암호문 단독공격

암호문 단독공격(Ciphertext Only Attack; COA)이란 도청자가 알고리즘을 알고 있고, 암호문을 가로챌 수 있다는 가정하에 도청자가 어떤 암호문을 얻어서 대응되는 평문과 키를 찾는 공격을 말한다. 도청자는 암호문을 가지고 통계적 성질, 문장의 특성 등을 추정하여 해독하기 때문에, 가장 쉽게 적용될 수 있는 공격이다.

예를 들자면, 영어로 된 평문을 암호화시킨 암호문을 암호문 단독 공격으로 얻어냈을 때 영어에서 가장 많이 쓰이는 글자가 e이기 때문에 가장 많이 나오는 글자는 e일 것이라고 예측을 하는 것이다.

개요

공격자가 가장 적은 정보를 가지고 공격하는 것을 암호문 단독 공격이라 한다. 이 공격에서 공격자는 같은 암호키를 사용하여 같은 알고리즘으로 암호화된 유한 암호문 집합만을 가지고 있다. 따라서 공격자의 목표는 대응되는 평문을 찾거나 사용된 암호키를 찾거나 암호 키를 찾지 못하였지만, 암호키 없이 암호문을 복호화할 수 있는 새로운 알고리즘을 발견하는 것이다. 기지 평문 공격에서 공격자는 암호문뿐만 아니라 대응되는 평문도 가지고 있다. 하지만 가지고 있는 암호문/평문 쌍을 공격자가 선택할 수 없다. 이 공격에서 공격자의 목표는 사용된 암호키를 찾거나 암호키를 찾지 못하였지만, 암호키 없이 암호문을 복호화할 수 있는 새로운 알고리즘을 발견하는 것이다.

구현

msg = '53%%#305))6*;4826)4%=\')4%);806*;48#8@60\'))85;1%(;:-%*8#83(88)5*#;46(;88*96*?;8)*%(;485);5*#2:*%(;4956*2(5*c4)8@8*;4069285);)6#8)4%%;1(%9;48081;8:8%1;48#85;4\')-485#528806*81(%9;48;(88;4(%?34;48)4%;161;:188;%?;'
# 메세지 내에서 어떤 문자가 몇 개 나왔는지....
# 빈도수를 체크하는 프로그램
# 구조는 딕셔너리[키(문자)에 대한 값(개수)]으로 구성
# 암호문만 알고 있을때 사용 가능!!!
# 빈도수 많은 걸로 맞춰가는 것 외에 방법이 없음
def check(msg):
   fa = {}
   for c in msg:
       if c in fa: 
           fa[c] += 1
       else: 
           fa[c] = 1 
   return fa   
def dec(msg):
   pmsg = 
   for c in msg:
       # 통계적 기법을 이용하여
       # 제일 많이 나온 순서대로 영문자 출현빈도수와 비교해서 치환
       if c == '8':
           c = 'e' 
       elif c == ';':
           c = 't' 
       elif c =='4':
           c = 'h' 
       elif c =='#':
           c = 'a' 
       pmsg = pmsg + c 
       # 치환한 문자로 문자열 생성
   return pmsg
def main():
   fa = check(msg)
   cnt = 0     # 한 줄에 3개씩 출력
   # 딕셔너리의 키와 값을 출력
   for k, v in fa.items():
       cnt += 1
       if cnt % 3 == 0:
           print("'{}' = {} \t".format(k, v))
       else:
           print("'{}' = {} \t".format(k, v), end = ‘')
   print()
   # 딕셔너리를 리스트로 내림차순 정렬
   fal = sorted(fa.items(), key = lambda x:x[1], reverse=True)
   # fa.items()의 딕셔너리의 키와 값의 세트가 끝날때까지 
   # + x에 넣어주고 :을 기준으로 앞이 파라미터, 뒤가 리턴값
   # x의 1번째 인덱스 즉 개수를 가지고 내림차순정렬
   print(type(fal), '>> 내림차순 출력')
   # 이때 sorted함수는 리스트 내의 튜플이 들어간 형태로 반환
   cnt = 0
   for index in fal:
       set(index)  # 튜플을 집합형 데이터로 변경
       cnt += 1
       if cnt % 3 == 0:
           #print(" {} \t".format(i))
           print("'{}' = {} \t".format(index[0], index[1]))
       else:
           print("'{}' = {} \t".format(index[0], index[1]), end=‘')
   print()
   pmsg = dec(msg)
   print(pmsg)
if __name__ == '__main__':
   main()

시연

d4tai1.@ubuntu ~/crypto/10week python3 COA.py
'5' = 12       '3' = 12       '%' = 16
'#' = 8        '0' = 6        ')' = 16
'6' = 11       '*' = 13       ';' = 26
'4' = 19       '8' = 33       '2' = 5
'=' = 1        '‘' = 3        '@' = 2
'1' = 8        '(' 10         '?' = 3
'c = 1
(class 'list') >> 내림차순 출력
'8' = 33        ';' = 26      '4' = 19
'%' = 16        ')' = 16      '*' = 13
'5' = 12        '6' = 11      '(' = 10
'#' = 8         '1' = 8       '0' = 6
'2' = 5         '9' = 5       '3' = 4
':' = 4         '‘' = 3       '?' = 3
'@' = 2         '-' = 2       '=' = 1
'c' = 1
53@@a305))6*the26)h%=')h%)te06*theae@60'))e5t1%(t:-%*eae3(ee)5*ath6(tee*96*?t
e)*%(the5)t5*a2:*%(th956*2(t*ch)e@e*th0692e5)t)6ae)h%%t1(%9the0e1te:e%1thheae5
th')-he5a52ee06*e1(%9thet(eeth(%?3hthe)h%t161t:1eet%?t
d4tai1@unbuntu ~/crypto/10week

• 통계적 성질을 이용해서 영어 문장에서 출현 빈도가 높은 순서대로 [e, t, a, o, i..]이다.
• 이러한 부분이 확률이기 때문에 정확하지 않으므로 빈도수가 비슷할 경우 바꿔서도 공격 코드를 작성해 보아야 한다.
• 이 공격은 암호문이 길수록 유리하다.

각주

참고자료

• laon, 〈암호분석의 분류〉, 《스팀잇》
• index-of, 〈제 1 장 암호알고리즘 개요〉, 《개인 웹 사이트》
• D4tai1, 〈Cipherxext Only Attack(암호문 단독 공격)구현〉, 《티스토리》, 2019-05-31

같이 보기

• 암호해독

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