보안 기본 개념 및 공격모델

Intro

본 포스팅에서는 보안 기본 개념 및 네가지 암호문 공격모델에 대해 다룬다.

암호학 (Cryptology)

보안 시스템의 가장 중요한 부분이지만 그 자체로는 쓸모가 없다.

• 웹 해킹에서는 암호 자체를 공격하지 않고도, BOF(버퍼오버플로우) 등을 이용하여 공격한다.

하지만, 다양한 암호 프리미티브들을 통해 공격자의 행위를 제한하는 일은 필수적이다.

암호학의 분류

암호학은 크게 암호 기법 / 암호 해독으로 나뉜다.
이 중 암호해독은 수학적인 분야로, 암호 시스템의 흐름을 파악하는 분야이다.

암호 시스템은 또 세부적으로는 대칭키/공개키(비대칭키) 암호로 나뉜다.

Symmetric (대칭키) : k1 = k2
Asymmetric (공개키) : k1 ≠ k2

암호기법 (Cryptography)

• 의미즉, 메시지의 기밀성을 제공하기 위하여 사용한다.Key : uniformly distributed random string

• 현재는 메시지를 공격자로부터 안전하게 보호하기 위하여 메시지를 변화하는 과학이나 기술을 의미이다.

• 그리스어로 비밀을 뜻하는 “kryptos”와 쓰다를 의미하는 “grapho”의 합성어이다.

  
  

암호학 용어 정리

• Plaintext (평문) : 암호화되기 전의 메시지를 의미한다.
• Encryption algorithm (암호화 알고리즘)
• Secret key (암호화 키) : 암호 알고리즘의 안정성은 암호화 키에 의존한다.
• Ciphertext (암호문) : 암호화 된 후의 메시지를 의미한다.
• Decryption algorithm (복호화 알고리즘)

대칭키와 공개키

• Symmetric vs Public Key Algorithms
  • 대칭키 k를 활용하여 보안 통신을 하고자 할 때
    • Alice → Bob : $E_{k}(m)=c$
    • Bob : $D_{k}(c)=p$
  • Alice와 Bob은 어떻게 k를 공유할까?
    • 공개키 암호가 해결가능하다.
    • k를 Bob의 공개키로 암호화하여 보내면 Bob은 개인키로 복호화하여 k 확인.
    • 공개키암호는 수학적 연산(인수분해, 지수승)에 근거하기에 속도가 느리다.

Kerckhoff’s Priciple

• Kerckhoff의 원리 (케르크호프스의 원리)
  • 짧은 길이의 키를 안전하게 보관하는 것은 키 보다 수천배의 사이즈인 암호 알고리즘 전체를 안전하게 보관하는 것 보다 용이하다. 또한 암호시스템은 역공학 등으로 노출될 수 있다.
  • 키가 노출되었을 때 키를 변경하는 것이 새로운 암호시스템을 설계하는 것보다 훨씬 용이하다.
  • 암호시스템은 보통 다수의 사용자를 위하여 운영되며, 모든 사용자는 동일한 암호 알고리즘을 사용한다. 이 경우 암호 통신을 하는 당사자들마다 상이한 암호시스템을 사용하는 것 보다는 동일한 암호시스템을 사용하면서 키만 다르게 설정하는 것이 실용적이고, 표준화된 방법이다.
• : 암호 알고리즘은 알고리즘의 모든 내용이 공개되어도 키가 노출되지 않으면 안전해야 한다.
• 암호화 알고리즘 : 공개된 국제표준
  • 키를 보호하는 것이 핵심이다.
  • 예외
    • 군사적 기밀 관련된 것은 알고리즘도 공개하지 않는다.
    • 따라서, 비공개 암호를 쓰기 때문에 수학자들이 검증하지 않아 안전성이 조금 떨어질 수 있다.

암호시스템의

공격유형 (Type of Attack)

참고 : 딥웹(deep web)의 경우에는 트래픽 분석도 어렵다.

공격모델 (Attack Model)

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암호문 공격모델
1. 암호문 단독 공격 (COA)
2. 알려진 평문 공격 (KPA)
3. 선택 평문 공격 (CPA)
4. 선택 암호문 공격 (CCA)

암호문 단독 공격(Ciphertext Only Attack, COA)

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단순 네트워크 채널을 도청하는 것과 같다.
많은 암호문을 수집하고, 이 암호문을 무작정 분석하는 것이다.

알려진 평문 공격(Known Plaintext Attack, KPA)

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공격자가 암호문에 매칭되는 평문까지 습득한 상황이다.

선택 평문 공격(Chosen Plaintext Attack, CPA)

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공격자가 선택한 평문에 대응되는 암호문까지 획득할 수 있는 상황이다.

선택 암호문 공격(Chosen Ciphertext Attack, CCA)

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공격자가 선택한 암호문에 대응되는 평문까지 획득할 수 있는 상황이다.

암호문의 안전성

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• 안전성 : 1비트라도 암호문의 정보가 노출되지 않는 것
• 암호시스템에서 key에 관한 정보를 얻을 수 있다면, 그 암호시스템은 완전히 파괴되었다고 말할 수 있다.
• 검증방법암호화시스템은 평문1, 평문2 중 하나를 랜덤으로 선택하여 암호화를 해서 반환한다.정답률이 1/2 (자연확률)에 수렴할 수록 안전한 암호라고 판단할 수 있다.
• 그래서 암호 시스템을 만드는 사람의 입장에서 해커들의 능력이 더 부여된 여러 상황들을 가정해 보자
  -> 이것이 바로 위에서 설명한 암호문 공격 모델 4가지이다.
• 해커가 어느 평문(1,2 중)이 암호화 된 것인지 맞힌다.
• 해커가 평문 2개를 암호화시스템에 넣는다.

감사합니다.

Ref

보안프로그래밍(2023), 숭실대학교 소프트웨어학부 조효진 교수님

Beginning Cryptography with Java/David Hook/Wrox press/2005