암호화 (Encryption)

I. 평문을 암호문으로 재구성, 암호화

가. 암호화의 개념

• 암호키와 알고리즘 기반 평문(Plain Text)을 암호문(Cipher Text)으로 재구성하여 무결성 및 기밀성 확보 기술

나. 암호화의 필요성

• 정보화 사회의 발달로 정보의 가치 증대
• 공용 네트워크를 통한 정보 전달의 일반화
• 도청, 변조, 사실 부인 등 사건 발생 증가 대응 필요

II. 암호화의 원리 및 특징

가. 암호화의 원리

원리	개념도	설명
대체 (Substitution)		– 글자 간 매칭 – 표 이용 대체
치환 (Transposition)		– 문자열 위치 변경 – 서로 바꾸어 표현
블록 (Blocking)		– 블록 단위 암호화 – 암호화 모드 (ECB, CBC, CFB, OFB, CTR)
확장 (Expansion)		– 무의미한 문자 삽입
압축 (Compaction)		– 문자열 중 일부문자 삭제
혼돈과 확산 (Confusion & Diffusion)		– 혼돈: 상관관계 숨김 – 확산: 암호특성 전파

나. 암호화의 특징

• 키 관리, 사용 방식에 따라 대칭키, 비대칭키로 나뉘며, 암호화 단위에 따라 블록/스트림 암호화로 구분

III. 용도 별 암호화 알고리즘 선택 시 고려사항

• 공유키 기반 안전하게 대칭키를 전달하여 암호화하는 전자봉투 기법으로 혼용 활용 가능
• 다양한 암호화 기법을 사용하여 해킹, 스니핑 등 역기능 차단하여 올바른 정보 사회 발전에 기여

IV. 암호화 구조 별 설명 및 알고리즘

구조	설명	알고리즘
SPN	– Substitution-Permutation Network – 전치와 치환 이용 관용 암호 방식 (암/복호화에 동일키 사용 방식) – 128 bit 4Ⅹ4 행렬로 나타내어 암호화	AES, ARIA
Feistel	– N bit 블록을 나누어 R번 라운드 반복 – 라운드 함수 반복 적용 – 이전 암호문과 평문을 XOR 형태	DES, 3-DES, SEED
인수분해	– 두 큰 소수 p 와 q 의 곱셈은 쉬우나 n으로 부터 p 와 q 를 추출하기 어려운 점 이용	RSA
타원곡선 (이산대수)	– PKI 기반의 RSA 의 문제점인 속도와 안정성을 해결하기 위해서 타원 기반의 안정성과 효율성을 기반으로 생성된 알고리즘	ECC
이산대수	– 이산대수의 계산은 어렵지만, 그 역함수/지수함수의 계산은 빠르게 수행하는 특징을 이용	Diffie-Hellman, DSA
해시 알고리즘	– 단방향: 원래 입력값 찾기 불가능 – 임의의 길이를 가지고 있는 메시지를 받아들여 고정된 길이의 출력 값으로 바꾸는 알고리즘	MD-5, SHA-1, SHA-2
LEA	– Lightweight Encryption Algorithm – 2012년 국가보안기술연구소가 개발한 128비트 경량 고속 국산 블록화 알고리즘 – 사물인터넷 발달에 따라 고속, 경량화를 위해 최적화하여 개발된 128비트 블록 암호 알고리즘	ARX (Addtion ,Rotation ,Xor
양자 암호화	– Quantum Cryptography – 데이터에 고유의 광자(photon)속성 부여해 암호화하여 도감청이 불가능한 차세대 암호화 기술	QKD (Quantum Key Distribution

V. 주요 암호화 알고리즘 비교