[정보보안] Block cipher Modes(ECB, CBC, CTR) 이란?

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Plain text는 여러개의 블럭으로 나누어져있다.

블럭이 128비트라고 하면 각각의 블럭으로 암호화 하는 방식에 대해서는 DES, TripleDES, AES를 통해 알 수 있다.

블럭을 독립적으로 암호화 한다면, 보안에 취약하기 때문에 해결하는 방식이 필요하다.

각각의 블럭마다 새로운 key를 사용하면 key가 너무 많아진다. (좋은 방식이 아님)

각각의 블럭을 같은 key로 독립적으로 암호화하는 방식은 보안상으로 취약하다.

=> 암호화를 이전 블록에 의존하도록 만드는 방식은 좀더 안전한 방식이 될 수 있다. (Chain을 형성) - CBC방식

=> 크기가 블럭보다 작아서 잘린 블럭은 128비트로 인위적으로 채워서 만든다.

1. Electronic Codebook (ECB) Mode

- 각각의 블럭을 독립적으로 암호화 하는 방식

- 치명적 약점 존재

- 모든 블록이 같은 암호화 키를 사용하여 보안에 취약하다.

# 이런식으로 K가 다 같음.

Encrypt Decrypt
C0 = E(P0, K), P0 = D(C0, K),
C1 = E(P1, K), P1 = D(C1, K),
C2 = E(P2, K),… P2 = D(C2, K),…

이미지를 암호화 한 경우 동일한 곳에 동일하게 암호화되므로 형체가 나오게 된다.

2. Cipher Block Chaining (CBC) Mode

- 많이 사용됨.

- ECB Mode보다 더 안전하고 추가적인 작업이 거의 들어가지 않는다.

- 블럭을 체인으로 묶는 방식

- 처음에 초기화 백터가 사용됨(IV)

- ciphertext가 동일하게 나오지 않음

- 체인을 형성했어도 문제가 생겨도 두개에서 영향을 주고 에러 전파가 안됨.

# 이런식으로 Chain을 형성한다.
# 이전 ciphertext block이 사용됨.

Encryption Decryption
C0 = E(IV XOR P0, K), P0 = IV XOR D(C0, K),
C1 = E(C0 XOR P1, K), P1 = C0 XOR D(C1, K),
C2 = E(C1 XOR P2, K),… P2 = C1 XOR D(C2, K),…

3. Counter Mode (CTR) Mode

- 1씩 증가하는 counter와 nonce가 있음.

- 랜덤 액세스에 효율적이다. (CBC도 chain이지만 랜덤 엑세스할 수 있다.)

# 암호화 한뒤 P와 C를 Xor시킨다.

Encryption Decryption
C0 = P0 XOR E(IV, K), P0 = C0 XOR E(IV, K),
C1 = P1 XOR E(IV+1, K), P1 = C1 XOR E(IV+1, K),
C2 = P2 XOR E(IV+2, K),… P2 = C2 XOR E(IV+2, K),…

결론

CBC mode에 AES를 적용해서 암호화가 많이 이루어짐

실제 개발에서 라이브러리를 사용해서 암호화를 구현하면된다.

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