📌 먼치 POINT

✅ 3세대 암호의 등장
- 2세대 암호는 송신자와 수신자가 동일한 비밀키를 공유
- 직접 만나지 않고 암호를 전달하기 위해 등장

✅3세대 암호의 작동
- 암호화 과정은 누구나 가능하나, 역과정에는 비밀키가 필수
- 일방향 함수를 사용
- 인터넷 상으로는 시큐어 핸드셰이크라고 명명

✅일상생활 속 3세대 암호
- 무인택배함 시스템
- HTTPS 프로토콜
- 전자서명

2세대 암호의 한계

2세대 암호의 가정은 송신자와 수신자가 동일한 비밀키를 공유하고 있다는 것입니다. 하지만 아마존에서 물건을 구입할 때 신용카드 번호를 암호화해서 보내려면 어떻게 해야 할까요? 아마존과 미리 비밀키를 공유한 적이 없는데 말이죠. 이러한 경우 아마존과 직접 만나야 하는가에 대한 문제가 생깁니다.
1970년대에 인터넷 통신이 발달하기 시작하면서 이런 요구 조건이 생겼습니다. 처음에는 풀 수 없는 문제라고 생각했지만, 수학자들이 이 문제에 도전하면서 새로운 해결책을 만들어냈습니다. 바로 공개키 암호인 3세대 암호입니다.

일방향 함수: 돼지저금통의 원리

3세대 암호를 비유로 설명하면 돼지저금통과 같습니다. 이 저금통에는 아래쪽에 자물쇠가 달려 있어서 열쇠로만 열 수 있습니다. 돼지저금통은 열쇠가 없어도 돈을 넣을 수 있지만, 꺼낼 때는 반드시 열쇠가 필요합니다.
수학적으로는 이를 일방향 함수라고 부릅니다. 암호화라는 과정은 할 수 있지만, 비밀키가 없이는 그 역과정을 할 수 없는 함수입니다. 이 일방향 함수를 만들기 위해서는 풀기 어려운 문제가 있어야 하며, 이를 수학적 난제 혹은 암호학적 난제라고 부릅니다. 

공개키 암호의 작동 원리

실제로 어떻게 작동하는지 아마존 쇼핑을 예로 들어보겠습니다. 먼저 일방향 금고를 제작합니다. 비밀키는 본인만 갖고 있고, 제작된 금고를 인터넷으로 아마존에 전송합니다. 아마존에서는 통신에 사용할 비밀키를 하나 만들어서 이 금고에 넣어 다시 돌려보냅니다.

이 금고를 누구나 중간에서 볼 수 있지만 열 수는 없습니다. 오직 비밀키를 가진 본인만이 금고를 열어 통신 비밀키를 얻을 수 있습니다. 이제 2세대 암호로 돌아가서 안전한 통신을 할 수 있게 됩니다. 이러한 과정을 인터넷에서는 시큐어 핸드셰이크라고 부릅니다. 이때 본인은 일방향 금고를 제작할 때 지니고 있던 개인 키로 금고를 열 수 있게 됩니다. 

일상생활 속 3세대 암호 사례

무인택배함도 일방향 금고의 좋은 예입니다. 각 동호수마다 우편함이 있고, 열쇠는 본인이 갖고 있지만 넣는 사람은 열쇠가 없어도 넣을 수 있습니다. 택배기사가 물건을 집어넣고 동호수를 알려주면, 받을 사람이 미리 설정해둔 비밀번호로 택배함을 열 수 있습니다다만 해당 방식은 타인이 통신을 가로챌 경우 비밀번호가 노출될 수 있다는 단점이 있습니다.

HTTPS 프로토콜

인터넷을 사용할 때 URL 앞에 'HTTPS'가 붙는 것을 본 적이 있을 것입니다. 여기서 'S'는 시큐어 핸드셰이크, 즉 안전한 악수를 했다는 의미입니다. 유튜브나 구글 검색을 할 때도 모든 통신이 암호화되어 전송됩니다.
인터넷 프로토콜에서는 데이터가 직접 목적지로 가는 것이 아니라 중간에 라우터와 스위치 등 여러 통신 장비를 거칩니다. 특히 동일한 네트워크를 사용하는 사람들에게는 물리적으로 통신 내용이 모두 전달되기 때문에, 마음먹고 보려고 하면 다 볼 수 있습니다. HTTPS는 이런 위험으로부터 보호하는 엔드 투 엔드 암호화를 제공합니다.

전자서명

은행의 공인인증서나 금융인증서도 3세대 암호의 일종입니다. 이는 공개키 암호의 반대 버전으로 전자서명이라고 부릅니다. 전자서명을 하는 사람이 비밀키의 소유주가 되고, 검증은 누구나 할 수 있습니다.

마무리하며

3세대 암호는 비대칭 키 암호라고도 불립니다. 누구나 저금통에 돈을 넣을 수 있지만, 빼는 것은 열쇠가 있는 사람만 할 수 있어 양쪽이 대칭적이지 않기 때문입니다. 이는 2세대 암호의 대칭키와 구별되는 핵심적인 차이점입니다.
이처럼 3세대 암호는 인터넷 시대에 꼭 필요한 기술로, 우리가 일상적으로 사용하는 다양한 온라인 서비스의 보안을 책임지고 있습니다.

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CC BY 라이선스 / 교정 SENTENCIFY / 에디터 하윤아