[정보보안기사 필기 요약] 대칭키 암호

대칭키 암호

 

1) 확산과 혼돈

확산(Diffusion) -> 암호문/평문
- 암호문과 평문 사이의 관계를 숨기는 것
- 암호문에 대한 통계 테스트를 통하여 평문을 찾고자 하는 공격자를 좌절시킴

혼돈(Confusion) -> 암호문/키
- 암호문과 키의 관계를 숨기는 것
- 암호문을 이용하여 키를 찾고자 하는 공격자를 좌절시킴
- 키의 단일 비트가 변하면 암호문의 거의 모든 비트가 변함

 

2) 페이스텔(Feistel)과 SPN 구조 -> 블록 암호 ★5

Feistel (개미와 베짱이 임무 교대)
- 입력을 좌우 블록으로 분할하여 한 블록을 라운드 함수에 적용시킨 후의 출력 값을 다른 블록에 적용하는 과정을 좌우블록에 대해 반복적으로 시행(교대)
- 강도를 결정짓는 요소는 평문 블록의 길이, 키의 길이(무차별공격), 라운드의 수 ★ (DES : 블록64, 키56, 라운드16)
- 복호화 과정 = 암호화 과정
- 3라운드 이상이며, 짝수 라운드로 구성 -> 공정하게

DES, LOKI, CAST, Blowfish, MISTY, RC5, RC6, CAST256, E2, Twofish, Mars
국산 : DES -> SEED

SPN (개미만 있음) -> 효율↑
- Substitution Cipher와 Permutation Cipher 를 중첩하는 형태로 개발한 암호
- S-box의 출력을 P-box로 전치하는 과정을 반복하는 방식
- 병렬성 제공

SAFER, SHARK, Square, CRYPTON, Rijndael(AES의 최종 후보), SAFER+, Serpent, PRESENT
국산 : AES -> ARIA

3) 현대 스트림 암호 (XOR연산)

- 동기식
키는 평문 or 암호문 독립적
One time pad, FSR(Feedback Shift Register), LFSR, NLFSR, OFB모드

- 비동기식
키는 평문 or 암호문 종속적
CFB모드

4) DES의 일반적 구조

DES는 1907년대 발표된 이후 가장 널리 사용되었던 대칭키 블록암호
DES를 세번 반복하는 3DES, DES를 대체한 최신 블록암호 표준 AES
확장 P박스 -> 키XOR -> 8개의 S박스 -> 단순 P박스

 

5) AES 암호의 구조도

라운드	키 사이즈
10	128
12	192
14	256

6) AES의 각 라운드 연산 순서(SPN)★5

SubBytes() 치환

-> ShiftRows() 행 이동

-> MixColums() 확산, 마지막 라운드에서는 실행X

-> AddRoundKey()

 

7) DES, 3DES, AES 비교

	DES	3DES	AES
평문 블록 크기	64	64	128
암호문 블록 크기	64	64	128
키 크기	56	112, 168	128, 192, 256
라운드 크기	16	48(16*3)	128, 192, 256

 

8)대칭키 블록 알고리즘 종류와 특징 ★5

	개발 국가	개발 년도	특징	블록 크기	키의 길이	라운드 수
DES	미국	1972	NIST에서 표준으로 공표	64	56	16
IDEA	유럽	1990	PGP채택(이메일 보안)	64	128	8
Rijndael(레인달)	벨기에	1998	AES 표준 알고리즘 선정	128	129.192.256	10.12.14
SEED	한국	1999	한국 표준 블록암호 알고리즘	128	128.256	16.24
CRYPTON	한국	1998	AES 후보 중 하나	128	128.192.256	12
RC5	미국	1994	알고리즘 간단, 속도 빠름	32.64.128	0~2040	1~255
FEAL	일본	1987	S/W 구현에 적합	64.128	64	4.8.32
MISTY	일본	1996	차분/선형공격에 안정성 증명구조	64	128	8
SKIPJACK	미국	1990	Fortezza카드에 사용	64	80	32

국산 대칭키 블록 -> SEED, ARIA, HIGHT, LEA

 

9) 블록 암호 모드 구조

ECB (Electronic CodeBook)

 

 

CBC (Cipher Block Chaining)

 

 

CFB (Cipher-FeedBack)

 

 

OFB (Output-FeedBack)

 

 

CTR (CounTeR)

 

 

10) 블록 암호 모드

	ECB	CBC	CFB	OFB	CTR
모양	패턴 동일	XOR 연산 추가	XOR 후 다음블록	XOR 전 다음블록	순차 출력
병렬처리	가능(암,복)	가능(복)	가능(복)	불가	가능(암,복)
초기화 벡터 필요	X	O	O	O	O(카운터 값)
패딩	O(암호훔치기 가능)	O	X	X	X
암복호화 알고리즘	암호화, 복호화	암호화, 복호화	암호화 단일	암호화 단일	암호화 단일
PB -> CB 사이	E	XOR, E	XOR	XOR	XOR
Type Of Result	Block	Block	Stream	Stream	Stream