암호학 2 - 암호 기법(시저암호, 다중치환, 다중단일문자치환, 전치기법)

치환 기법 - 시저암호

예제 (Key : 3)
• 평 문 :    meet    me    after    the    toga   party
• 암호문 : phhw   ph    diwhu  wkh   wrjd  sduwd

암호화 방식 (문자 p를 암호화)
• C = E(p) = (p+3) mod (26)
• 일반화 : C = E(p) = (p+k) mod (26)
• 문자 p는 C로 암호화

 

복호화
• p = D(C) = (C -3) mod (26)
• 일반화 : p = D(C) = (C - k) mod (26)
• 문자 C는 p로 복호화

단점
• 암호화 및 해독 알고리즘을 알고 있다.
• 가능한 키가 25개 뿐이다.
• Brute-force attack이 가능
• 평문의 언어를 알고 있으며 쉽게 인식할 수 있다.

 

치환 기법-단일치환

각 문자에 26자의 치환 가능
• 시이저 암호의 키 공간을 급격히 증가
• 시이지 암호 : 25
• 단일 치환 암호법 : 26!

단점
• 출현 빈도수를 이용해 평문 유추가능
ex) 영어 문장에는 t, e, a, h 등이 많이 나타남
암호문에서도 그에 상응하는 문자가 같은 빈도로 나타남

 

치환 기법 - 다중치환

2자기씩 암호화

playfair 알고리즘은 5 * 5 행렬에 기초
키워드가 monarchy인 행렬

난수표

•키워드 중복 문자를 제외하고 좌에서 우로, 상에서 하로 문자를 채운다.
•I와 J는 한 문자로 취급

 

암호화 방법
• 반복되는 평문은 X와 같은 채움문자로 분리
- balloon : ba lx lo on
• 같은 행에 두문자가 있을 경우 우측에 있는 문자와 치환
- ar은 RM으로 치환
• 같은 열에 두문자가 있을 경우 바로 밑에 문자와 치환
- mu는 CM으로 치환
• 그 외에 평문자쌍는 대각선에 위치한 문자와 치환
- hs는 BP로, ea는 IM(또는 JM)

 

치환 기법 - 다중단일문자치환

단순 단일 문자 치환 방법을 개량

다중 단일 문자 치환 암호방법의 공통점
• 하나의 단일 문자 치환 규칙 집합을 사용
• 주어진 변환에 사용될 규칙은 키에 의해 결정

Vigenere 방법 (표참조)
• 키워드 : Infinitive
• 평문 : I see him drive

Vigenere 표

특징
• 평문자에 대한 암호문자가 유일한 키워드에 각 문자에 대하여 여러 개 존재
• 문자 빈도수에 대한 정보가 불분명해진다

단점
• 평문 구조에 대한 정보가 모두 은폐되지는 않는다.
• 단일 문자나 다중문자로 암호화 되었는지 아는 것은 쉽다.
• 빈도수에 따라
• 키워드의 길이를 유추가능

 

전치암호

평문자의 순서를 바꿈
rail fence 기법
깊이 : 3
평문 : To have dinner in the restaurant is expensive

암호문 : tntotihhsaeevrxeepdseitnnasnuiervraeina

 

 

사각형 행렬 사용

암호문 : atstsvutex…
전치 암호기법은 두 단계 이상의 전치를 행함으로써 더 안전성을 높일 수 있다.