M-94
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1. 개요
M-94는 25개의 알루미늄 원반을 사용하여 메시지를 암호화하는 수동 암호화 장치이다. 각 원반에는 로마 알파벳 26자가 무작위 순서로 배열되어 있으며, 원반의 순서가 암호 키를 구성한다. M-94는 1795년 토머스 제퍼슨이 발명한 휠 암호의 변형으로, 제2차 세계 대전 중에는 M-138-A 스트립 암호 기계로 발전하여 사용되었다. M-94와 M-138-A는 기지 평문 공격과 같은 취약점으로 인해 시간이 지나면서 더 안전한 시스템으로 대체되었다.
M-94/CSP-488 장치는 4.5인치 길이의 막대에 부착된 25개의 알루미늄 원반으로 구성된다. 각 원반에는 로마 알파벳 26자가 무작위 순서로 배열되어 있으며, 17번째 원반은 예외적으로 "ARMY OF THE US"로 시작한다. 각 휠은 서로 다른 알파벳 배열을 가지며, 식별 번호와 문자가 찍혀 있다. 휠은 "A" 다음 문자에 따라 "B 1"에서 "Z 25"까지 식별된다. 이 원반들은 막대에 어떤 순서로든 조립할 수 있으며, 이 순서가 암호화 키가 된다.
2. 원리
이 원리는 1795년 토머스 제퍼슨이 "휠 암호"를 통해 처음 고안했지만 널리 알려지지 않았고, 한 세기 후 에티엔 바제리스에 의해 독립적으로 재발명되었다.
2. 1. 작동 방식
메시지는 한 번에 25자씩 암호화된다. 휠을 개별적으로 돌려, 작업자는 메시지의 문자를 수평으로 정렬했다. 그런 다음, 실린더 둘레의 나머지 선 중 하나를 암호문으로 전송했다. 해독하려면, 한 줄이 25개의 암호문 블록과 일치할 때까지 휠을 돌렸다. 평문은 다른 줄 중 하나에 나타나며, "읽기"가 가능한 유일한 줄이므로 쉽게 시각적으로 찾을 수 있었다.
2. 2. 키 공간
M-94는 25개의 알루미늄 원반으로 구성되어 있으며, 각 원반에는 로마 알파벳 26자가 무작위 순서로 배열되어 있다. 이 원반들은 막대에 어떤 순서로든 조립될 수 있으며, 이 순서가 키를 구성한다. 가능한 키는 25! (25 계승) = 15,511,210,043,330,985,984,000,000 (15셉틸리온 이상)개이며, 이는 약 84비트 키 크기로 표현할 수 있다.
3. M-138-A
M-138-A는 M-94/CSP-488의 확장된 형태로, 제2차 세계 대전 중 미국 육군, 해군(CSP-845), 해안 경비대 및 국무부에서 사용되었다. 이 장치는 수백 개의 판지 스트립을 사용했는데, 각 스트립에는 두 번 반복되는 무작위 알파벳이 포함되어 있어 프레임 안에서 앞뒤로 슬라이드할 수 있었다. 각 암호 세션마다 30개의 스트립이 선택되었다. M-138-A는 적절한 스트립이 제공되면 M-94와 상호 운용될 수 있었다.
M-138-A는 이론적으로는 강력한 암호 체계였지만, 실제 사용 과정에서 많은 실수가 발생하여 암호 체계가 손상되었고, 여러 추축국들이 이를 해독할 수 있게 되었다.[3]
3. 1. 구조 및 개발
원래 디자인은 알루미늄 베이스를 사용했다. 윌리엄 F. 프리드먼은 알루미늄 베이스를 제조하는 데 어려움을 겪었다.[2]
프리드먼의 설명에 따르면, 육군과 해군 암호학자들은 M-94 장치의 알파벳을 고정식이 아닌 가변식으로 만들면 암호 보안이 크게 향상될 것이라는 점을 곧 인식했다. 이 원칙에 따라 미군 양쪽에서 실용적인 기기를 개발하기 위한 노력이 시작되었다. 육군이 채택한 최종 형태는 M-138-A 스트립 암호 장치였다. 이 장치는 가장자리가 튀어나온 채널이 있는 알루미늄 베이스를 사용하여 채널 내에서 쉽게 슬라이드할 수 있는 알파벳의 판지 스트립을 고정했다. 알루미늄 홈 장치를 대량으로 만들 수 있는 회사를 찾는 데 실패한 후, 엘리자베스 스미스 프리드먼이 여성 특유의 책략과 감언이설로 한 회사가 미국 해안 경비대를 위해 만들도록 설득했다. 이렇게 압출 공정으로 만들어진 스트립 암호 장치의 첫 번째 모델이 등장했고, 미 육군은 부서 간 및 부부 간 협력을 통해 M-138-A 스트립 암호 장치를 대량으로 개발하고 생산하는 것이 실용적이라는 것을 알게 되었다. 이 장치는 1935년부터 1941년 또는 1942년까지 육군, 해군, 해병대, 해안 경비대, 재무부 및 국무부에서 사용되었다. 또한 국방부와 국무부가 더 빠르고 보안성이 뛰어난 암호 기계를 사용하기 시작한 후에도 백업 시스템으로 사용되었다.[2]
제2차 세계 대전 초기에는 알루미늄이 부족하여 스트립 암호 베이스를 플라스틱이나 마호가니로 만들려는 시도가 있었지만 제한적인 성공만 거두었다. 1943년 가을에 알루미늄을 다시 사용할 수 있게 되었다.[3]
3. 2. 재료 문제
제2차 세계 대전 초기에 알루미늄이 부족하여 스트립 암호 베이스를 플라스틱이나 마호가니로 만들려는 시도가 있었으나 성공은 제한적이었다. 1943년 가을에 알루미늄을 다시 사용할 수 있게 되었다.[3]
3. 3. 사용 기관
M-138-A는 미 육군, 해군(CSP-845), 해안경비대, 국무부 등에서 사용되었다.[2] 1935년부터 1941년 또는 1942년까지 육군, 해군, 해병대, 해안경비대, 재무부 및 국무부에서 사용되었으며, 국방부와 국무부가 더 우수한 암호 기계를 사용하기 시작한 후에도 백업 시스템으로 사용되었다.[2]
군대 외에도 국무부와 OSS 등 여러 민간 기관에서도 M-138-A를 사용했다.[3]
4. 암호 해독
고전 암호와 마찬가지로, 스트립 암호는 충분한 암호문을 확보하면 해독될 수 있었다. 그러나 이는 시간과 전문 기술을 필요로 했기 때문에, M-94는 제2차 세계 대전 초기에 "전술 암호"로 사용하기에 충분했다.[1] M-138-A는 새로운 알파벳이 있는 스트립을 정기적으로 발급할 수 있었기 때문에 더 강력했다. SIGABA와 같은 더 안전한 시스템도 있었지만, 미국이 1943년 초에 자국의 스트립이 손상되었다는 사실을 알게 될 때까지는 사용되지 않았다.[2][1]
4. 1. 취약점
M-138-A는 기지 평문 공격에 취약했다. 예를 들어, 동일한 텍스트가 보도 자료에 게재되는 경우 암호 해독이 용이해질 수 있었다.[2] 대사관에서 너무 적은 수의 키와 스트립을 사용했다는 사실도 취약점 중 하나였다.4. 2. 대체
M-94와 M-138-A는 더 안전한 SIGABA 등의 시스템과 M-209 기계식 로터 머신으로 대체되었다.[2][1]4. 3. 추축국의 해독
고전 암호와 마찬가지로, 스트립 암호는 충분한 암호문이 확보되면 해독될 수 있었다. 그러나 이는 시간과 전문 기술을 필요로 했기 때문에, M-94는 제2차 세계 대전 초기에 "전술 암호"로 사용하기에 충분했다.[1]
추축국은 M-138-A 시스템을 물리적으로 획득하는 것 외에도, 기지 평문 공격(예: 동일한 텍스트가 보도 자료에 게재된 경우)에 대한 취약점을 이용하거나, 대사관에서 너무 적은 키와 스트립을 사용했다는 점을 이용해 암호를 해독했다.
참조
[1]
웹사이트
M-94 Cipher Device
https://www.spymuseu[...]
2023-02-14
[2]
웹사이트
Six Lectures on Cryptology
https://www.nsa.gov/[...]
National Cryptology School, U.S. National Security Agency, declassified 1977, 1984
1965
[3]
문서
Display text at National Cryptologic Museum
[4]
웹인용
M-94 Cipher Device
https://www.spymuseu[...]
2023-02-14
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