제퍼슨 디스크
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1. 개요
제퍼슨 디스크는 18세기 후반에 등장한 암호 장치로, 여러 개의 회전하는 디스크에 문자를 배열하여 암호화 및 해독하는 방식이다. 토머스 제퍼슨이 고안했다고 알려져 있지만, 실제 발명자는 불분명하다. 이 장치는 19세기 말 에티엔 바제리스에 의해 재발명되었고, 미국에서 군사용 암호 기계 M-94와 M-138-A의 기반이 되었다. 바제리 실린더는 비교적 강력한 암호 시스템으로 여겨졌으나, 1893년 가에탕 드 비아리스에 의해 해독되었고, 제2차 세계 대전 중에는 독일에서도 해독되었다.
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| 제퍼슨 디스크 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 유형 | 수기식 대환자암호 |
| 발명가 | 토머스 제퍼슨 |
| 발명 연도 | 1790년대 |
| 역사 | |
| 개발 | 1790년대에 토머스 제퍼슨이 개발함. 1795년에서 1803년 사이에 발전 가능성이 있음. |
| 작동 방식 | 36개의 동일한 부품으로 구성된 원통형 장치. 각 부품에는 알파벳이 다른 순서로 배열됨. 메시지를 암호화하려면 발신자는 먼저 메시지를 휠에 입력하고, 그 아래의 다른 행을 암호화된 텍스트로 전송함. 수신자는 동일한 장치를 사용하여 휠을 동일한 순서로 설정하고 암호화된 텍스트를 입력하여 원래 메시지를 찾음. |
| 다른 이름 | 휠 암호 |
| 작동 원리 | |
| 핵심 개념 | 메시지를 암호화하기 위해 발신자는 메시지를 휠에 입력하고, 그 아래의 다른 행을 암호화된 텍스트로 전송함. 수신자는 동일한 장치를 사용하여 휠을 동일한 순서로 설정하고 암호화된 텍스트를 입력하여 원래 메시지를 찾음. |
2. 역사
1914년 파커 히트는 비제네르 장치를 실험하여 나무를 이용해 최초의 시험판을 제작했다. 그는 이 결과를 통신대 사령부에 보냈고, 1917년 조셉 모보르뉴가 이를 정교하게 제작하여 M-94가 탄생했다.[3]
M-94는 축에 끼워진 25개의 알루미늄 디스크로 구성되었다. M-94는 제2차 세계 대전 초기에 미국 육군, 미국 해안경비대, 연방 통신 위원회의 무선 정보부에서 사용되었다. 미 육군은 히트의 처음 설계를 개선하여 "M-138-A"를 만들었는데, 이 기계는 1930년대에 처음 소개되었고, 미국 해군과 미 정부가 제2차 세계 대전에 사용했다. M-138-A는 100개의 스트립을 사용했고, 30개의 암호 형식을 이용할 수 있었다. M-138-A는 미 정부의 최고 보안을 담당했고, 전쟁 기간 동안 불안정한 코드를 사용한 표준 상업 전보 코드는 해독되었다.
1854년 브리스톨 치과 의사 존 H. B. 스웨이트가 "새로운" 암호(비제네르 암호의 변형)를 ''예술 협회 저널''에 제출했을 때, 찰스 배비지는 그의 응답에서 "각각의 둘레에 26개의 문자가 있는, 원통형으로 나란히 놓인 상자 나무 고리"를 사용하는 것을 좋아한다고 언급했다.[10] 그러나 이 설명만으로는 문자가 알파벳 순인지 무작위 순인지 알 수 없다.
2. 1. 초기 고안
18세기 후반, 15세기부터 유럽에서 알려진 다이얼 자물쇠는 에드메 레니에르 라네에 의해 대중화되었으며, 문자 버전은 암호 기계의 기원으로 제안되었다.[3]제퍼슨 디스크와 유사한 최초의 프로토타입은 1786년 스웨덴 남작 F. 그리펜스티에르나에 의해 발명되었지만, 다른 원리로 작동했다. 문자를 문자로 대체하는 대신 57개의 디스크를 사용하여 장치 한쪽에 있는 정리된 공무원이 입력한 문자를, 사무원에게 보이는 장치 반대편의 숫자로 대체했다.[4]
1790년대 어느 시점(정확한 날짜는 불분명함[5])에 토머스 제퍼슨은 현재 그의 이름을 딴 장치를 설명했는데, 휠에는 26개의 문자가 있고 36~48개의 휠이 있으며, 원고에서 그 작동 방식을 설명했다.[6] 그는 이것을 직접 발명했다고 흔히 주장하지만 어떤 증거도 없으며, 제퍼슨 자신도 텍스트에서 그렇게 암시하지 않았다.[7] 이 원고는 1922년(M-94가 서비스를 시작한 지 1년 후, 아래 참조) 대륙 회의를 연구하던 역사학자 에드먼드 C. 버넷에 의해 발견될 때까지 잊혀진 것으로 보인다.[8] 이 장치는 제작된 적이 없는 것으로 보이며,[5] 제퍼슨은 1803년 로버트 패터슨(교육자)으로부터 전치 암호#열 전치에 대한 설명을 받은 후, 이를 더 실용적이라고 생각하여 이 아이디어를 포기했다.[9]
1980년대 초, 미국 국가안보국(NSA)은 박물관을 위해 제퍼슨형의 크고 불완전한 장치(이 기사의 그림 1)를 획득했는데, 35개의 잔여 디스크(원래 40개 중)와 각각 42개의 문자(프랑스 문자 포함)가 있었다.[7] 이것은 19세기의 두 번째 분기로 추정되며, 웨스트버지니아에서 유래했음에도 불구하고 제퍼슨과 관련이 있는지는 불분명하다.[7]
2. 2. 군사용 암호로의 발전
19세기 후반, 에티엔 바제리스는 제퍼슨 디스크와 유사한 장치를 독자적으로 재발명했다.[3] 1914년 파커 히트는 바제리스의 장치를 실험하여 나무를 이용해 최초의 시험판을 제작했다. 그는 이 결과를 통신대 사령부에 보냈고, 1917년 조셉 모보르뉴가 이를 정교하게 제작하여 M-94가 탄생했다.[3]M-94는 축에 끼워진 25개의 알루미늄 디스크로 구성되었다. M-94는 제2차 세계 대전 초기에 미국 육군, 미국 해안 경비대, 연방 통신 위원회의 무선 정보부에서 사용되었다. 미 육군은 히트의 처음 설계를 개선하여 "M-138-A"를 만들었는데, 이 기계는 1930년대에 처음 소개되었고, 미국 해군과 미국 국무부가 제2차 세계 대전에 사용했다. M-138-A는 100개의 스트립을 사용했고, 30개의 암호 형식을 이용할 수 있었다. M-138-A는 미 정부의 최고 보안을 담당했고, 전쟁 기간 동안 불안정한 코드를 사용한 표준 상업 전보 코드는 해독되었다.
3. 작동 방식
제퍼슨 디스크는 여러 개의 원판(디스크)을 회전시켜 메시지를 암호화하고 해독하는 장치이다. 암호화할 때는 디스크를 회전시켜 평문 메시지를 만든 후, 다른 줄을 암호문으로 선택한다. 해독할 때는 디스크를 회전시켜 암호문을 만든 후, 정해진 규칙(예: 특정 줄 아래)에 따라 평문을 찾거나, 의미가 통하는 문장을 찾는다.
3. 1. 암호화 및 해독 과정
앨리스는 메시지를 암호화하기 위해 제퍼슨 디스크를 회전시켜 평문 메시지를 만들고, 그 맞춘 디스크에서 맞는 문장을 찾을 수 있는 줄을 메시지에 넣고, 암호로 정할 다른 줄을 선택한다. 밥은 암호를 풀기 위해 자신이 가지고 있는 실린더의 디스크를 암호문에 포함된 줄로 돌린다. 이 줄을 설정하지 않아도 밥이 암호를 찾을 수는 있지만, 밥이 간단하게 실린더에서 줄을 찾아낼 수 있기 때문에 필요하다.예를 들어, 10개의 디스크로 이루어진 단순한 비제네르 디스크는 다음과 같이 구성된다.
| 1: | < ZWAXJGDLUBVIQHKYPNTCRMOSFE < |
|---|---|
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| 9: | < XPLTDSRFHENYVUBMCQWAOIKZGJ < |
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"열쇠"를 7,9,5,10,1,6,3,8,2,4로 가정하고, 앨리스가 "RETREATNOW"를 밥에게 보내고 싶을 때, 앨리스는 디스크를 다시 배열하고, 열쇠에 의거해서 디스크를 돌려 평문을 넣게 된다. 이 과정은 아래와 같고, 암호문은 공간으로 띄어서 강조했다.
| 7: | < R AFDCE O NJQGWTHSPYBXIZULVKM < |
|---|---|
| 9: | < E NYVUB M CQWAOIKZGJXPLTDSRFH < |
| 5: | < T SGJVD K CPMNZQWXYIHFRLABEUO < |
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| 3: | < T EQGYX P LOCKBDMAIZVRNSJUWFH < |
| 8: | < N OZUTW D CVRJLXKISEFAPMYGHBQ < |
| 2: | < O YHGVS F UWIKPBELNACZDTRXMJQ < |
| 4: | < W AORPL N DVHGFCUKTEBSXQYIZMJ < |
앨리스는 6개의 실린더를 돌려서 평문을 암호로 바꾼다. 이 암호문은 위쪽에 띄어져 있고, 띄어진 것을 보내게 된다.
:OMKEGWPDFN
밥은 암호문을 받고 그는 디스크를 키 배열에 의해서 고치게 되고, 암호문대로 디스크를 돌리고, 그는 암호문의 6줄 밑에서 평문을 발견하게 된다.
3. 2. 구성 요소 (예시)
10개의 디스크로 구성된 단순화된 비제네르 디스크의 예시는 다음과 같다. 각 디스크에는 서로 다른 문자 배열이 새겨져 있으며, 각 디스크는 숫자로 표시된다.| 번호 | 문자 배열 |
|---|---|
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3. 3. 키 배열 및 암호화 예시
10개의 디스크를 사용하는 제퍼슨 디스크의 예시는 다음과 같다. 각 디스크는 숫자로 표시되어 있으며, "unwrapped"라는 줄로 구성되어 있다.| 1: | < ZWAXJGDLUBVIQHKYPNTCRMOSFE < |
|---|---|
| 2: | < KPBELNACZDTRXMJQOYHGVSFUWI < |
| 3: | < BDMAIZVRNSJUWFHTEQGYXPLOCK < |
| 4: | < RPLNDVHGFCUKTEBSXQYIZMJWAO < |
| 5: | < IHFRLABEUOTSGJVDKCPMNZQWXY < |
| 6: | < AMKGHIWPNYCJBFZDRUSLOQXVET < |
| 7: | < GWTHSPYBXIZULVKMRAFDCEONJQ < |
| 8: | < NOZUTWDCVRJLXKISEFAPMYGHBQ < |
| 9: | < XPLTDSRFHENYVUBMCQWAOIKZGJ < |
| 10: | < UDNAJFBOWTGVRSCZQKELMXYIHP < |
키 배열이 7, 9, 5, 10, 1, 6, 3, 8, 2, 4라고 가정하고, "RETREATNOW"라는 평문을 암호화하는 과정은 다음과 같다. 먼저, 디스크를 키 배열에 따라 재배열한다. 그리고 각 디스크를 회전시켜 평문을 만든다.
| 7: | < R AFDCE O NJQGWTHSPYBXIZULVKM < |
|---|---|
| 9: | < E NYVUB M CQWAOIKZGJXPLTDSRFH < |
| 5: | < T SGJVD K CPMNZQWXYIHFRLABEUO < |
| 10: | < R SCZQK E LMXYIHPUDNAJFBOWTGV < |
| 1: | < E ZWAXJ G DLUBVIQHKYPNTCRMOSF < |
| 6: | < A MKGHI W PNYCJBFZDRUSLOQXVET < |
| 3: | < T EQGYX P LOCKBDMAIZVRNSJUWFH < |
| 8: | < N OZUTW D CVRJLXKISEFAPMYGHBQ < |
| 2: | < O YHGVS F UWIKPBELNACZDTRXMJQ < |
| 4: | < W AORPL N DVHGFCUKTEBSXQYIZMJ < |
평문의 6번째 줄을 암호문으로 선택한다. 그 결과 암호문은 "OMKEGWPDFN"이 된다.
암호 해독자는 암호문을 받으면 디스크를 키 배열로 재정렬하고, 암호문대로 디스크를 회전시킨다. 그리고 암호문의 6번째 줄 아래에서 평문을 찾거나, 의미가 있는 문장을 찾는다.
4. 암호 해독
바제리 실린더는 당시에 사용 중인 다른 많은 시스템과 비교하여 강력한 암호 체계였지만, 1893년 프랑스 암호학자 가에탕 드 비아리스에 의해 해독되었다.[11] 또한 1944년에는 독일 외무부의 암호 해독 그룹인 "페르즈 Z S"가 M-138-A를 해독하기도 했다.
4. 1. 강도 및 약점
바제리 실린더는 당시에 사용 중인 다른 많은 시스템과 비교하여 비교적 강력한 시스템이었으며, 프랑스 군사 암호 분석가인 에티엔 바제리스는 이 시스템을 해독 불가능하다고 여겼다고 한다.[11] 그러나 바제리 실린더의 주요 약점 중 하나는 각 디스크의 암호 알파벳에서 평문 문자와 암호문 문자로의 오프셋이 정확히 동일하다는 것이다. 위에 표시된 예에서 이 오프셋은 6글자이다.예를 들어, 만약 한 암호 분석가가 위의 예에 설명된 10개 디스크 바제리 실린더로 암호화된 메시지를 찾아 자신의 실린더를 가지고 있다면, 자신의 실린더에 메시지를 입력하고 메시지를 찾을 때까지 회전시켜 메시지를 해독할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 예시 바제리 실린더의 디스크 배열의 가능한 순열 수는 10! = 3,628,800이다. 이 숫자가 크기 때문에, 디스크 배열에 대한 시행착오 테스트를 손으로 수행하기는 어렵다.
4. 2. 해독 사례
프랑스 암호학자 가에탕 드 비아리스(일명 마르퀴스 가에탕 앙리 레옹 비아리지오 디 레세그노)는 1893년에 바제리 실린더를 해독했다.[11] 1944년에는 독일 외무부의 암호 해독 그룹인 "페르즈 Z S"가 M-138-A를 해독했다.암호 분석가는 자신의 실린더에 메시지를 입력하고 회전시켜 메시지를 찾을 수 있다. 예시로 든 바제리 실린더 디스크 배열의 가능한 순열 수는 10! = 3,628,800이다. 이 숫자는 크기 때문에 디스크 배열에 대한 시행착오 테스트를 손으로 수행하기는 어렵다.
참조
[1]
웹사이트
Wheel Cipher
https://www.monticel[...]
2022-03-19
[2]
서적
Les Chiffres Secrets Dévoilés
https://books.google[...]
Librairie Charpentier et Fasquelle
1901
[3]
논문
The Genesis of the Jefferson/Bazeries Cipher Device
http://www.tandfonli[...]
1981-10
[4]
논문
An Early Cipher Device: Fredrik Gripenstierna's Machine
http://www.tandfonli[...]
2002-04
[5]
서적
The Papers of Thomas Jefferson, Volume 37: 4 March to 30 June 1802
https://books.google[...]
Princeton University Press
1950
[6]
웹사이트
Cipher Machines
https://ciphermachin[...]
2024-01-13
[7]
논문
The Cylinder-Cipher
http://www.tandfonli[...]
1995-10
[8]
서적
Thomas Jefferson: Statesman of Science
Macmillan
1990
[9]
웹사이트
Thomas Jefferson's Codes and Ciphers: II (1790-1803)
http://cryptiana.web[...]
2024-01-09
[10]
서적
Journal of the Royal Society of Arts
https://books.google[...]
Society of Arts
1854
[11]
서적
L'Art de Déchiffrer les Dépêches Secrètes
https://books.google[...]
Gauthier-Villars et Fils
1893
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