경량암호

경량암호(LEA; Lightweight Encryption Algorithm)란

개요

현재 연구 개발 및 표준화가 가장 활발한 암호기술 분야 중 하나이다. 경량 암호기술 외에는 미국 국립표준기술연구소가 공모 사업을 진행하고 있는 양자컴퓨팅에 안전한 공개키 암호가 있고, 도청에 대해 물리적으로 완벽한 안전성을 제공하는 양자키분배 기술도 있다.

동향

경량 암호는 기존의 암호화 알고리즘 분야에서 최근 이슈가 되는 개념이다. 초연결 시대가 도래함에 따라 더 작은 기기에서, 더 많은 데이터를, 더 빠르게 암호화해야할 필요성이 대두되고 있으며, 이에 따라 ISO/IEC는 경량 암호를 하나의 분야로 보고 표준화를 진행하고 있다. 경량 암호 표준은 다양하게 나뉘는데, 가장 논의가 치열하면서 기술 집약적인 분야가 바로 블록암호이다. 일본의 프레젠트(PRESENT)와 일본의 소니에서 만든 클레피아(CLEFIA)를 예로 들 수 있는데, 실질적인 활용도는 높지 않은 편이다.

미국 국가 안보국은 2013년에 두 개의 경량 블록암호 SIMON/SPECK를 발표했다. 기존의 블록암호보다 우수한 경량성을 갖고 있고, 미국 국가 보안국이 처음으로 공개적으로 개발한 알고리즘이기도 하다. 미국 국가 안보국은 2016년에 ISO/IEC 암호기술 그룹에 제출했지만, 2013년 스노든의 폭로로 밝혀진 백도어의 여파가 강했다. 기존에는 미국이 제안한 암호들은 ISO/IEC의 표준으로 비교적 쉽게 채택됐다. 그러나 미국 국가 보안국이 제안한 난수발생기 표준에 백도어 삽입 의혹이 발표된 후로 상황은 반전됐다. 표준화 회의에 참석한 전문가들은 설계 부분의 투명성에 대하여 계속해서 문제를 제기했고, 미국은 이에 응하여 해명을 했다. 그러나 2018년 봄 중국 회의에서 표준화 추진 취소 절차가 진행되었으며, 결국 국가 단위 투표를 진행한 끝에 2018년 8월에 표준화 추진 취소가 최종적으로 확정되었다. 국내에서는 사물인터넷 환경에 적합한 암호화 기술을 확보하기 위하여 2014년에 개발한 고속경량 블록암호 LEA를 2016년에 경량 블록암호 표준으로 제안했다. LEA는 소프트웨어에서의 최적속도를 위하여 덧셈과 비트순환, XOR만으로 연산하는 매우 간단한 구조를 채택했다. 2015년에 룩셈부르크대학 개발경량암호 성능 측정 프레임워크를 활용한 구현경진대회에서 128비트 블록암호 부분의 1위를 차지하는 등 경량 소프트웨어 환경에서 우수한 성능이 검증되었으며, 현재 가장 널리 사용되는 국제표준 블록암호 AES와 비교하여 약 1.5배 이상의 속도를 제공한다. LEA와 SIMON/SPECK 모두 사물인터넷 환경에서 우수하고 유사한 구조를 갖고 있지만, LEA는 안전한 설계로 인해 안전성이 견고하며, AES 개발 기관이자 암호관련 연구 개발 선도하는 벨기에 루벤 대학 등 제삼자의 객관적인 안전성 평가를 갖고 있다. 한편, ISO/IEC 일반 블록암호 표준에는 우리나라의 블록암호인 SEED와 HIGHT도 있다. 그러나 SEED와 HIGHT는 국제표준 AES 대비 낮은 성능을 보여주고 있어서 암호제품의 국제 경쟁력 확보에는 한계가 있다.

종류

국내

• LEA :

• HIGHT :

국외

• 프레젠트(PRESENT) :

• 클레피아(CLEFIA) :

• SIMON/SPECK :

같이 보기

• 노동영, 권대성, 〈[차세대 표준암호기술 동향]〉, 《정보통신기획평가원》, 2019-09-25
• 박채원, 〈[표준 경량 블록 암호 알고리즘들의 분석과 사물인터넷에 적용에 관한 조사]〉, 《시맨틱스칼라》

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