암호화와 복호화 정리

암호화와 복호화란?!

암호(Cryptography) : 암호란 일반적으로 정보를 안전하게 보호하고 통신의 기밀성, 무결성, 인증을 유지하기 위해 알고리즘과 수학적 기법을 사용하는 과학과 기술의 분야다. 암호화 관점에서 암호는 이진수(Binary) 데이터를 수학적 계산을 통해 비트 변경을 수행하는 것이다.
- 암호화(Encrypt) : 사용자가 입력한 데이터를 알아볼 수 없는 데이터로 변경하는 과정
- 복호화(Decrypt) : 암호화된 데이터를 정상적인 데이터로 변경하는 과정
- 단반향 암호(해시) : 원래의 데이터로 복구가 불가능한 암호화 방식, 원본 데이터가 1bit만 바뀌어도 전혀 다른 값으로 변하기 때문에 데이터가 변조되지 않았음을 나타내는데 주로 사용됨
- 양방향 암호 : 데이터 통신을 보호받기 위한 암호 기법, 암호화키로 원본 데이터를 암호화하고 복호화키로 원본 데이터를 복구함

단방향 암호화

해시는 대표적인 단방향 암호화 방법인데 데이터의 무결성을 검증하기 위해 사용됨
데이터의 무결성이란 허락된 사용자로 인해 수정된 데이터인지 또는 무단으로 조작된 데이터인지 여부를 판단하는 것임
해시 함수/알고리즘(hash function/algorithm)은 임의의 길이의 데이터를 고정된 길이의 데이터로 맵핑함
대표적인 해시 함수로는 MD5(Message Digest Algorithm 5)와 SHA(Secure Hash Algorithm)가 있음
1. MD5
  - 임의의 입력값에 대해 변환되는 해시 값의 크기는 128bit(32Byte)로 크기를 유지함
  - 1991년에 개발된 것으로 보안상 취약한 것으로 알려져 널리 사용되지는 않음
2. SHA
  - 임의의 입력값에 대해 변환되는 해시의 값 크기가 알고리즘에 따라 변화됨 (뒤에 숫자는 bit 크기 / SHA-224, SHA-256, SHA-384, ...)
  - SHA0~4까지 버전이 존재함 (개발연도 > SHA0: 1993, SHA1: 1995, SHA2: 2001, SHA3: 2015)
  - 일반적으로 최근에 개발된 SHA2를 사용하며, 양자 컴퓨팅 같은 고도의 공격에 대비가능한 SHA3를 사용하는 경우도 있음
  - 알고리즘의 bit 숫자가 높을수록 보안강도가 증가하지만 해시를 계하는 파워가 더 필요하므로 적절한 bit 알고리즘을 선택해야 함 (일반적으로는 SHA2-256을 많이 쓰이는 듯 함...)

양방향 암호화

암호문을 복호화할 수 있도록 구현된 암호 알고리즘임
크게 대칭키 암호 알고리즘과 비대칭키 암호 알고리즘으로 나뉨
1. 대칭키 암호 알고리즘
  - 1개의 키와 상대적으로 간단한 알고리즘 사용으로 빠르고 효율적임
  - 암호화, 복호화에 같은 키를 사용하다 보니 키관리가 중요함
  - 따라서 대량의 데이터를 안전하게 전송할 때(예: 파일 암호화, 데이터베이스 암호화) 사용됨
  - DES(Data Encryption Standard), AES(Advanced Encryption Standard) 알고리즘이 존재하는데 가장 보안성이 좋은 AES가 주로 사용되며, 그중에서도 AES-128(일반적, 효율성)과 AES-256(보안성 중요)이 많이 사용됨
    - DES: 64bits 평문을 56bits 키를 사용해 64bits로 암호화
    - 3DES: DES와 원리는 같으나 3개의 키를 사용해 3중으로 암호화 및 복호화를 진행해 보안성 향상
    - AES: 128bits 평문을 (128, 192, 256bits)키를 사용해 128bits로 암호화
2. 비대칭키 암호 알고리즘
  - 암호화하는 공개키(Public Key)와 복호화하는 개인키(Private Key) 2가지를 사용함
  - 공개 가능한 공개키를 사용하여 키를 공유하는데 편리함
  - 대칭키에 비해 상대적으로 계산비용이 많이 들어감
  - RSA, ElGamal, ECC, DSA 등의 알고리즘 중에 RSA가 가장 많이 쓰임
    - RSA(Rivest, Shamir and Adleman) : 알고리즘을 개발한 3명의 수학자 이름 앞글자를 따서 RSA로 명명. 암호화뿐만 아니라 전자서명이 가능한 최초의 알고리즘으로 소인수 분해의 난해함에 기반하여 공개키와 개인키를 유추하기 어렵도록 만들었음