블록암호

블록암호(block cipher)란 기밀성있는 정보를 정해진 블록 단위로 암호화하는 대칭키 암호시스템이다. 만약 암호화하려는 정보가 블록의 길이보다 길 경우에는 특정한 운용모드가 사용된다.(예 : ECB, CBC, OFB, CFB, CTR)

특징

대칭키 암호화

• 구조

• 장점

블록단위 암호화로 인해 기호를 삽입하거나 제거가 불가능하고 다양한 운영 방법에 의해 혼돈과 확산의 이론을 기반으로 설계될 수 있는 것이 장점이다.

• 단점

블록 단위로 암호화가 이루어지기 때문에 평문 비트들이 완전한 하나의 블록으로 구성한 다음에 암호화 되므로 암호화 과정이 블록의 크기에 따라 지연된다. 즉, 암호화 시간이 느리다.

종류

전자 코드북

전자 코드북(Electronic Codebook; ECB)은 운용 방식 중 가장 간단한 구조를 가지며, 암호화하려는 메시지를 여러 블록으로 나누어 각각 암호화하는 방식으로 되어있다. 전자 코드북은 모든 블록이 같은 암호화 키를 사용하기 때문에 보안에 취약하다. 만약 암호화 메시지를 여러 부분으로 나누었을 때, 두 블록이 같은 값을 가진다면, 암호화한 결과 역시 같다. 이것은 공격자가 비슷한 메시지를 반복적으로 암호화하는 반복공격에도 취약한 성질을 가진다.

암호 블록체인

암호 블록체인(Cipher Block Chaining; CBC)방식은 1976년 IBM에 의해 개발되었다. 각 블록은 암호화되기 전에 이전 블록의 암호화 결과와 베타적 논리합(XOR)이 되며, 첫 블록의 경우에는 초기화 벡터가 사용된다. 초기화 벡터가 같은 경우 출력 결과가 항상 같기 때문에, 매 암호화마다 다른 초기화 벡터를 사용해야 한다. 암호 블록체인 방식은 현재 널리 사용되는 운용 방식 중 하나이다. 암호 블록체인은 암호화 입력 값이 이전 결과에 의존하기 때문에 병렬화가 불가능하지만, 복호화의 경우 각 블록을 복호화한 다음 이전 암호화 블록과 베타적 논리합을 하여 복구할 수 있기 때문에 병렬화할 수 있다.

암호 피드백

암호 피드백(Ciper Feedback; CFB) 방식은 암호 블록체인의 변형으로, 블록 암호를 자기 동기 스트림 암호로 변환한다. 암호 피드백의 동작 방식은 암호 블록체인과 비슷하며, 특히 암호 피드백 암호 해제 방식은 암호 블록체인 암호화의 역순과 거의 비슷하다.

출력 피드백

출력 피드백(Output Feedback; OFB)은 블록암호를 동기식 스트림 암호로 변환한다. XOR 명령의 대칭 때문에 암호화의 암호 해제 방식은 완전히 동일하다.

카운터

카운터(Counter; CTR) 방식은 블록암호를 스트림 암호로 바꾸는 구조를 가진다. 카운터 방식에서는 각 블록마다 현재 블록이 몇 번째인지 값을 얻어, 그 숫자와 논스를 결합하여 블록암호의 입력으로 사용한다. 그렇게 각 블록 암호에서 연속적인 난수를 얻은 다음 암호화하려는 문자열과 XOR한다. 카운터 모드는 각 블록의 암호화 및 복호화가 이전 블록에 의존하지 않아서 병렬적으로 동작하는 것이 가능하다. 혹은 암호화된 문자열에서 원하는 부분만 복호화하는 것도 가능하다.

참고자료

• 불곰, 〈블록 암호 운용 방식 (block cipher modes of operation〉, 《티스토리》, 2017-02-18

같이 보기

• 대칭키 암호 알고리즘

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