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Study/정보보안

[암호학] 암호 시스템의 개요 : 공개 키, 비밀 키, 하이브리드 암호 시스템

by 이브(Eve) 2023. 10. 27.

Contents

 1. 암호 시스템이란?
 2. 비밀 키 암호 시스템(대칭 키 암호 시스템)
 3. 공개 키 암호 시스템(비대칭 키 암호 시스템)
 4. 하이브리드 암호 시스템


1. 암호 시스템이란?

정보를 안전하게 보호하기 위한 기술로, 데이터의 기밀성을 유지하는 것에 중점을 두고 있다.

암호화 : 기밀성을 유지하기 위해 사용되는 암호 기술
평문 : 암호화되기 전의 메시지
암호문 : 암호화 과정을 거친 메시지
복호화 : 암호문을 다시 평문으로 볼 수 있도록 하는 것
: 데이터의 암호화 및 복호화의 과정에서 쓰이는 중요한 요소

키의 사용 방법에 따라 암호 시스템은 대칭 키 암호 시스템(= 비밀 키 암호 시스템)비대칭 암호 시스템(= 공개 키 암호 시스템)으로 나뉜다.
 

2. 비밀 키 암호 시스템(대칭 키 암호 시스템)

데이터의 암호화와 복호화에 사용되는 키가 같은 암호 시스템으로 이때 사용되는 키를 '비밀 키'라고 한다.
대부분의 비밀 키 암호는 공개 키 암호와 비교하여 계산 속도가 빠르다. 따라서 많은 암호화 통신에서는 비밀 키 암호를 기반으로 실제 통신을 암호화하는 구조를 사용한다. ex) 전송 계층 보안(TLS)
 
비밀 키 암호는 암호화하는 단위에 따라 다음과 같이 나뉜다.

스트림 암호연속적인 비트/바이트를 계속해서 입력받고 그에 대응하는 암호화 비트/바이트를 생성하는 방식
블록 암호정해진 한 단위(블록)을 입력받아 그에 대응하는 암호화 블록을 생성하는 방식

비밀 키 암호 시스템은 송신자와 수신자가 동일한 비밀 키를 가지므로, 키 전송을 위한 별도의 비밀 채널을 가져야 한다. 이 때문에 비밀 키 분배를 원활하게 할 수 없다는 단점이 있다.
 
비밀 키 암호 시스템의 예시 : DES, AES, LEA 등
 

3. 공개 키 암호 시스템(비대칭 키 암호 시스템)

데이터를 암호화할 때 사용되는 키와 복호화할 때 사용되는 키가 서로 다른 암호 시스템이다.
각 통신자는 한 쌍의 공개 키와 개인 키를 가지는데, 상대방의 공개 키를 이용해 암호화하고, 자신의 개인 키를 이용해 데이터를 복호화한다. 이런 방식은 비밀 키 암호 시스템이 가지고 있는 키 분배 문제를 해결할 수 있다.
 
공개 키 암호 방식은 비밀 키 없이는 매우 풀기 어려운 수학적 문제(공개 키)를 바탕으로 만들어진다. 공개 키는 상대방에게 공개하고, 비밀 키는 자신만이 알 수 있도록 한다. 이런 방식으로 데이터를 암호화하였을 경우 키를 만든 사람만이 원래 데이터를 해독할 수 있다.
 
하지만 비밀 키 암호에 비해 처리 속도가 느리며, 중간자 공격에 약하다는 단점이 있다.
 
공개 키 암호 시스템의 예시 : RSA, ECC, 타원곡선암호 등 
 

4. 하이브리드 암호 시스템

비밀 키 암호화 방식과 공개 키 암호화 방식의 장점을 조합하여 만든 암호화 방식이다. 기밀성을 유지한 통신이 가능하고, 비밀 키 암호가 근본적으로 가지고 있는 키 분배 문제를 해결한다. 
 
데이터를 비밀 키 암호로 암호화하는데, 이때 사용된 세션 키는 의사난수생성기를 사용해 생성하며 공개 키 암호로 암호화한다.

5. 참고 문헌