[Programming] 암호화 알고리즘 (Encryption Algorithms)

기본 용어 정의

• 평문(Plaintext) : 해독 가능한 형태의 메시지(암호화전 메시지)
• 암호문(Cipertext) : 해독 불가능한 형태의 메시지(암호화된 메시지
• 암호화(Encryption) : 평문을 암호문으로 변환하는 과정
• 복호화(Decryption) : 암호문을 평문으로 변환하는 과정
• 전자서명
  • 송신자의 Private Key로 메시지를 서명하여 전달
  • 수신자측에서는 송신자의 Public Key를 이용하여 서명값을 검증
• 양방향암호화 : 암호화와 복호화과정을 통해 송.수신간 주고받는 메시지를 안전하게 암.복호화하는 과정
• 단방향암호화 : 해싱(Hashing)을 이용한 암호화 방식으로 양방향과는 다른 개념으로, 평문을 암호문으로 암호화는 가능하지만 암호문을 평문으로 복호화 하는 것은 불가능.
  

  

양방향 암호화(대칭/비대칭 Key)

• 대칭키 : 같은 키를 이용하여 메시지를 암.복호화 하는 것
• 비대칭키 : 메시지를 암호화 하는 키와 복호화 하는 키가 다름
  - 암호화 알고리즘에 따라 사용방식이 다를수도 있다
  - 전자서명을 위한 알고리즘에서는 Private Key로 메시지를 서명하고, Public Key로 검증
  - 메시지 교환에서는 Public Key로 메시지를 암호화하고 Private Key로 복호화한다.
  

  

1. 대칭키 암호화

• 종류 : AES128, AES256, SEED(국내표준)
• 암.복호화 키가 같음
• 문제점은 수신측에 키를 전달하는 과정에서 유출될 우려가 있음
• 스트림기반, 블록기반의 암호화로 나눌수 있음
  

  

1-1. 스트림기반 암호화

• 비트단위로 암호화하는 방식.
• LFFSR, MUX generator 등의 스트림기반 암호화 알고리즘
• 속도가 빠르고 오류 전파 현상이 없다는 장점
• 주로 오디오/비디오 스트리밍 시 사용
  

  

1-2. 블록기반 암호화

• 블록 단위로 암호화를 수행하는 방식
• 문자열 단어 하나하나를 블록으로 나누어 암호화하는 과정
• DES, AES, IDEA, SEED 등의 블록기반 암호화 알고리즘
  

  

2. 비대칭키 암호화

• 종류 : DSA(전자서명), RSA(메시지 암.복호화)
• 대칭키에 비해서는 느리다는 단점이 있음
• 키생성시 Private Key와 Public Key 2개의 키가 도출되며, Public Key는 공개해도 문제가 되지 않는다.
• 인수분해, 이산대수, 타원곡선 암호화로 나뉨
  

  

2-1. ECC(Elliptic Curve Cryptography)

• 타원곡선 암호화로써 RSA에 비해 짧은 길이의 키를 사용하면서도 비슷한 수준의 안정성을 제공
• 비트코인 및 이더리움에서 ECC알고리즘을 이용

2-2. ECC 기반의 암호화

• ECDSA(Elliptic Curve Digital Signature Algorithm)
  : 전자서명(ECC 암호화 알고리즘을 전자서명에 사용한 것)
• ECDH(Elliptic Curve Diff-Hellman)
  : 키교환 알고리즘(자신의 Private Key와 상대방의 Public Key를 사용하여 공통된 Secret 키를 도출)
• ECIES(Elliptic Curve Integreated Encryption Scheme)
  : 통합 암호화 방식(Public Key로 암호화하고 Private Key로 복호화)

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단방향 암호화

• Hash를 이용하여 암호화하는 과정
• 평문을 암호화할순 있지만, 복호화는 불가능하다
• 데이터의 진위여부는 확인하고 싶으나, 본 데이터의 Privacy를 지키고 싶은 경우 사용
• ex) Bcrypt-JWT (참고:인증(Authentication) & 인가(Authorization))
• hash할 때, hash 값은 크기와 알고리즘에 따라 암호문의 결과가 완전 상이함

단방향 Hash 알고리즘

알고리즘분류알고리즘명MD 길이블록 길이최대 메시지 길이

MD5	MD5	128bit	512bit	무한
RIPEMD	RIPEMD-160	160bit	512bit	2^64-1bit
SHA-1	SHA-1	160bit	512bit	2^64-1bit
SHA-2	SHA-224	224bit	512bit	2^64-1bit
SHA-2	SHA-256	256bit	512bit	2^64-1bit
SHA-2	SHA-384	384bit	1024bit	2^128-1bit
SHA-2	SHA-512	512bit	1024bit	2^128-1bit
SHA-3	SHA-2와 디자인이 달리짐