키 관리(Key Management)

키 생성

• 난수를 이용한 키 생성
• 패스워드를 이용한 키 생성

난수를 이용한 키 생성

• 난수 사용
  • 이유 → 키 성질로 ‘다른 사람이 추측하기 어려워야 한다’를 가져야 하기 때문
  • 난수는 추측하기 어렵기 때문에 키로 적합
  • 난수
    • RNG → H/W 컴퓨터의 노이즈를 암호로 난수 생성
    • PRNG → S/W , rand()
    • 무작위성
    • 예측 불가능성
    • 재현 불가능성
      • 주기가 없어야 한다는 말
      • 소프트웨어적으로는, 언젠가는 재현이 된다.
• 난수 생성
  • 하드웨어를 사용하는 것이 좋지만
  • 통상적으로 암호용으로 설계된 의사난수 생성기 소프트웨어를 사용

의사난수 만들기

• 암호용으로 이용하는 의사난수 생성기로 생성: ‘예측 불가능’ 성질을 갖음

패스워드

• 패스워드 혹은 패스 프레이즈로부터 키를 생성
• Passphrase: 복수의 단어로 이루어지는 긴 패스워드
• password를 키로 직접 이용하지 않고, password를 일방향 해시 함수에 입력해서 얻어진 해시 값으 키로 이용

PBE와 솔트(salt)

• password based encryption; PBE
  • password에 salt라 불리는 난수를 부가해서
    일방향 해시 함수에 입력하고 그 출력을 키로 사용
  • 사전 공격(dictionary attack0을 막기 위한 조치
    • e.g. Alice가 좋아하는 단어들을 미리 HashTable을 만들어서 대입해서 공격
    • Salt 값을 넣어서 경우의 수를 늘린다.

키 배송

• 키 배송 문제
  • 키를 사전에 공유하는 방법
  • 키 배포 센터를 이용하는 방법
  • Diffle-Hellman 키 교환 <주로 사용>
  • 공개 키 암호를 사용하는 방법 <주로 사용>

키 갱신

• 키 갱신(key updating)
  • 공통 키를 사용하여 통신을 하고 있는 중에 정기적으로 키를 교환
  • 송신자와 수신자가 동시에 같은 방법으로 키 교환
  • 현재 키의 해시 값을 다음 키로 사용
• 키 갱신의 장점
  • 백워드 시큐리티(backward security): 키 노출 시 과거 통신의 복호화를 방어

키 보존

• 키를 반복해서 사용할 경우 키 보존 문제
  • 키를 암호화해서 보존하는 기술을 사용
• KEK(Key Encryption Key)
  • 키를 암호화하는 키
  • 다수의 키를 한 개의 키(KEK)로 암호화하여 보관

키 폐기

• 불필요해 진 키는 확실히 삭제

Diffie-Hellman 키 교환 (매우 중요)

• 1976년에 Whitfield Diffie와 Martin Hellman이 발명한 알고리즘

• 타인에게 알려져도 상관 없는 정보를 두 사람이 교환하는 것 만으로 공통의 비밀 값을 만들어내는 방법

• IPsec에서는 Diffuse-Hellman 키 교환을 개량한 방법(Oakley 키 결정 프로토콜)을 사용

• 반키를 사용하는 알고리즘

  

원시근의 의미

• e.g. 숫자 3을 가지고 시계가 7칸짜리라고 가정
• 3¹ = 3
• 3² = 3×3 = 9 → 시계는 7칸이니까 9는 2
• 3³ = 3×3×3 = 27 → 27은 6 (27에서 7을 몇 번 빼면 6 남음)
• 3⁴ = 81 → 시계 7칸으로 보면 81은 4
• 3⁵ = 243 → 243은 5
• 3⁶ = 729 → 729는 1
• 이렇게 하면 3을 여러 번 곱해서 1, 2, 3, 4, 5, 6 같은 모든 숫자가 다 나온다
• 이럴 때 3을 원시근이라고 한다

Password Based Encryption; PBE

• 패스워드를 기초로 해서 만든 키로 암호화를 수행하는 방법
• RSA사의 PKCS #5 규격으로 규정되어 있는 PBE Java의 java.crypto 패키지 등에 내장
• 암호 소프트웨어 PGP에서 키를 보존

PBE 암호화 절차

• 중요한 메시지의 기밀성을 유지하고 싶다.
• 메시지를 그대로 디스크에 보존하면 누군가에게 읽혀질 수 있다.
• 키(CEK)를 사용해서 메시지를 암호화
• 키 CEK의 기밀성 유지해야 한다
• 키 CEK를 그대로 디스크에 보존하는 것은 위험하다
• KEK를 사용해서 CEK를 암호화 하자
• KEK의 기밀성을 유지해야 한다. (빙빙 도는 것에 지나지 않는다)
• 키(KEK)는 패스워드로 부터 만든다
• 패스워드로만 만들면 사전 공격 받을 위험 존재
• KEK는 솔트와 패스워드로 부터 만든다
• 솔트는 암호화한 키 CEK와 함께 보존해두고 KEK는 버리고 자신의 머릿속에 보존해 두기로 한다.

솔트(Salt)의 역할

• 의사난수 생성기로 만들어지는 랜덤한 수(Salt)로 키(KEK)를 만들 때에 패스워드와 함께 일방향 해시 함수에 입력
• 사전 공격을 막기 위해 필요
• e.g. 2^160 Salt를 넣으면 Table 자체를 만들기가 어렵다

패스워드 솔팅 기반의 인증

• 패스워드 사전 공격을 어렵게 함 → 미리 만들어진 사전에 있는 모든 패스워드 후보 단어들을 사용하는 공격
• 솔트의 길이가 충분히 길 때 무지개표의 크기가 훨씬 늘어나 사전 공격이 어려워짐(해시 계산 비용 증가)