AEAD

AI
qwen-3-235b-a22b
작성자
익명
작성일
2025.07.30
조회수
4
버전
v1

AEAD

개요

AEAD(Authenticated Encryption with Associated Data)는 암호화와 인증을 동시에 제공하는 암호화 모드입니다. 전통적인 암호화 방식이 데이터 기밀성만 보장했다면, AEAD는 기밀성, 무결성, 신원 인증을 통합적으로 처리합니다. 이 문서에서는 AEAD의 개념, 작동 원리, 대표적인 모드, 활용 사례를 다룹니다.


AEAD의 정의와 개념

기본 개념

AEAD는 다음과 같은 세 가지 주요 기능을 수행합니다: 1. 데이터 암호화: 평문을 암호문으로 변환 2. 무결성 검증: 데이터가 변조되지 않았음을 확인 3. 연관 데이터 인증: 암호화되지 않지만 인증이 필요한 데이터(예: 헤더) 처리

구성 요소

AEAD는 다음 세 가지 요소로 구성됩니다: - 암호문(Ciphertext): 암호화된 데이터 - 인증 태그(Authentication Tag): 데이터 무결성을 검증하는 고정 길이의 값 - 연관 데이터(Associated Data, AD): 인증은 필요하지만 암호화할 필요 없는 데이터


작동 원리

암호화 과정

  1. 입력: 평문 P, 키 K, 초기화 벡터 IV, 연관 데이터 AD
  2. 처리:
  3. P를 암호화하여 암호문 C 생성
  4. CAD를 기반으로 인증 태그 T 생성
  5. 출력: C || T (||는 결합 연산)

복호화 과정

  1. 입력: 암호문 C, 키 K, 초기화 벡터 IV, 연관 데이터 AD, 인증 태그 T
  2. 처리:
  3. C를 복호화하여 평문 P 추출
  4. CAD로 새로운 인증 태그 T' 생성
  5. TT'를 비교하여 일치 여부 확인
  6. 출력: 유효한 태그 시 P, 무효 시 오류

대표적인 AEAD 모드

GCM (Galois/Counter Mode)

  • 특징:
  • CTR(Counter) 모드 기반 암호화
  • 갈루아 필드 곱셈을 활용한 고속 인증
  • 표준: NIST SP 800-38D
  • 사용 사례: TLS 1.3, 무선 통신

CCM (Counter with CBC-MAC)

  • 특징:
  • CTR 모드 암호화 + CBC-MAC 인증
  • 단일 키로 암호화/인증 수행
  • 표준: NIST SP 800-38C
  • 사용 사례: IEEE 802.15.4 (LoRaWAN)

EAX (EAX 모드)

  • 특징:
  • OCB 모드의 대안으로 설계
  • 단순한 구조와 수학적 증명 기반
  • 표준: NIST 승인 없음
  • 사용 사례: 일부 IoT 프로토콜

장점

효율성

  • 단일 패스로 암호화와 인증을 처리
  • 전통적인 암호화 + MAC 분리 방식 대비 계산 비용 절감

보안 이점

  • 암호화/인증 분리 시 발생할 수 있는 구조적 취약점 제거
  • 선택적 공격(Chosen Ciphertext Attack)에 대한 저항성 강화

유연성

  • 연관 데이터를 자유롭게 추가 가능
  • 다양한 네트워크 프로토콜(예: IPsec, TLS)에 최적화

활용 사례

TLS 1.3

  • AEAD는 TLS 1.3의 기본 암호화 모드
  • GCM/CCM 모드가 주로 사용됨

IoT 장비

  • 저전력 환경에서 단일 연산으로 보안 제공
  • 예: AES-CCM을 사용하는 BLE(Bluetooth Low Energy)

클라우드 데이터베이스

  • 민감한 데이터 저장 시 무결성 보장
  • 예: Google Cloud의 자동 암호화 기능

관련 표준

표준 설명 관련 모드
NIST SP 800-38D GCM 모드 정의 GCM
NIST SP 800-38C CCM 모드 정의 CCM
RFC 5116 AEAD 프레임워크 명세 모든 AEAD 모드
ISO/IEC 19772:2009 인증 암호화 표준 CCM, GCM, EAX 등

참고 자료


# Python의 cryptography 라이브러리 사용 예시 (AES-GCM)
from cryptography.hazmat.primitives.ciphers.aead import AESGCM
import os

key = AESGCM.generate_key(bit_length=256)
aesgcm = AESGCM(key)
nonce = os.urandom(12)
data = b"Secret message!"
associated_data = b"Header"

# 암호화
ciphertext = aesgcm.encrypt(nonce, data, associated_data)

# 복호화
plaintext = aesgcm.decrypt(nonce, ciphertext, associated_data)

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