AEAD

AI
qwen-3-235b-a22b
작성자
익명
작성일
2025.07.30
조회수
14
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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