암호학 6주 - 전자 서명
1. 전자 서명이란 ?
기존의 암호화 방법은, 메시지를 주고 받는 사람들이 서로에게만 메시지를 알 수 있게 하고, 다른 외부 사람들에게는 메시지를 못 알게 하는 방법이었다. 물론, 여기에서 암호화나 복호화를 하는데 사용하는 키는 똑같다. 그러나 만약 메시지를 주고 받는 사람 간에 문제가 생긴다면 어떻게 될까?
예를 들어서, A 가 B 에게 메시지를 보냈다고 하자.
위 그림대로 한다면, A와 B는 키를 공유하고 있다. 그런데 만약 B가, 어떤 메시지를 만든 다음 그것을 암호화 하여 메시지 뒤에 붙이고, 이 메시지가 A에서 온 것이라고 주장하면 어떻게 될까?
또, A가 B에게 메시지를 보냈는데, A가 "나는 메시지를 보내지 않았다" 라고 주장하면 어떻게 될까? B가 메시지를 조작할 수 있으므로, 이 주장도 확실하게 구분할 수 없다.
이런 상황을 막기 위해서 전자 서명이란 것이 나오게 되었다. 전자 서명은 , 손으로 쓰는 서명과 비슷하다. 전자 서명은 다음과 같은 성질을 가지고 있어야 한다.
2. 접근 방법
위와 같은 성질을 가진 전자 서명을 구현하기 위해, 많은 접근 방법이 동원되었다. 그 방법은 크게 두가지로 나눌 수 있다.
2.1 직접적인 방법
직접적인 방법에서는 보내는 사람과 받는 사람 둘 간에 전자 서명이 오고 간다.
RSA 알고리즘에서는 만약 받는 사람(B)이 보내는 사람(A)의 공개 키를 알고 있다면,
A의 전자 서명은, 보낼 메시지를 A의 비밀 키로 암호화 한 것이 된다.
이 방법의 문제점은, 보내는 사람의 비밀키의 안전성에 있다. 만약 어떤 시간 T 에 A가 어떤 메시지를 보냈다고 하자. 그런데, 3일 후에 A 의 비밀키가 해커에게 유출된다면, 해커는 A의 비밀키를 사용해서 시간을 T로 하는 메시지를 만들수 있다. 이 메시지를 받은 B는 A가 T 시간에 메시지를 보낸 것으로 착각할 것이다.
2.2 중재를 통한 방법
위와 같은 방법은, A와 B 사이에 신뢰할 수 있는 중재자를 둠으로써 해결할 수 있다.
A 는 B에게 메시지를 바로 보내지 않고, 먼저 중재자에게 메시지를 보낸다. 그 다음, 중재자는 B에게 메시지를 보낸다. 이 방법은, 해커가 A의 비밀키를 알았다고 해도 시간을 조작 할 수가 없다. 왜냐하면, 시간은 중재자가 관리하기 때문이다.
3. 인증 프로토콜
전자 서명을 통한 인증을 나누는 기준은 여러 가지가 있지만, 여기서는 상호간의 인증이냐 , 아니면 한 방향으로의 인증이냐로 나눠보고자 한다.
3.1 상호간의 인증
상호간의 인증에서는, 통신을 하는 상대방이 서로를 신뢰할 수 있고, 키를 교환할 수 있어야 한다. 키를 교환하는 데 있어서 가장 중요한 것은, 보안성과 시간 문제이다.
먼저 보안성은, 공격자가 마치 상대방인 것처럼 위장하고 올 경우를 대비해서 모든 키 정보는 암호화된 형태로 전달 되어야 한다는 것이다. 시간 문제는 message replay 공격 때문에 매우 중요하다.
message replay 란, A 가 B에게 보내는 메시지가 있을때 그것을 중간에서 해커가 가로채서 누군가에게 다시 보내는 공격 방법이다.
message replay 에는 다음과 같은 방법이 있다.
replay 공격을 막는 한가지 방법은, 메시지에 순서 번호를 붙이는 것이다. 그래서, 새로운 메시지가 도착했을때 그 순서 번호가 맞는 경우에만 그 메시지가 옳은 것으로 보는 것이다. 이 방법의 단점은, 보내는 사람과 받는 사람 모두 마지막 순서 번호를 저장해 두어야 한다는 것이다.
3.2 단방향 인증
단방향 인증이란, 말 그대로 메시지를 받은 사람이, 보낸 사람의 정당성을 믿을 수 있게 하는 것을 의미한다. RSA 알고리즘에서, 이런 예제를 볼 수 있는데, 그것은 밑에서 설명하도록 하겠다.4. 실제 예제
다음 예제는 RSA 에서 전자 서명을 구현하는 예제이다.
먼저 , 보낼 메시지는 해쉬 함수의 입력으로 들어간다. 그 결과, 일정 길이의 해쉬 코드가 나오게 된다. 이 해쉬 코드를 Sender의 비밀키로 암호화 한 것이 전자 서명이 된다. 원래 메시지와 전자 서명은 합쳐져서 받는 사람에게 보내지게 된다.
받는 사람은 그 메시지를 받고, 원래 메시지의 해쉬 코드를 구한다. 그 다음, 같이 온 전자 서명을 Sender의 공개 키를 사용하여 복호화 한다. 계산한 두 개의 해쉬 값이 같다면, 이 메시지는 안전하다고 생각하게 되는 것이다.
공격자는 A의 비밀키를 알지 못하는 한, A의 공개키로 복호화가 되는 메시지를 만들 수 없다.
5. 마치며
이로써, 암호학 강좌가 모두 끝나게 되었습니다. 저희는 이번 기회를 통해, 암호학에 대한 많은 것을 배울 수 있었습니다. 여러 모로 미흡한 점이 많았지만, 여러분도 저희의 글을 보고 암호학에 대한 호기심이나, 어렴풋한 느낌('감' 이라고 하죠) 을 가지게 되었다면 저희는 무척 기쁠 것입니다.
이 문서를 만드는데 수고한 가디언 여러분, 그리고 문서를 올릴 기회를 주신, 이정남 소장님께 감사 드립니다.
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