리즘 쉽게 이해하기(9) - Digital Signature

DSA는 Digital Signature Algorothm 의 약자로, 미국 NIST 에서 제정한 디지털 서명 알고리즘이다. 이번 글에서는 이와 같은 디지털 서명에 관한 전반적인 사항을 다음과 같은 순서로 정리한다. RSA 서명 알고리즘 ElGamal 서명 알고리즘 DSA 서명 알고리즘 OpenSSL 을 이용한 동작 확인 RSA Signature RSA 서명 방식은 앞의 RSA 글에서 언급한 것과 같이 개인키로 문서의 Hash 값을 암호화 하는 것으로 RSA의 동작 원리를 알고 있으면 직관적이다. 관련 표준은 PKCS#1의 8장 을 보면 된다.

TLS/암호 알고리즘 쉽게 이해하기(8) - RSA

지난 번에 설명한 이산대수를 이용하면 RSA 의 기본원리도 쉽게 이해할 수 있다. RSA는 이름에 특별한 의미는 없고, 알고리즘을 발명한 사람들(Ron Rivest, Adi Shamir, Leonard Adleman)의 약자를 따서 만든 것이다. AES와는 달리 공개키(public key)와 개인키(private key) 두 벌로 구성된 키를 가지고 있는 비대칭키 암호화 알고리즘이다. 가장 일반적인 사용용도는 다음과 같이 Bob 이 Alice에게 암호 데이타 전달하는 방법이다. Alice의 공개키는 공개되어 누구나 알수 있다. Bob은 Alice의 공개키를 이용하여 암호화 하여 일반 채널로 전달한다.

TLS/암호 알고리즘 쉽게 이해하기(7) - Diffie-Hellman Key Exchange

지난 번에 설명한 이산대수를 이용하여 Diffie-Hellman Key Exchange(DHKE, 키교환 또는 키합의)을 이해해 보자. TLS 암호화 채널을 절차를 간단하게 보면 다음과 같다. 서버를 믿을 수 있는지 검증, 필요시 클라이언트도 인증 RSA 암호화 채널로 키를 전달하거나, Diffie-Hellman 방식으로 키교환 교환한 키로 AES, ChaCha20와 같은 대칭키로 암호화 Diffie-Hellman은 여기서 두번째 대칭키를 교환하는 방법이다. RSA와 같은 비대칭키를 이용하여 암호화 채널을 만든 후 이를 이용하여 대칭키를 전달하는 것은 직관적이다. 하지만 Diffie-Hellman 방식은 이와 같은 암호화 채널 없이도, 서로 키를 교환할 수 있는 방식이다.

TLS/암호 알고리즘 쉽게 이해하기(6) - 이산 대수

키 합의, 비대칭키는 역연산이 실제적으로 불가능한 수학적 이론을 기반으로 만들어진 알고리즘이기 때문에, 이의 기본 동작을 이해하기 위해서는 수학적인 지식이 어느정도 필요하다. 여기에서는 이들 알고리즘의 동작 원리에 필요한 최소한의 수학을 정리해본다. 타원알고리즘을 제외하고, 키합의와 비대칭키 알고리즘을 이해하기 위해서는 다음과 같은 것을 알아야 한다. 소인수 분해 유클리드 호제법을 이용하여 두 수의 최대 공약 수 찾기 확장 유클리드 호제법으로 소수 모듈로 연산에서 곱하기 역원 찾기 페르마 소정리를 이용하여 소수 모듈로의 지수 연산 역원 찾기 오일러 정리를 이용하여 일반 모듈로에서 지수 역원 찾기 소인수 분해 임의의 정수를 소인수 분해하는 데에는 효과적인 방법이 없다.

TLS/암호 알고리즘 쉽게 이해하기(5) - Stream Cipher

일정 데이터 단위로 암호화를 하는 블럭 암호와 비교하여 스트림 암호(Stream Cipher)는 비트 또는 바이트 단위로 암호화를 하는 방식이다. 쉽게 말해서 블럭 암호는 키를 사용하여 (필요하면 IV도 포함해서) 블럭단위로 전치와 치환을 통하여 암호하를 가하는 방식이라고 할 수 있다. 이와 비교하여 스트림 암호는 키와 IV(Initial Vector)로 다양한 연산을 이용하여 난수열을 만들고, 이를 이용하여 평문과 XOR 과정을 통하여 암호화를 하는 것이다. 블럭 암호에서 설명한 AES-CTR와 같은 것이 이와 같은 난수열을 만드는 방법 중 하나이다.

TLS/암호 알고리즘 쉽게 이해하기(4) - Block Cipher Mode

이전 글의 Block Cipher(블럭암호) 암호화 방법을 그대로 사용하기에는 몇가지 문제가 있다 (아래 내용에서는 AES로 표기하나, 다른 블럭암호 방식에 공통적인 사항이다). 우선 첫번째 문제는 공격자가 암호키를 몰라도 암호 블럭을 순서를 바꾸어나 다른 내용으로 바꿀 수 있다는 것이다. AES 암호의 경우 128bits(16bytes) 단위로 암호화 되는데, 예를 들어 다음과 같은 거래 정보를 암호화 한다고 해보자. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 struct { char from[16]; char to[16]; char amount[16]; } transaction; struct transaction tx = { .