PE Notes · 보안
암호 키의 발전
키 배분 문제를 연 디피-헬만과 RSA, 짧은 키의 ECC, 암호문 위 연산인 동형암호를 시대와 양자 내성 축으로 이어서 봅니다.
대칭키는 빠르지만, 만나지 않은 두 사람이 비밀을 먼저 나눠야 했습니다. 1976년 공개키 개념이 그 배분 문제를 우회하고, RSA가 암호와 서명을 한 수학에 올렸으며, 곡선이 키 길이를 줄였습니다. 지금은 암호문을 펼치지 않고 더하는 동형과, 양자 이후의 격자가 다음 칸입니다. 이 글은 그 순서를 한 타임라인으로 둡니다.
배분에서 공개키로
대칭 시대의 전제는 안전한 사전 공유입니다. 채널이 열린 뒤에는 키를 실을 방법이 없었습니다. 은 공개 수와 비밀 지수만으로 같은 공유 비밀을 만들고, 는 모듈러 지수로 암호와 서명을 직접 수행합니다.
| 시기 | 해법 | 남은 숙제 |
|---|---|---|
| 고대~20세기 중반 | 대칭 (치환, 로터) | 키를 어떻게 나눌까 |
| 1976 | DH 키 교환 | 암호·서명은 별도 |
| 1977 | RSA | 긴 키, 느린 연산 |
| 1985~ | 곡선 구현, 양자에는 약함 | |
| 2009~ | 동형암호 | 매우 느림 |
| 2024~ | PQC 표준 | 구현·전환 |
실무는 처음부터 입니다. 공개키로 세션키를 열고, AES로 본문을 암호화합니다. TLS가 그 그림입니다.
DH와 RSA
DH의 전제는 이산대수입니다. 공개는 p, g, gᵃ, gᵇ이고, 공유 비밀은 gᵃᵇ입니다. 인증이 없으면 중간자가 두 번의 DH를 엽니다. RSA는 n=pq의 소인수분해입니다. 공개 지수 e로 접고 비밀 d로 펼칩니다.
| 비교축 | 디피-헬만 | RSA | ECC | 동형암호 |
|---|---|---|---|---|
| 기반 | 이산대수 | 소인수분해 | 곡선 이산대수 | 격자 등 |
| 128비트 보안 키 | ~3072 | ~3072 | ~256 | 알고리즘별 |
| 속도 | 중간 | 느림 | 빠름 | 매우 느림 |
| 기능 | 키 교환 | 암호·서명·교환 | 암호·서명·교환 | 암호+암호문 연산 |
| 양자 | 취약 | 취약 | 취약 | 종류에 따라 내성 |
전자서명 토픽이 RSA·ECDSA 사용법을 다면, 여기서는 왜 그 키가 생겼는지를 시간에 따라 봅니다. 양자 토픽이 PQC로 이 칸을 교체합니다.
동형암호
는 암호문끼리 더하거나 곱한 뒤 펼치면, 평문에 같은 연산을 한 것과 같습니다. 클라우드에 의료·금융 원문을 올리지 않고 통계와 추론을 맡길 수 있습니다.
| 유형 | 연산 | 예 |
|---|---|---|
| PHE | 덧셈만 또는 곱셈만 | Paillier, ElGamal |
| SHE | 제한된 횟수의 혼합 | BGV, BFV |
| 횟수 제한 없는 혼합 | CKKS, TFHE |
CKKS는 근사 실수 연산이라 학습 추론에 자주 붙습니다. 제공자도 평문을 못 보는 점은 기밀 컴퓨팅과 목표가 겹치고, 수단은 암호 대 하드웨어 엔클레이브로 갈립니다. 임계 암호는 키를 여러 사람에게 쪼갭니다.