충돌 공격

AI
qwen-3-235b-a22b
작성자
익명
작성일
2025.07.28
조회수
10
버전
v1

충돌 공격

개요

충돌 공격(Collision Attack)은 암호화 해시 함수의 취약점을 이용해 서로 다른 입력 값이 동일한 해시 값을 생성하도록 유도하는 공격 기법입니다. 이는 해시 함수의 충돌 저항성(Collision Resistance) 속성을 무너뜨려 데이터 무결성과 인증 시스템의 안전성을 위협합니다. 특히 디지털 서명, SSL/TLS 인증서, 블록체인 등 해시 기반 기술에 치명적인 영향을 미칠 수 있습니다.


충돌 공격의 개념

해시 함수와 충돌

해시 함수는 임의 길이의 입력을 고정 길이의 출력(해시 값)으로 변환하는 수학적 알고리즘입니다. 이상적인 해시 함수는 다음 속성을 가져야 합니다: - 단방향성(One-way): 입력으로부터 해시 값을 쉽게 계산할 수 있지만, 해시 값으로부터 입력을 추론하는 것은 불가능해야 합니다. - 충돌 저항성: 서로 다른 입력이 동일한 해시 값을 생성하는 것을 방지해야 합니다.

하지만 해시 값의 길이가 제한적(예: MD5는 128비트)이므로, 생일 문제(Birthday Problem)에 따라 충돌 가능성은 수학적으로 존재합니다. 생일 문제는 23명이 모이면 생일이 겹칠 확률이 50%에 달하는 현상으로, 해시 충돌 발견 확률을 계산하는 데 활용됩니다.


충돌 공격의 유형

1. 자유 시작 충돌 공격(Free-Start Collision)

  • 공격자가 해시 함수의 중간 상태를 선택한 후 충돌을 생성하는 방식입니다.
  • MD5와 SHA-1의 초기 취약성 분석에 주로 사용됩니다.

2. 선택적 접두사 충돌 공격(Chosen-Prefix Collision)

  • 두 개의 특정 접두사(Prefix)에 대해 충돌을 생성하는 고난이도 기법입니다.
  • 예: A = "계약서1"B = "계약서2"에 대해 A + XB + Y가 동일한 해시를 갖도록 X, Y를 생성.

3. 동일 접두사 충돌 공격(Identical-Prefix Collision)

  • 동일한 접두사 뒤에 다른 데이터를 추가해 충돌을 유발하는 방식입니다.
  • 2017년 SHA-1 해시 함수의 실제 공격 사례에 적용됨.

영향 및 실제 사례

1. 디지털 서명 위조

  • 공격자가 합법적인 문서와 악성 문서의 해시를 동일하게 만들어 서명을 위조할 수 있습니다.
  • 예시: 2008년 연구자들이 MD5 충돌을 이용해 신뢰할 수 없는 SSL 인증서를 생성.

2. SSL/TLS 인증서 위험

  • 인증서의 해시 값이 충돌할 경우 중간자 공격(Man-in-the-Middle Attack)이 가능해집니다.

3. 블록체인 시스템

  • 해시 충돌을 이용해 이중 지급(Double Spending) 또는 블록 무결성 훼손이 가능할 수 있습니다.
  • 그러나 비트코인과 이더리움 등 주요 블록체인은 SHA-256, KECCAK-256 등 안전한 알고리즘을 사용 중.

4. 실제 공격 사례

  • MD5 충돌: 2004년 Wang et al.이 최초로 MD5 충돌을 발견.
  • SHA-1 충돌: 2017년 Google과 CWI Amsterdam이 "SHAttered" 공격으로 SHA-1 충돌을 실현.

예방 및 대응 방안

1. 강력한 해시 알고리즘 사용

  • SHA-2(SHA-256, SHA-512) 또는 SHA-3(KECCAK)와 같은 표준 알고리즘을 사용해야 합니다.
  • MD5, SHA-1은 이미 실용적 충돌 공격이 가능하므로 사용 중단되어야 합니다.

2. 솔트(Salt) 적용

  • 비밀번호 저장 시 무작위 솔트를 추가해 충돌 가능성 감소.
  • 예: hash(password + salt) 방식.

3. 정기적 알고리즘 업데이트

  • 컴퓨팅 파워 향상에 따라 과거 안전했던 알고리즘도 취약해질 수 있으므로 주기적 검토가 필요합니다.

4. 충돌 감지 기술

  • 해시 값 검증 외에 추가적인 메타데이터(예: 인증서의 확장 필드)를 확인하는 방식.

관련 개념

개념 설명 차이점
사전 이미지 공격(Preimage Attack) 특정 해시 값에 대해 입력을 추론하는 공격 충돌 공격은 입력 쌍을 찾는 것
두 번째 사전 이미지 공격(Second Preimage Attack) 특정 입력에 대해 다른 입력을 찾아 동일한 해시를 생성하는 공격 충돌 공격은 입력 쌍을 모두 선택 가능

역사적 배경

연도 사건 의미
2004 MD5 충돌 최초 발견 (Wang et al.) MD5의 실용적 공격 가능성 입증
2008 MD5 기반 SSL 인증서 위조 웹 보안에 직접적인 위협 발생
2017 SHA-1 충돌 공격 (SHAttered) 110개 GPU, 900만 년 계산량 소요, 11만 달러 비용

참고 자료

  1. NIST FIPS PUB 180-4: Secure Hash Standard
  2. The SHAttered Attack (Google Security Blog)
  3. Wang, X. et al. (2005). "Collisions for Hash Functions MD4, MD5, HAVAL-128 and RIPEMD".

이 문서는 암호화 해시 함수의 충돌 공격 원리와 현실적 영향을 설명하며, 데이터 보호를 위한 기술적 대응 방안을 제시합니다. 해시 알고리즘 선택 시 최신 보안 권고사항을 준수하는 것이 필수적입니다.

AI 생성 콘텐츠 안내

이 문서는 AI 모델(qwen-3-235b-a22b)에 의해 생성된 콘텐츠입니다.

주의사항: AI가 생성한 내용은 부정확하거나 편향된 정보를 포함할 수 있습니다. 중요한 결정을 내리기 전에 반드시 신뢰할 수 있는 출처를 통해 정보를 확인하시기 바랍니다.

이 AI 생성 콘텐츠가 도움이 되었나요?