치환 암호
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1. 개요
치환 암호는 고대부터 사용된 암호 방식의 하나로, 문자를 다른 문자로 대체하는 방식으로 정보를 보호한다. 카이사르 암호와 같은 단순 치환 암호는 빈도 분석에 취약하여 해독될 수 있었지만, 1차 세계 대전 이전까지 기계적 구현을 통해 다중 치환 암호가 널리 사용되었다. 현대에는 블록 암호와 같은 기술에서 그 개념이 활용되며, 셜록 홈즈 소설, 퓨처라마와 같은 대중문화에서도 등장한다. 고전적인 치환 암호는 빈도 분석 등 다양한 공격에 취약하여 현대 암호학에서는 안전하지 않다고 평가된다.
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| 치환 암호 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 분야 | 암호학 |
| 최초 발표 | 기원후 850년경 |
| 창시자 | 알-킨디 |
| 관련 방법 | 전치 암호 다중 문자 암호 동음 치환 암호 일회용 암호표 |
| 키 크기 | 다양함 (일반적으로 혼합 알파벳 단순 치환의 경우 88비트) |
| 암호 해독 | 빈도 분석 |
2. 역사
카이사르 암호는 가장 단순한 치환 암호 중 하나로, 문자를 다른 문자로 1자씩 변환하는 방식(단순 치환 암호)이다. 카이사르 암호의 변환 규칙은 "3문자 시프트"였다.
그러나 9세기경에는 이러한 단순한 암호는 변환 규칙이 고정된 1대1 사상인 한, 어떤 변환이든 해독 가능하며, 이후 암호가 해독되지 않도록 여러 개량이 이루어졌고, 다양한 치환 암호가 등장했다. 근대의 에니그마 외에 대표적인 기계식 암호도 변환 규칙을 기계로 복잡하게 만드는 기교를 부린, 치환 암호의 일종이라고 할 수 있다.
제1차 세계 대전 즈음부터 컴퓨터가 널리 보급되기 전까지 다중 치환 암호의 기계적 구현이 널리 사용되었다.[1] 여러 발명가들이 거의 동시에 비슷한 아이디어를 냈으며, 로터 기계는 1919년에 4번 특허를 받았다.[1] 그 결과 나온 기계 중 가장 중요한 것은 에니그마였으며, 특히 1930년경부터 독일군이 사용한 버전이었다.[1] 연합군도 로터 기계(예: SIGABA 및 Typex)를 개발하여 사용했다.[1]
이들은 모두 여러 글자 디스크의 회전을 통해 얻어지는 엄청난 수의 가능한 조합 중에서 전기적으로 치환된 문자를 선택한다는 점에서 유사했다.[1] 하나 이상의 디스크가 암호화된 각 평문 문자에 따라 기계적으로 회전했기 때문에 사용된 알파벳 수는 천문학적이었다.[1] 그럼에도 불구하고 이러한 기계의 초기 버전은 해독 가능했다.[1] 미국 육군 SIS의 윌리엄 F. 프리드먼은 초기에 헤번 로터 기계의 취약점을 발견했고, GC&CS의 딜윈 녹스는 2차 세계 대전이 시작되기 훨씬 전에 에니그마 기계 버전( "플러그보드"가 없는 것)을 해독했다.[1] 독일군 에니그마 대부분이 보호하는 통신은 블레츨리 파크를 중심으로 연합군 암호 해독가들에 의해 해독되었으며, 1930년대 초에 사용된 독일 육군 변형부터 시작되었다.[1] 이 버전은 폴란드의 마리안 레예프스키가 영감을 받은 수학적 통찰력으로 해독했다.[1]
공개적으로 알려진 바에 따르면, SIGABA 및 Typex 기계로 보호된 메시지는 해당 시스템이 사용되는 동안 또는 그 근처에서 해독된 적이 없다.[1]
카이사르 암호는 문자를 다른 문자로 변환하는 방식이지만, 일반 문자로 변환하는 것이 아니라 단어, 숫자, 기호, 도형 등으로 변환하는 암호도 있으며, 유명한 것부터 무명인 것까지 수없이 많다.
| 종류 | 암호 예시 |
|---|---|
| 단어 | 코드북, 니힐리스트 암호 |
| 숫자 | 폴리비오스 사각형, 자변사팔, 루이 14세의 대 암호, 나폴레옹의 소 암호, 비일 암호 |
| 기호 | 「황금충」(숫자나 기호의 혼합), 「2전 동전」(점자), 「푸가의 기법」바흐 주제(악보), 메리의 암호, 다빈치의 거울 문자 |
| 도형 | 메쉬 암호 또는 피그펜(사각형과 점의 도형), 「춤추는 인형」(인형 도형), 산가 문자 |
치환 암호는 변환 규칙, 문자 단위, 주기성 등에 따라 다양하게 분류할 수 있다.
도형으로 변환하는 암호로 아서 코난 도일의 「춤추는 인형」(1903년)이 잘 알려져 있지만, 유사한 치환표는 1874년에도 발표되었다. 신문의 퀴즈란에 치환식 암호문을 게재하기도 했다. 치환표에는, 모스 부호, 아스키 코드, JIS 코드 등과 같이 비닉 용도가 아닌 것도 있지만, 전시에 표를 바꿔 암호로 사용한 예도 있었다.
치환 암호는 초기에는 종이와 연필만으로 암호문을 작성했다. 변환 규칙이 복잡한 경우나 효율적으로 변환을 수행할 목적으로 변환표나 원반 등이 사용되기도 했다. 비제네르 방진이나 알베르티의 암호 원반 등이 알려져 있다.
환자식 암호는 암호문을 평문으로 되돌리려면 변환을 거꾸로 하면 되기 때문에, 변환 규칙이 특정되면 암호문도 해독되어 버린다. 문자의 시프트와 같은 단순한 변환 규칙으로는 규칙 자체가 쉽게 추측되기 때문에, 더 복잡한 규칙이 만들어졌다. 몇 글자마다 문자를 대응시킨 후 시프트하거나(아핀 변환), 키워드를 사용한 변환(키의 중복 문자를 제외하고 나열하고, 다른 문자를 그 다음에 나열) 등이 고안되었다. 그러나 고정된 변환 규칙으로는 평문의 통계적 성질이 암호문에 남게 되므로, 빈도 분석에 대한 안전성이라는 점에서는 무력했다. 그래서, 변환 규칙 자체를 바꿔서 사용하는 것이 고안되었다. 그것이 비제네르 암호 등의 다표식이라고 불리는 방식이다. 그 외에, 1문자 단위가 아니라, 여러 문자 단위로 변환하거나, 평문이나 암호문 자체를 변환 규칙에 피드백하는 것도 고안되었다.
3. 유형
이 외에도 일반적인 문자가 아닌 단어, 숫자, 기호, 도형 등으로 변환하는 방식도 있다.[1]
| 종류 | 예시 |
|---|---|
| 단어 | 코드북, 니힐리스트 암호[1] |
| 숫자 | 폴리비오스 사각형, 자변사팔, 루이 14세의 대 암호, 나폴레옹의 소 암호, 비일 암호[1] |
| 기호 | 황금충(숫자나 기호의 혼합), 2전 동전(점자), 푸가의 기법 바흐 주제(악보), 메리의 암호, 다빈치의 거울 문자[1] |
| 도형 | 메쉬 암호 또는 피그펜(사각형과 점의 도형), 춤추는 인형(인형 도형), 산가 문자[1] |
3. 1. 단일 문자 치환
개별적인 단일 문자의 치환—'''단순 치환'''—은 알파벳을 어떤 순서로 써서 치환을 나타내는 것으로 시연할 수 있다. 이를 '''치환 알파벳'''이라고 한다. 암호 알파벳은 이동하거나 반전될 수 있으며(각각 시저 암호와 아트바시 암호를 생성함) 또는 더 복잡한 방식으로 섞일 수도 있는데, 이 경우 "혼합 알파벳" 또는 "교란된 알파벳"이라고 한다. 전통적으로 혼합 알파벳은 먼저 키워드를 쓰고, 반복되는 문자를 제거한 다음, 나머지 알파벳 문자를 일반적인 순서로 작성하여 만들 수 있다.
이 시스템을 사용하면 키워드에 따라 다음과 같은 알파벳을 얻을 수 있다.
일반적으로 암호문은 구두점과 공백을 생략하고 고정된 길이의 블록으로 작성된다. 이는 평문에서 단어 경계를 숨기고 전송 오류를 방지하는 데 도움이 된다. 이러한 블록을 "그룹"이라고 하며, 때로는 "그룹 수"(예: 그룹의 수)가 추가 확인으로 제공된다. 다섯 글자 그룹은 종종 사용되며, 메시지가 전신으로 전송되던 시기에서 유래되었다.
메시지 길이가 5로 나누어 떨어지지 않으면 끝에 "널 문자"로 채울 수 있다. 이러한 문자는 수신자가 쉽게 발견하고 버릴 수 있도록 명백한 무의미한 내용으로 해독되는 모든 문자가 될 수 있다.
암호문 알파벳은 때때로 평문 알파벳과 다르다. 예를 들어, 돼지우리 암호에서는 암호문이 그리드에서 파생된 일련의 기호로 구성된다.
그러나 이러한 기능은 체계의 보안에 거의 영향을 미치지 않는다. 적어도, 이상한 기호 집합은 A-Z 알파벳으로 다시 필사되어 정상적으로 처리될 수 있다.
판매원의 목록 및 카탈로그에서 숫자 숫자를 문자로 대체하기 위해 매우 간단한 암호화가 사용되기도 한다.[1]
| 평문 숫자 | 1234567890 |
|---|---|
| 암호문 알파벳 | MAKEPROFIT |
예시: MAT는 120을, PAPR는 5256을, OFTK는 7803을 나타내는 데 사용된다.
치환 암호에 대한 빈도 분석 공격의 난이도를 높이려는 초기 시도는 '''동음이의 암호'''를 사용하여 평문 문자의 빈도를 위장하는 것이었다. 이러한 암호에서 평문 문자는 둘 이상의 암호문 기호에 매핑된다. 일반적으로 가장 높은 빈도의 평문 기호는 낮은 빈도 문자보다 더 많은 등가물을 갖는다. 이러한 방식으로 빈도 분포가 평탄화되어 분석이 더 어려워진다.
암호문 알파벳에 26자를 초과하는 문자가 필요하므로 더 큰 알파벳을 발명하기 위해 다양한 솔루션이 사용된다. 가장 간단한 것은 숫자 치환 '알파벳'을 사용하는 것이다. 또 다른 방법은 기존 알파벳의 간단한 변형(대문자, 소문자, 거꾸로 등)으로 구성하는 것이다. 더 예술적이지만 반드시 더 안전하지는 않은 일부 동음이의 암호는 공상적인 기호로 완전히 발명된 알파벳을 사용했다.
도서 암호는 일종의 동음이의 암호이며, 한 예로 베일 암호가 있다.
만토바 공작인 프란체스코 1세 곤차가는 1401년 시모네 데 크레마(Simone de Crema)와의 서신에 동음이의 치환 암호의 가장 초창기 사례를 사용했다.[4][5]
스코틀랜드의 메리 여왕은 엘리자베스 1세에 의해 투옥된 동안 1578년부터 1584년까지 빈번한 접두사, 접미사, 고유 명사에 대한 명칭집을 사용하여 동맹국인 미셸 드 카스텔노를 포함한 동맹국과 통신하면서 추가 암호화와 함께 동음이의 암호를 사용했다.[6]
가장 오래된 암호 중 하나인 카이사르 암호는 가장 단순한 치환 암호 중 하나로, 문자를 다른 문자로 1자씩 변환하는 방식(단순 치환 암호)이다.
9세기경에는 이러한 단순한 암호는 변환 규칙이 고정된 1대1 사상인 한, 어떤 변환이든 해독 가능하게 되었다. 이후 암호가 해독되지 않도록 여러 개량이 이루어졌고, 다양한 치환 암호가 등장했다. 또한 근대의 에니그마 외에 대표적인 기계식 암호도 변환 규칙을 기계의 이용으로 복잡하게 만드는 기교를 부린, 치환 암호의 일종이라고 할 수 있다.
단일 문자 치환 방식은 다음과 같이 분류된다.
- '''단일표 치환'''(monoalphabetic substitution cipher): 변환 규칙이 하나로 고정되어 있다. 단일 알파벳 치환이라고도 한다.
- '''단순 치환'''(simple substitution cipher / uniliteral substitution cipher): 1대1의 단순 사상으로 평문의 1문자를 해당 1문자로 변환한다. 내부 상태는 없고, 앞뒤 문자에 영향을 받지 않는다. 단일 치환라고도 한다.
- '''동음 치환'''(Homophonic substitution cipher): 평문의 1문자에 해당하는 문자가 여러 개 있어, 그중 하나를 선택하여 변환한다. 사상은 1종류이지만 1대다 사상이라는 점이 다르다. 단순 치환에서는 평문의 통계적 성질이 그대로 암호문에 남지만, 동음 치환에서는 문자의 출현 빈도를 조작할 수 있다. 암호문에 같은 문자가 한 번밖에 나타나지 않으면 해독할 수 없게 된다. 이형철자 치환, 호모포닉 치환이라고도 한다.
- '''다중표 치환'''(polyalphabetic substitution cipher): 1문자 단위지만 내부 상태를 유지하며, 변환 규칙을 전환하면서 변환을 수행한다. 다중 알파벳 치환이라고도 한다.
- '''주기 치환'''(periodic substitution cipher): 내부 상태가 주기적으로 변화하여, 변환 규칙이 주기적으로 전환된다. 주기가 짧으면 해독되기 쉽다. 복수의 치환표를 연동시켜 주기를 길게 한 것이 로터 머신이다. 순변 다중표 치환이라고도 한다.
- '''비주기 치환''':
- '''연속 키 암호'''/진행 키 암호(running key cipher): 평문과 같은 길이의 키를 사용하여 비주기적으로 변환 규칙을 변화시키는 방식.
- '''자기 키 암호'''/자동 키 암호(autokey cipher): 평문이나 암호문을 내부 상태로 가져와, 다음 상태를 결정한다. 암호 이용 모드 중 하나인 사이퍼 피드백(CFB)이 이에 해당한다.
3. 2. 다중 문자 치환
여러 개의 암호 알파벳을 사용하여 암호화를 진행한다. 암호화를 쉽게 하기 위해, 일반적으로 모든 알파벳은 큰 표에 작성되며, 이를 전통적으로 '표'라고 부른다. 일반적인 표는 26×26 크기로, 26개의 암호문 알파벳을 사용할 수 있다. 이 표를 채우는 방식과 다음에 사용할 알파벳을 선택하는 방식에 따라 다중 문자 암호의 종류가 결정된다. 이러한 암호들은 이전에는 해독하기 매우 어렵다고 여겨졌지만, 충분히 긴 평문에 대해서는 치환 알파벳이 반복되기 때문에 해독이 가능하다.블레즈 드 비게네르가 고안한 암호는 1585년에 처음 발표되었고, 1863년까지 해독 불가능한 것으로 알려져 있었다. 이 암호는 ''le chiffre indéchiffrable'' (프랑스어로 "해독할 수 없는 암호")라고 불렸다.
비게네르 암호에서 표의 첫 행은 평문 알파벳으로 채워지고, 이어지는 행들은 왼쪽으로 한 칸씩 이동한다. (이러한 표를 ''tabula recta''라고 하며, 평문과 키 문자를 더하고 모듈로 26을 하는 것과 같다.) 키워드는 암호문 알파벳을 선택하는 데 사용된다. 키워드의 각 문자는 순서대로 사용되며, 키워드가 끝나면 다시 처음부터 반복된다. 예를 들어, 키워드가 'CAT'이면 평문의 첫 글자는 'C' 알파벳, 두 번째는 'A', 세 번째는 'T', 네 번째는 다시 'C'로 암호화된다.
1863년, 프리드리히 카시스키는 비게네르 암호화된 메시지에서 키워드의 길이를 계산하는 방법을 발표했다. (이는 크림 전쟁 이전에 찰스 배비지에 의해 비밀리에 발견되었을 가능성도 있다.) 이 방법을 통해 동일한 알파벳으로 암호화된 문자들을 골라내어, 일련의 반독립적인 단순 치환으로 분리하여 공격할 수 있었다.
오늘날에도 비게네르 유형의 암호는 표에 혼합 알파벳이 사용되고, 키워드가 무작위이며, 암호문의 총 길이가 키워드 길이의 27.67배보다 작으면 이론적으로 해독하기 어렵다.[8] 그러나 이러한 조건은 실제로 잘 지켜지지 않아, 비게네르 암호화된 메시지의 보안은 생각보다 낮은 경우가 많다.
다른 주목할 만한 다중 문자 암호는 다음과 같다.
- 그론스펠트 암호: 10개의 알파벳만 사용하고 "키워드"가 숫자라는 점을 제외하면 비게네르와 동일하다.
- 보퍼트 암호: ''tabula recta''를 뒤집은 형태로 대체하며, 암호문 = 키 - 평문과 같다. 이 연산은 ''자기 반전''으로, 암호화와 복호화에 동일한 표가 사용된다.
- 자동 키 암호: 주기적성을 피하기 위해 평문을 키와 섞는다.
- 러닝 키 암호: 책이나 유사한 텍스트의 구절을 사용하여 키를 매우 길게 만든다.
현대의 스트림 암호는 추상적인 관점에서 보면 키 스트림을 가능한 길고 예측 불가능하게 만드는 다중 문자 암호의 한 형태로 볼 수 있다.
철자 치환 (다중 음자 치환)에서는 평문 문자를 개별적으로 치환하는 대신, 더 큰 문자 그룹을 한 번에 치환한다. 이렇게 하면 빈도 분포가 개별 문자 빈도 분포보다 훨씬 평평해진다. 또한, 더 많은 수의 기호를 사용하면 문자 빈도를 분석하기 위해 더 많은 암호문이 필요하게 된다.
문자 ''쌍''을 치환하려면 676개 기호() 길이의 치환 알파벳이 필요하다. 조반니 바티스타 델라 포르타는 그의 저서 ''De Furtivis Literarum Notis''에서 400개의 고유한 글리프로 채워진 20 x 20 표를 사용한 시스템을 제안했지만, 실용적이지 않았다.
가장 초기의 실용적인 '''이중 문자 암호'''(쌍별 치환)는 찰스 휘트스톤이 발명한 플레이페어 암호였다. 이 암호는 5 x 5 격자에 혼합 알파벳의 문자를 채우고(I와 J는 보통 결합), 두 문자의 쌍을 직사각형의 두 모서리로 간주하여 다른 두 모서리를 암호문으로 사용한다. 플레이페어는 보어 전쟁부터 제2차 세계 대전까지 군대에서 사용되었다.
펠릭스 델라스텔은 1901년에 이중 분할 암호, 사각 암호 (둘 다 이중 문자)와 삼중 분할 암호 (최초의 실용적인 삼중 문자)를 포함한 여러 다중 문자를 소개했다.
1929년 레스터 S. 힐이 발명한 힐 암호는 선형 대수학을 사용하여 더 큰 문자 그룹을 결합하는 다중 문자 치환이다. 각 문자는 26진법의 숫자로 처리되어 (A=0, B=1, ...), n개 문자 블록은 n차원 벡터로 간주되어 n x n 행렬에 곱해진다. (모듈로 26). 힐 암호는 알려진 평문 공격에 취약하므로, 이를 방지하기 위해 비선형 단계와 결합해야 한다.
3. 3. 기타 치환 방식
명칭 암호는 한때 일반적인 치환 암호의 변형이었다. 이 암호는 방문하는 고위 인사의 직함을 발표하는 공무원의 이름을 따서 지어졌다. 명칭 암호는 문자, 음절, 단어 대체 표를 포함하는 작은 코드 시트를 사용하며, 때로는 동음이의어를 사용하고 일반적으로 기호를 숫자로 변환한다. 원래 코드 부분은 중요한 사람의 이름으로 제한되었지만, 이후에는 많은 일반적인 단어와 지명도 포함되었다. 루이 14세가 사용한 로시뇰의 거대 암호가 그중 하나였다.명칭 암호는 15세기 초부터 18세기 말까지 외교, 첩보, 그리고 진보된 정치적 음모의 표준 방식이었다. 대부분의 음모자들은 암호학적으로 정교하지 않았지만, 정부 정보국의 암호 분석가들이 16세기 중반부터 체계적으로 명칭 암호를 해독하고 있었고, 1467년부터 더 우수한 시스템이 사용 가능했다. 암호 분석에 대한 일반적인 대응은 단순히 표의 크기를 늘리는 것이었다. 시스템이 쇠퇴하기 시작한 18세기 말에는 일부 명칭 암호가 50,000개의 기호를 가지고 있었다.
그럼에도 불구하고 모든 명칭 암호가 해독된 것은 아니며, 오늘날에도 보관된 암호문의 암호 분석은 여전히 역사 연구의 유망한 분야이다.
일반 문자가 아닌 단어, 숫자, 기호, 도형 등으로 변환하는 암호도 있다.[1]
| 종류 | 예시 |
|---|---|
| 단어 | 코드북, 니힐리스트 암호[1] |
| 숫자 | 폴리비오스 사각형, 자변사팔, 루이 14세의 대 암호, 나폴레옹의 소 암호, 비일 암호[1] |
| 기호 | 황금충(숫자나 기호의 혼합), 2전 동전(점자), 푸가의 기법 바흐 주제(악보), 메리의 암호, 다빈치의 거울 문자[1] |
| 도형 | 메쉬 암호 또는 피그펜(사각형과 점의 도형), 춤추는 인형(인형 도형), 산가 문자[1] |
도형으로 변환하는 암호로 아서 코난 도일의 춤추는 인형(1903년)이 잘 알려져 있지만, 유사한 치환표는 1874년에도 발표되었다. 신문의 퀴즈란에 치환식 암호문을 게재하기도 했다. 치환표에는 모스 부호, 아스키 코드, JIS 코드 등과 같이 비닉 용도가 아닌 것도 있지만, 전시에 표를 바꿔 암호로 사용한 예도 있었다.[1]
4. 구조
| 기호 | 설명 |
|---|---|
| CI | 평문의 문자 집합 |
| CO | 암호문의 문자 집합 |
| ci | CI의 1문자(또는 수 문자)를 나타내는 수치 |
| co | CO의 1문자(또는 수 문자)를 나타내는 수치 |
| reg | 내부 상태를 유지하는 레지스터 |
| KEY | 키의 수치 집합 |
| key | 키가 되는 비밀의 수열 |
| ENC | 암호화 함수 |
| DEC | 복호화 함수 |
암호화 과정은 다음과 같이 표현할 수 있다.[1]
: {co,reg} <= ENC(ci,key,reg)
복호화 과정은 다음과 같이 표현할 수 있다.[1]
: {ci,reg} <= DEC(co,key,reg)
#CI, #CO를 집합의 크기, #key를 키의 길이, key[i]를 키의 i+1번째로 한다.[1]
5. 현대 암호학에서의 치환
추상적인 관점에서 볼 때, 현대의 비트 지향적인 블록 암호(예: DES 또는 AES)는 대규모 이진법 알파벳에 대한 치환 암호로 볼 수 있다. 또한 블록 암호는 종종 S-box라고 하는 더 작은 치환 테이블을 포함한다. 치환-순열 네트워크도 참고하라.[1]
6. 대중문화 속 치환 암호
- 셜록 홈즈는 「춤추는 남자의 모험」에서 치환 암호를 해독한다. 이 암호는 수십 년은 아니더라도 수년 동안 해독되지 않았는데, 그 어려움 때문이 아니라, 아무도 그것이 암호라고 의심하지 않고 유치한 낙서로 여겼기 때문이다.
- ''커맨드 앤 컨커'' 비디오 게임과 ''마인크래프트''에 등장하는 문자 체계인 표준 은하 알파벳.[1]
- ''파이널 판타지 X''의 알 베드어는 실제로 치환 암호이며, 음성적으로 발음된다(예: 영어의 "you"는 알 베드어로 "oui"로 번역되지만, 프랑스어에서 "oui"가 발음되는 방식과 동일하게 발음된다).[2]
- ''바빌론 5'' 시리즈의 민바리의 알파벳은 영어에서 유래된 치환 암호이다.[3]
- 스타폭스 어드벤처: 공룡 행성''에서 원주민 사우리아인과 크리스탈이 사용하는 언어는 영어 알파벳의 치환 암호이기도 하다.[4]
- 텔레비전 프로그램 ''퓨처라마''에는 모든 26개의 문자가 기호로 대체된 치환 암호가 포함되어 있으며, https://web.archive.org/web/20221225115942/https://www.gotfuturama.com/Interactive/AlienCodec/ "외계어"라고 불린다. 이것은 열성 시청자들에 의해 "슬럼" 광고에 "Drink"라는 단어가 영어와 외계어로 모두 표시되어 키를 제공함으로써 상당히 빠르게 해독되었다. 나중에 제작진은 교체와 수학적 암호의 조합을 사용하는 두 번째 외계어를 만들었다. 외계어의 영어 문자가 해독되면 해당 문자의 숫자 값(A는 0, Z는 25)이 이전 문자의 값에 추가된다(모듈로 26). 이러한 메시지는 시리즈의 모든 에피소드와 후속 영화 전체에서 볼 수 있다.[5]
- 만화 시리즈 ''그래비티 폴스''의 시즌 1 에피소드 마지막에 크레딧 롤 동안 세 가지 간단한 치환 암호 중 하나가 있다: A -3 시저 암호 (오프닝 시퀀스 끝에서 "3글자 뒤로" 힌트), 아트바시 암호, 또는 문자-숫자 간단한 치환 암호. 시즌 1 마지막화는 세 가지 모두를 사용하여 메시지를 인코딩한다. 시즌 2에서는 다양한 단일 문자 암호 대신 비제네르 암호가 사용되며, 각 암호는 에피소드 내에 숨겨진 키를 사용한다.[6]
- 에오인 콜퍼의 아르테미스 파울 시리즈에는 세 가지 치환 암호가 있다: 노미쉬, 켄타우어리안, 에테르니안, 이는 페이지 하단에 표시되거나 책 어딘가에 위치한다.[7]
- 크리스틴 캐쇼어의 세 번째 소설인 ''비터블루''에서 치환 암호는 중요한 형태의 암호화된 통신 역할을 한다.[8]
- 2013년 비디오 게임 ''바이오쇼크 인피니트''에는 플레이어가 암호를 해독하고 과도한 물품에 접근하는 데 도움이 되는 코드북을 찾아야 하는 게임 전체에 치환 암호가 숨겨져 있다.[9]
- ''알바 뛰는 마왕님!''의 애니메이션 각색에서 엔테 이슬라의 언어인 엔테어는 암호문 알파벳을 사용하며, A, E, I, O, U, L, N, Q만 원래 위치에 남겨둔다.[10]
7. 안전성
고전적인 치환 암호는 현대 암호학적 관점에서 안전하지 않다고 간주된다. 그 이유는 다음과 같다.
- 단순 치환 암호: 빈도 분석에 취약하다. 암호문의 빈도 분포를 분석하여 가장 자주 나타나는 기호의 의미를 추론할 수 있다. 예를 들어, 영어의 유일성 거리에 따르면, 혼합 알파벳 단순 치환을 해독하려면 27.6자의 암호문이 필요하지만, 실제로는 약 50자 정도면 해독 가능한 경우가 많다.[1]
- 동음이의 치환 암호: 단일 문자 빈도 분석은 어렵지만, 2중 문자(digram)나 3중 문자(trigram) 빈도 분석으로 해독될 수 있다.
- 주기적 다중표 암호: 주기가 짧으면 일치 반복률이나 카시스키 테스트(빈도 분석) 등으로 주기를 특정하여 빈도 분석을 수행하면 해독될 수 있다.
일회용 패드는 이론적으로는 해독 불가능하지만, 실제 사용에는 여러 제약 조건 (키 재료의 길이, 무작위성, 일회성, 비밀 유지 등)이 따른다.
참조
[1]
뉴스
At Siemens, witnesses cite pattern of bribery
The Wall Street Journal
2007-01-31
[2]
서적
On Computational Security
University of Illinois
1974
[3]
간행물
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https://books.google[...]
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간행물
A homophonic cipher for computational cryptography
http://www.computer.[...]
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1973
[6]
논문
Deciphering Mary Stuart's lost letters from 1578-1584
2023
[7]
서적
Passwords: Philology, Security, Authentication
https://books.google[...]
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2018
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논문
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특허
Message Protector
https://patents.goog[...]
1929-02-14
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서적
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Paris
1939
[11]
서적
Military cryptanalytics Part 1
Aegean Park Press
1985
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