1. Introduction
1) The Topic of Cryptanalysis
- Cryptanalysis(암호분석)은 컴퓨터 발전으로 인해 1980년대 후-1990년대 초부터 급격히 발달하기 시작.
- 암호분석을 잘하기 위해서는 breaking codes를 연습하는 방법뿐!
2) Concepts of security
- Security (=Safety) : freedom from danger 위험하지 않은 것, 즉 안전한 것.
- Information security : 정보를 인가되지 않은 접근으로부터 지키는 것, 세 가지 원칙 CIA (confidentiality 기밀성, integrity 무결성, availability 가용성)
3) Cryptology = Cryptography + Cryptanalysis
- Cryptography : 설계자 입장, 암호화에 포커스, 알고리즘 측면에서 암복호화
- Cryptanalysis : 공격자 입장, 분석적인 측면에서 공격과 방어, Information security를 더 강하게 하기 위해! (수업에서 배울 것.)
4. Principles of good cryptography - by Claude Shannon
- 비용 발생 불가피, B, 원래 지키고자 하는 데이터보다 보호하는 데 더 많은 비용이 들면 X
- 암호문의 크기 <= 평문의 크기
- be simple 불필요한 복잡성 X
- 에러는 전파되지 X
2. Simple Ciphers
1) Monoalphabetic ciphers - 한 글자 한 글자
(1) Ceasar cipher : 키 25개만 대입하면 끝남. 대표적인 key는 3
(2) ROT13 : key=13
(3) Keyed Alphabets
(4) single-letter substitution cipher 단순 치환 암호 : possible keys = 26! = 2^89
2) Polyalphabetic ciphers - 여러 글자 씩
(1) Vigenere Tableau
(2) Transposition cipher (=permutation cipher) : 글자 위치 바꾸기, 섞어놓기
(2-1) Columnar transpositions
- Set row length k = key. 평문을 설정한 key만큼 나눠서 쓰고 암호문은 세로로 읽기.
(2-2) Double columnar transpositions
- key = (k1, k2)
3. Breaking monoalphabetic ciphers
1) Frequency analysis 통계적 특성
- e의 빈도수가 가장 높고, 그 다음 a, t ..
2) Index of coincigence I_c
- 랜덤하게 알파벳 2개 뽑았을 때(비복원 추출) 같은 문자가 나올 확률
- I_c(plaintext) = I_c(ciphertext) //자리만 바꿨을 뿐 개수들은 똑같으니까.
- I_c의 최솟값 = 0.038 (랜덤하게 알파벳이 섞여 있을 때. 흩어져 있다면 0.038보다 커지겠지.)
4. Breaking ployalphabetic ciphers
1) Attack strategy for Vigenere cipher
(1) key length 추측
- Method1 - I_c 이용: 1부터 쭉 해보면서 몇 번째 key length를 했을 때 index of coincidence가 가장 높은지 찾기 = 랜덤한 것보다는 영문에 가까워 지는 것 = key length 추측 성공
- Method2 - 흔한 단어들이 얼마나 반복되는가?
(2) 추측한 key length를 바탕으로 각각 key에 대한 것 끼리 모아서 문제 풀기
ex. key = word word word ... 1번째, 4번째, 8번째는 w에 대해서 암호화 되었군! 을 알 수 있다.
5. Breaking Transposition Ciphers
- diagaph(연속된 2개 - th, he 같은.. ), trigraph(연속된 3개 - the, and 같은.. ) 이용
6. Attack Columner Transposition Ciphers
- Sliding window technique
위에 정리했듯이, 고전암호들은 언어적 특성을 이용해 공격 할 수 있다. 그렇기에 고전암호는 취약하다. 따라서 현대암호는 암호문에 통계적 특성이 전혀 나타나지 않게끔 한다.(랜덤한 output의 암호문으로.) 고전암호를 공부하는 것에 너무 많은 힘을 들이지 말고, 시저 암호, 단순 치환 암호의 코딩 정도만 할 수 있으면 되겠다.
p.s 여기서 말하는 '언어적 특성'이란
1. 알파벳 빈도 e > a, t > ...
2. index of coincidence
3. digraph, trigraph (연속된!)
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1) The Topic of Cryptanalysis
- Cryptanalysis(암호분석)은 컴퓨터 발전으로 인해 1980년대 후-1990년대 초부터 급격히 발달하기 시작.
- 암호분석을 잘하기 위해서는 breaking codes를 연습하는 방법뿐!
2) Concepts of security
- Security (=Safety) : freedom from danger 위험하지 않은 것, 즉 안전한 것.
- Information security : 정보를 인가되지 않은 접근으로부터 지키는 것, 세 가지 원칙 CIA (confidentiality 기밀성, integrity 무결성, availability 가용성)
3) Cryptology = Cryptography + Cryptanalysis
- Cryptography : 설계자 입장, 암호화에 포커스, 알고리즘 측면에서 암복호화
- Cryptanalysis : 공격자 입장, 분석적인 측면에서 공격과 방어, Information security를 더 강하게 하기 위해! (수업에서 배울 것.)
4. Principles of good cryptography - by Claude Shannon
- 비용 발생 불가피, B, 원래 지키고자 하는 데이터보다 보호하는 데 더 많은 비용이 들면 X
- 암호문의 크기 <= 평문의 크기
- be simple 불필요한 복잡성 X
- 에러는 전파되지 X
2. Simple Ciphers
1) Monoalphabetic ciphers - 한 글자 한 글자
(1) Ceasar cipher : 키 25개만 대입하면 끝남. 대표적인 key는 3
(2) ROT13 : key=13
(3) Keyed Alphabets
(4) single-letter substitution cipher 단순 치환 암호 : possible keys = 26! = 2^89
2) Polyalphabetic ciphers - 여러 글자 씩
(1) Vigenere Tableau
(2) Transposition cipher (=permutation cipher) : 글자 위치 바꾸기, 섞어놓기
(2-1) Columnar transpositions
- Set row length k = key. 평문을 설정한 key만큼 나눠서 쓰고 암호문은 세로로 읽기.
(2-2) Double columnar transpositions
- key = (k1, k2)
3. Breaking monoalphabetic ciphers
1) Frequency analysis 통계적 특성
- e의 빈도수가 가장 높고, 그 다음 a, t ..
2) Index of coincigence I_c
- 랜덤하게 알파벳 2개 뽑았을 때(비복원 추출) 같은 문자가 나올 확률
- I_c(plaintext) = I_c(ciphertext) //자리만 바꿨을 뿐 개수들은 똑같으니까.
- I_c의 최솟값 = 0.038 (랜덤하게 알파벳이 섞여 있을 때. 흩어져 있다면 0.038보다 커지겠지.)
4. Breaking ployalphabetic ciphers
1) Attack strategy for Vigenere cipher
(1) key length 추측
- Method1 - I_c 이용: 1부터 쭉 해보면서 몇 번째 key length를 했을 때 index of coincidence가 가장 높은지 찾기 = 랜덤한 것보다는 영문에 가까워 지는 것 = key length 추측 성공
- Method2 - 흔한 단어들이 얼마나 반복되는가?
(2) 추측한 key length를 바탕으로 각각 key에 대한 것 끼리 모아서 문제 풀기
ex. key = word word word ... 1번째, 4번째, 8번째는 w에 대해서 암호화 되었군! 을 알 수 있다.
5. Breaking Transposition Ciphers
- diagaph(연속된 2개 - th, he 같은.. ), trigraph(연속된 3개 - the, and 같은.. ) 이용
6. Attack Columner Transposition Ciphers
- Sliding window technique
위에 정리했듯이, 고전암호들은 언어적 특성을 이용해 공격 할 수 있다. 그렇기에 고전암호는 취약하다. 따라서 현대암호는 암호문에 통계적 특성이 전혀 나타나지 않게끔 한다.(랜덤한 output의 암호문으로.) 고전암호를 공부하는 것에 너무 많은 힘을 들이지 말고, 시저 암호, 단순 치환 암호의 코딩 정도만 할 수 있으면 되겠다.
p.s 여기서 말하는 '언어적 특성'이란
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