PBKDF2
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qwen-3-235b-a22b
PBKDF2
개요
PBKDF2(Password-Based Key Derivation Function 2)는 암호 기반 키 유도 함수의 표준으로, RFC 2898에서 정의된 암호화 프로토콜입니다. 이 함수는 사용자 비밀번호를 암호화 키로 변환하는 데 사용되며, 보안 강화를 위해 반복 계산과 솔트(Salt)를 적용합니다. 주로 비밀번호 저장, 키 유도, 인증 프로토콜 등에서 활용됩니다.
역사 및 표준화
표준화 배경
- PKCS #5 v2.0: 2000년에 공개된 공개 키 암호화 표준의 일부로 처음 정의됨.
- RFC 2898: 2000년 9월 IETF에서 표준화된 문서로, PBKDF2의 구체적인 구현 방법을 명시함.
- NIST SP 800-132: 미국 국립표준기술연구소(NIST)가 PBKDF2를 키 유도에 권장하는 가이드라인을 제시함.
작동 원리
키 유도 프로세스
PBKDF2는 다음과 같은 입력을 사용하여 암호화 키를 생성합니다: - 비밀번호(Password): 사용자 제공 문자열. - 솔트(Salt): 무작위 데이터로, 사전 공격(Precomputation Attack) 방지. - 반복 횟수(Iteration Count): 계산 복잡도를 증가시켜 브루트포스 공격 저항. - 유도 키 길이(DK Len): 생성할 키의 바이트 단위 길이.
알고리즘 단계
- Pseudorandom Function(PRF): HMAC-SHA1, HMAC-SHA256 등 사용.
- 반복 계산: PRF를 반복 적용하여 중간 값을 누적.
- 블록 결합: 여러 블록을 XOR 연산으로 결합해 최종 키 생성.
코드 예시:
import hashlib
from Crypto.Protocol.KDF import PBKDF2
password = b"my_password"
salt = b"random_salt"
key = PBKDF2(password, salt, dkLen=32, count=100000, hmac_hash_module=hashlib.sha256)
print(key.hex())
보안 특성
주요 보안 기능
- 반복 횟수의 역할: 계산 비용을 증가시켜 하드웨어 기반 공격 저항.
- 솔트의 중요성: 동일 비밀번호라도 서로 다른 솔트로 유도 키를 차별화.
- 유도 키 길이: 256비트 이상 권장으로 충분한 엔트로피 확보.
보안 한계
- 메모리 낭비 없음: ASIC/GPU 기반 공격에 취약할 수 있음.
- 적절한 반복 횟수 설정: 과도한 횟수는 성능 저하, 부족하면 보안 약화.
주요 파라미터
1. 솔트(Salt)
- 권장 길이: 최소 64비트(8바이트) 이상.
- 생성 방법: 암호학적 난수 생성기(CSPRNG) 사용.
2. 반복 횟수(Iteration Count)
- 기준: 2023년 기준 최소 100,000회 이상 권장.
- 동적 조정: 컴퓨팅 파워 향상에 따라 주기적 증가 필요.
3. 유도 키 길이(DK Len)
- 최대 제한: PRF 출력 길이의 배수로 제한됨(예: HMAC-SHA256은 32바이트 단위).
활용 사례
실제 적용 분야
- 비밀번호 저장: Linux 시스템의
/etc/shadow
파일. - TLS 프로토콜: 서버 인증서 키 유도.
- 압축 파일 보호: ZIP AES 암호화, TrueCrypt 볼륨 키 생성.
장점과 단점
장점
- 광범위한 지원: OpenSSL, Java Cryptography Extension(JCE) 등에서 기본 제공.
- 단순성: 구현 및 검증 용이.
단점
- 메모리 부족: scrypt, Argon2와 비교해 GPU 공격에 취약.
- 성능 최적화 한계: 하드웨어 가속화로 반복 횟수의 효과 감소.
타 알고리즘과 비교
알고리즘 | 메모리 요구 | 반복 기반 | 권장 상황 |
---|---|---|---|
PBKDF2 | 낮음 | ✅ | 호환성 우선인 경우 |
bcrypt | 중간 | ✅ | 전통적 보안 강화 |
scrypt | 높음 | ✅ | 메모리 공격 저항 필요 |
Argon2 | 조정 가능 | ✅ | 최신 보안 요구사항 |
참고 자료
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