M-94
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.
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고전 암호 -
치환 암호
치환 암호는 평문의 글자를 다른 글자나 기호로 대체하는 암호화 방식으로, 고대부터 사용되었으며 명칭 암호와 동음이의 암호 등의 형태로 발전해 왔고, 현대에는 스포일러 방지 용도로 사용되기도 한다. -
고전 암호 -
카이사르 암호
카이사르 암호는 율리우스 카이사르의 이름에서 유래한 치환 암호 기법으로, 평문의 각 문자를 일정한 거리만큼 떨어진 다른 문자로 대체하여 암호화하며, 현재는 교육용이나 제한적인 용도로 사용된다. -
암호 장비 -
97식 구문인자기
97식 구문인자기는 1937년 일본에서 개발되어 육해군과 외무성에서 사용된 암호기로, 미국에 의해 해독되어 제2차 세계 대전 중 미국의 암호 해독에 중요한 역할을 했다. -
암호 장비 -
SIGSALY
SIGSALY는 제2차 세계 대전 중 벨 연구소에서 개발되어 장거리 전화 통신의 보안을 강화한 음성 암호화 시스템으로, 연합군의 주요 통신 수단으로 활용되며 통신 기술 발전에 기여했다. -
암호 하드웨어 -
SIM 카드
SIM 카드는 이동통신 장치에서 가입자 정보를 저장하고 네트워크를 인증하는 스마트 카드로, 가입자 식별 정보, 인증 정보, 전화번호부 등을 저장하며, 최근에는 내장형 eSIM으로 발전하고 있다. -
암호 하드웨어 -
유비키
유비키는 2007년에 설립된 보안 키 회사로, 다양한 인터페이스와 보안 표준을 지원하며, 보안 강화를 위해 ModHex 문자를 사용하지만, 코드의 폐쇄 소스화 이후 보안 문제가 발생하기도 했다.
2. 원리
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.
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.
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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.
3.1. 구조 및 개발
원래 디자인은 알루미늄 베이스를 사용했다. 윌리엄 F. 프리드먼은 알루미늄 베이스를 제조하는 데 어려움을 겪었다.
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.
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.
3.2. 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. 사용 기관
M-138-A는 미 육군, 해군(CSP-845), 해안경비대, 국무부 등에서 사용되었다. 1935년부터 1941년 또는 1942년까지 육군, 해군, 해병대, 해안경비대, 재무부 및 국무부에서 사용되었으며, 국방부와 국무부가 더 우수한 암호 기계를 사용하기 시작한 후에도 백업 시스템으로 사용되었다.
군대 외에도 국무부와 OSS 등 여러 민간 기관에서도 M-138-A를 사용했다.
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. 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.
4.1. 취약점
M-138-A는 기지 평문 공격에 취약했다. 예를 들어, 동일한 텍스트가 보도 자료에 게재되는 경우 암호 해독이 용이해질 수 있었다. 대사관에서 너무 적은 수의 키와 스트립을 사용했다는 사실도 취약점 중 하나였다.