3. Traditional symmetric key ciphers (1)

Traditional symmetric key ciphers

대칭키 암호화

("Cryptography & Network Security (McGraw-Hill Forouzan Networking - Fig 3.1 참조)

Alice                                             <->             Bob

plain text평문(P)

-> Encryption(암호)(E) Algorithm          decryption(복호)(D) algorithm

    (secret key)(k)                                        (secret key) (k)

-> ciphertext (암호문)                    ->         ciphertext

(C)

사전에 미리 Alice와 Bob이 (secret) key (-> alice와 bob만 알고 있음)를 갖고 있다고 가정

• E_k(P) = C
• D_k(C) = P
• D_k(C)=D_k(E_k(P))=P

decryption은 encryption의 역이 되는 작업

kerckhoff's priciple

Assume that the enemy knows the encryption / decryption algorithm

Secrecy of the key

알고리즘이 모든 사람이 쓰게 하기 위해 공개 되어있지만, 암호의 안정성은 송수신자 둘만 key값으로 알고 있기 때문에 안정성이 보장된다.

알고리즘의 핵심 : key값의 안정성을 보장해야한다.

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Crytoanalysis?

cryptography(수비) : 암호를 만드려고 하는 사람들, Science and art of creating secret codes

crytoanalysis(공격) : 암호를 깨려고 하는 사람들, Science and art of breaking the codes

key값을 사전에 둘만 알게 할 수 있게할 방법?

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Subsitution Cipher (대치 암호론)

암호 생성시에 가장 기본

Subsitution : 어떤 Symbol을 다른 Symbol로 변환 (P -> P`) ex) art -> xda

Transposition : symbol의 position을 바꾸는 식 (permutaion) ex) computer -> ertocmup

암호학은 크게 두 종류의 생성방식을 조합하여 사용됨.

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1. Monoalphabetic Ciphers

a b c d ... z

0 1 2 3 ... 25

A B C D ... Z

(대소문자를 구분하지 않는 이유는 사람이 대소문자와 상관없이 동일하게 판단할 수 있기 때문)

*평문은 소문자, 암호문은 대문자로 표기하는 관습이 있다.

substitution

hello -> KHOOR

         -> ABNZF

KHOOR같은 경우에 같은 글자들은(l) 대응되는 같은 글자들로(o) 바뀐다 -> monoalphabetic

<->polyalphabetic

monoalphabetic에도 여러종류가 있지만 가장 전형적인 예로 additive cipher가 있다.

1) Additive Cipher

hello 7 4 11 11 14

ex) k = 15라 가정

Alice                                                                      Bob

C = (P+k) mod 26                                                 P = (C-k) mod 26 

(encryption algorithm)                                          (decryption algorithm)

P(plain text)	7	4	11	11	14
k(key)	15	15	15	15	15
	22	19	26	26	29
C(ciphertext)	W	T	A ( = 26mod26=0)	A ( = 26mod26=0)	D ( = 29mod26=3)

C	22	19	0	0	3
k	15	15	15	15	15
	7	4	11	11	14
P	h	e	l	l	o

k값을 사전에 key값으로 약속하는 방식이다.

공격자

Eve

패킷 감청으로 WTAAD를 알아내면, eve의 decryption을 위한 수행 방법

1)Brute Force

k=0, k=1, k=2, ..., k=25

2)Statiscal attack

E : 12.7 %

T : 9.1 %

A : 6.3 %

...

Z

X

영어 단어의 빈도수를 통계적으로 사전에 판단하여, 빈도수기반으로 brute force

or 2문자단위 .등등.. (th, ac , ...)