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잡다

암호, 튜링이 들려주는 암호이야기 부분 줄거리

by 상레알 2009. 11. 1.

요즘 사람들은 비밀번호를 암호라고 하는 경우가 많다. 하지만 이렇게 말하는 것은 잘못된 어휘사용을 하는 것 이다. 암호 학이란 최첨단 학문 중의 하나로서, 특히 수학을 바탕으로 한 암호 체계를 탐구하고 개발하는 학문이라 할 수 있다. 따라서 암호라는 것은, ‘가치 있는 정보의 기밀을 보호하기 위한 장치’ 이다. 말하자면 ‘비밀통신 장치’ 인 것이다. 물론 비밀을 유지할 필요가 없는 정보, 널리 알려질수록 좋은 정보도 많이 이지만 말이다.

정보가 알려지는 걸 막는 비밀통신은 비밀 유지 방식에 따라 크게 둘로 나눌 수 있습니다. 하나는 정보가 담긴 메시지가 쉽게 드러나지 않도록 메시지를 고스란히 숨겨서 전달하는 방식<은폐> 이고, 또 하나는 메시지를 약속에 따라 다른 형태로 전달하는 방식<변형> 이다. 이 두 방식에는 각각 조금 복잡한 이름이 붙어 있다. 앞의 방식인 메시지의 존재 자체를 은폐하는 방식을 스테가노그라피(steganography)라 하고, 나중방식인 메시지 내용의 변형 방식을 크립토그라피(cryptography)라 한다. 그리고 암호라 하면, 비밀통신 중에서도 특히 그립토그라피를 뜻한다.

스테가노그라피

스테가노그라피 (steganography) 는 메시지의 존재 자체를 감추는 비밀통신의 방법이다. 이말은 그리스어 스테가노스 (steganos 덮다. 라는 뜻) 와 그라페인 (graphein 쓰다 라는 뜻) 이라는 단어를 합쳐서 만든 용어이다..

 

암호의 역사에서 스테가노그라피를 살펴볼 때 빼놓을 수 없는 인물이 카르다노이다. 카르다노는 3차 방정식의 일반 해법논쟁으로 유명한 이탈리아의 성격파 수학자인데, 그는 메시지를 기록할 판 외에 불규칙한 간격으로 사각형 구멍을 파낸 격자 판을 사용하였다. 격자 판을 메시지 판 위에 겹핀 상태에서 진짜 메시지를 적은 다음 격자 판을 치우고 여백에 글씨를 채움으로써 혼란을 일으키는 엉뚱한 메시지를 교묘하게 만드는 것이다..

 

한국에서 암호는 시험 부정행위에서도 흔히 발견되는데, 과거 시험으로 사람을 뽑는 조선시대에는 아주 초보적인 스테가노그라피를 이용한 부정행위가 더러있다. 그중에서도 채점관의 개인적인 친분에 의한 것으로 <조선왕조실록>에 보면 ‘혁제(赫蹄)’ 차는 부정행위에 관한 기록이 있다. 그때는 수험생의 이름을 가리는 ‘피봉(皮封)’ 이라는 방법을 사용하여 채점관의 부정을 막고 있었는데, 간혹 ‘적극적인’ 채점관이 미리 수험생과 짜고 이름을 가리더라도 알아볼 수 있도록 특정인의 이름을 교묘하게 표시해 두는 것이었습니다. 다른 사람 눈에는 답안의 일부로 보이겠지만 ‘적극적인’ 채점관 눈에는 달리 보일 것이다. 혁제의 일종인 이런 부정행위는 분류상으로만 볼 때 전형적인 스테가노그라피의 예라 할 수 있습니다.

사료로 확인할 수 있는 스테가노그라피의 예를 들자면 ‘사발통문’ 이라는 것이 있다. 동학혁명 당시 통문(通文)을 쓰면서 주모자의 이름을 알 수 없도록 모든 서명자 이름을 열거하되 둥글게 만들었는데 그 모양이 사발과 같다 하여 사발통문이라 했다고 한다.

 

크립토그라피

크립토그라피(cryptography) 기법에서는 ‘평문’ 과 ‘암호문’ 이라는 두 용어로 구분할 필요가 있다. 이 점은 크립토그라피의 두드러진 특징이다. 스테가노그라피에서는 이런 용어 구분이 필요하지 않기 때문이다. 전위방식의 크립토그라피는 순서만 바꾼 것이기 때문에 사용된 글자의 수는 물론이고 종류별 수까지 평문과 암호문이 일치한다. 그렇지만 대체(혹은 환자)방식의 크립토그라피는 평문 문자와 전혀 다른 암호문 문자로 ‘대체’ 되기 때문에 종류까지 일치하지는 않고, 나온 글자가 같은 정도로 반복되는 빈도비만 일치 한다(이 점은 나중에 암호문 해독의 중요한 단서가 된다).

 

사이테일

기원전 400년 즈음이다. 고대 그리스의 군대, 특히 스파르타 사령관들끼리 비밀통신을 할 때 사이테일 (scytale, '스키테일‘ 이라고 발음하기도 함) 이라는 기구를 사용했다. 사이테일은 길이와 굵기가 같은 두 개의 나무 봉으로, 하나는 본부에 두고 나머지 하나는 파견 지역 장군의 지휘소에 두었다. 사용원리는 아주 간단하다. 기다란 띠 모양의 메시지 용지를 사이테일에 돌돌 감되 용지의 폭만큼 잇대지게 한다. 마치 철심에 코일을 곱게 펼쳐 감은 모양처럼. 그러고 나서 그 위에 메시지를 적는다. 그런데 메시지를 적을 때는 ’용지가 감긴 방향을 따라‘ 적으면 아무 소용이 없다. 그것을 펼쳐보았자 문자는 우리가 읽을 수 있게 제 순서대로 배열되어 있을 것이기 때문이다. ’용지가 감긴 방향을 무시하고 막대 한 면을 따라‘ 메시지를 적어야 한다. 그러면 용지가 감아진 상태에서의 문자열은 평문이고, 용지를 풀어서 읽으면 바로 암호문이 된다. 그런 암호문은 평문의 글줄의 수<행수> 만큼 모든 문자가 일률적으로 벌어지는 전치가 된다. 복합 대체 사이퍼는 다음과 같은 카이사르 알파벳 36가지를 차례로 늘어놓은 표(비즈네르 표)하나만 작성해 놓으면 누구나 만들 수 있다. 이를테면

 

NEVER TRUST BRUTUS

라는 평문 메시지가 있습니다. 그리고 이것의 키워드는 SORRY 이다.

   a b c  d e f  g h I  j  k  l  m n o p q  r  s t   u v w x y  z

1 B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A

2 C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B

3 D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C

4 E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D

5 F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E

6 G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F

7 H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G

8 I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H

9 J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I

10 K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J

11 L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K

12 M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L

13 N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M

14 O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N

15 P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O

16 Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P

17 R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q

18 S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R

19 T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S

20 U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T

21 V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U

22 W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V

23 X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W

24 Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X

25 Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y

26 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

 

에니그마

에니그마의 효시가 된 독일 발명가 슈르비우스의 발상은 생각보다 단순하다. 종이와 연필로 암호를 제작하던 것을, 당시의 첨단 테크놀로지를 이용하여 사이퍼 디스크를 전기화한 사이퍼 기계로 암호를 제작하는 것이었습니다. 슈르비우스의 발상이 현실로 나타난 사이퍼 기계의 이름은 ‘풀 수 없는 수수께끼’ 라는 뜻을 가진 에니그마(enigma)입니다.

 

 

슈르비우스는 스크램블러와 배전반을 조합함으로써 빈도 분석법으로 깨지지 않으면서 엄청난 열쇠 수를 갖는 사이퍼 기계를 만드는 데 성공했다. 그것이 바로 에니그마이다,

먼저 에니그마는 단일한 기계를 일컫는 명칭이 아니라는 것을 강조해 두자. 에니그마는 제2차세계대전 내내 독일이 개선을 거듭해 온 시리즈 제품을 통칭 이다. 따라서 ‘초창기 에니그마’ 라는 구분 명칭도 이상할 것이 없다. 초창기 에니그마 사이퍼를 깬 것은 폴란드였다. 그 성공의 세 가지 요소로 엄청난 지적 능력, 절묘한 첩보 활동, 죽음에 직면한 공포심을 꼽는다. 폴란드는 독일의 침공 위협에 대한 공포가 가장 심했던 만큼 해독 아니면 죽음이라는 공포감이 컸다.

절묘한 첩보 활동은 에니그마를 다루는 수뇌부에 근무했던 슈미트의 조국 독일에 대한 반감에 찬 지속적 기밀 유출 행위가 있었기에 가능했다.

 

현대암호

튜링머신이 계획이나 구상 정도였다면 암호 해독용으로 제작된 최초의 실제 컴퓨터는 ‘콜로서스’ 이다. 기계식 암호를 훨씬 더 강력한 전자식으로 해독하게 되자 암호 제작도 뒤따라 전자식으로 진화하게 되었다. 컴퓨터를 이용한 암호문 제작과 에니그마로 상징되는 기계식 암호 제작 사이의 차이는 다음 세 가지로 요약된다.

①기계식 사이퍼 장치는 설계상의 기계를 실용적으로 제작 할 수 있는지 여부가 그 한계인데 반해 컴퓨터는 엄청나게 복잡한 이론상의 사이퍼 장치도 프로그래밍이 가능하기만 하면 실제로도 구현이 가능하다는 것이다. 수십 개의 스크램블러를 상정하여 일부는 시계방향으로, 다른 일부는 시계반대 방향으로, 또 다른 일부는 매 일곱 번째 글자가 생략되는가 하면, 특별한 몇 개는 점점 더 속도가 빨라지게 하는 등의 프로그래밍이 가능한 만큼 컴퓨터에서는 자유롭게 그대로 실현된다. 그렇지만 이런 기능을 갖춘 기계를 만드는 일은 현실적으로 불가능하다.

②속도의 차이도 뚜렷하다. 전자들의 움직임에 의해서 처리되는 컴퓨터 암호 제작이 스크램블러의 움직임에 의해서 처리되는 컴퓨터 암호 제작이 스크램블러의 움직임에 의한 기계식 암호 제작보다 눈에 보일 정도로 빠른 이유는 간단하다. 전자의 움직임이 스크램블러의 회전보다 비교할 수 없을 정도로 빠르기 때문이다. 당연한 결과지만, 에니그마 사이퍼를 만들되 작동 프로세스를 그대로 모방한 프로그램의 컴퓨터는 아무리 메시지가 길어도 거의 순간적으로 암호화할 수 있다. 물론 기계식으로는 불가능한 형태의 복잡한 암호문 제작도 상대적으로 짧은 시간에 처리해 낼 수 있다.

③실로 결정적인 차이라 할 수 있는 가장 중요한 차이로, 컴퓨터 암호는 모든 문자를 숫자화 한 상태에서 숫자를 암호화 한다는 사실이다. 어떤 메시지라도 암호로 변환시키기 전에 숫자로의 예비 변환이 이루어져야 합니다. 이 변환을 암호화로 착각해서는 안 된다. 이 점은 불편한 번거로움이라기보다, 컴퓨터 암호가 곧 수학적 암호로 성격을 굳히면서 보안 및 열쇠 관리를 수학이라는 학문적 바탕 위에 서게 하는 특성입니다.

출처 : 네이버 지식iN

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