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Stream Cipher 암호학

    현대암호는 크게 2가지로 분류

 

    
    대칭키암호(Symmetric Key Cipher)와 비대칭키암호(Asymmetric Key Cipher)


 

    대칭키암호 :  말 그대로 주고 받는 사람들 사이에 암호키와 복호키가 오직 하나만 존재하여 키를 있는 사람만이 암호문을 열어 볼 수 있는 방식

 

    비대칭키암호 : 암호 알고리즘과 복호 사용되는 키가 각기 다른 암호 시스템입니다.

 



대칭키암호 두 분류


 

    블록암호와 스트림암호

    Stram Cipher는 우리나라에서 많이 사용하지 않는 암호 시스템이며 스트림암호를 가장 많이 유럽에서도 공개하지 않은 알고리즘들이 많아 사실상 스트림 관련된 자료는 생각보다 많지 않다.


 

암호의 특징 

    우선 무조건적인 안전성(Unconditionally Secure)을 제공

    적은양의 키를 가지고 긴 난수열을 생성하여 암호화를 진행하기 때문에 안전성 대비 비교적 빠른 속도로 암호화가 가능

 

현실적으로 사용하기는 조금 힘들며, 용도가 기밀성 제공으로 제한되다보니 앞서 공개되지 않은 알고리즘들이 많다.

 

    스트림 암호는 대부분 (Linear Feedback Shift Register)을 이용하여 하드웨어로 구현되며, 간 그림으로 표현하면 ...

 

여기에서 XOR를 이용한 암호화가 핵심

 

    One Time Pad : C = P xor K 가 무조건적인 안정성을 제공하지만 현실적으로 어렵다.

    키스트림 생성으로 비트별 암호화가 이루어진다.



    LFSR을 간단히 그림으로 표현하면

 

 


    작동 방식

        k개의 단을 (S0, S1, ... , Sk-1)로 초기화 한 뒤, Sk = a0S0 xor a1S1 xor ... xor ak-1Sk-1을 계산하여 S0를 출력하고 Si-1을 Si로 대치


 

    LFSR의 특징
    
    특성 다항식이 원시 다항식(Primitive polynomial)인 LFSR을 Maximum-length LFSR이라 하며 이를 스트림 기본 소자로 사용
    생성 가능한 LFSR의 특정  중 최소의 차수를 선형복잡도(Linear Complexity)라고 함. 
    선형복잡도가 k이면 연속된 수열만 있으면 다음 수열을 예측할 수 있기 때문에 선형복잡도는 암호의 안전도를 측정하는 척도로 활용됨.

     LFSR은 주기 좋지만, 선형복잡도가 작으므로 단독으로 사용되지는 않지만 난수성만 필요한 분야에서 사용되기도 함.

 


    LFSR 기반 스트림 암호의 방식

     결합 논리와 시각제어 논리, Summation Generator


    비선형 논리는 Filter Generator와 Nonlinear Combination Generation으로 분류

    시각제어 논리는 Cascade Altemating Step Generator, Shirinking Generator 분류

 

(참고. http://en.wikipedia.org/wiki/Linear_feedback_shift_register에 애니메이션으로 설명이 되어있음)

 


결합 논리

    
    Nonlinear Filter Generation

    Nonlinear Combination Generator

 

  시각 제어 논리


    Cascade Generator

   
    Alternating Step Generator

    
    Shrinking Generator

 


  Summation Generator

 


 

일부의 암호 알고리즘은 공개가 되어 있음.

    대표적인 알고리즘이 A5/1 과 RC4


        A5/1 알고리즘은 2세대 표준중의 하나인 GSM(Global System for Mobile Comm.)에 사용
        RC4 알고리즘은 Sokets Layer)에 사용


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