🤔 님은 방탈출 좋아하시나요?

2021. 9. 14.

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해킹 알려줄게

7화: Classical Cipher

안녕하세요! 😃 암호로 돌아온 해킹 알려줄게 입니다.

많은 사람이 암호는 수학도 잘 알아야 하고, 무슨 소리인지도 모르겠다고 별로 안 좋아하는 것 같아요. 😓

혹시 그럼 방탈출은 좋아하시나요? 저는 매우 좋아하는데요.

한 번은 이런 문제가 나왔어요. 같이 한번 풀어봅시다. 😆

뭘까요? 이것만 보고 이게 뭔지 아시는 분도 있을거에요. 이게 뭐지..? 하는 도중에 옆에 이런 힌트도 있네요!

이제는 눈치채신 분도 많을 것 같아요! 🙂 아직 잘 모르겠다면 설명해드릴게요.

자세히 보면 우리에 돼지가 들어가 있는 것처럼 보이시나요? 사실 이건 '돼지 우리 암호(Pigpen Cipher)'라고 알려져 있는 암호에요. 🐷
외계인 글씨처럼 보이는 각 문자는 하나의 알파벳으로 치환할 수 있습니다. 모두 치환하면 'HACKYBOIZ' 가 숨겨져 있었어요! 🐥

기본적으로는 해독표에는 A부터 Z까지 차례대로 있지만, 위에 예시처럼 알파벳 순서를 바꾸어서 또 다른 치환을 사용할 수도 있어요. 물론 그렇다면 보내는 사람도, 받는 사람도 같은 해독표를 가지고 있어야겠네요.

이 글을 처음 작성할 때만 해도 옆에서 '너 이거 대탈출에서 나온 거지!!' 했을 때 '아니야! 안 나왔어!' 라고 했는데(대탈출 매주 챙겨보는 사람) 나와버리고 말았습니다. 🤓

티빙 대탈출4 8화

노트북의 암호를 잊지 않기 위해 다음과 같은 표시를 해두었다. 암호를 맞혀라!

흠 근데 해독표를 가지고 있어야 풀 수 있을 텐데요? 🤔

힌트를 보니 '숫자 키패드'라고 알려주세요.

힌트를 본 뒤 바로 노트북으로 직진 후 짧은 시간 내에 바로 정답을 맞히더라고요. 물론 저도 같이 보던 언니한테 아는 척 좀 했죠. 😎

이처럼 어떠한 자료를 이해할 수 없게 만들어 자료의 기밀성(confidentiality)을 보장하는 것을 암호화(encryption)라고 합니다.

현대에는 굉장히 복잡하고 많은 암호화 알고리즘이 있지만, 컴퓨터가 없는 고전의 암호는 비트가 아닌 문자를 다루는 암호에요. 대부분 각 글자를 어떤 글자로 바꾸는 치환(Permutation) 방식을 사용합니다.

그만큼 비교적 간단하다고 할 수 있죠! 하지만 그만큼 간단하게 복호화할 수 있답니다. 🤓

아, 한 가지 더 말하자면 치환은 각 항목에 고유한 역원(inverse)이 존재해야 해요. A, B, C, D를 B, C, D, E로 바꿀 수 있지만, B, B, D, E로는 바꿀 수 없습니다. 왜냐면 암호문의 E는 D로 복호화할 수 있지만, B는 어떤 문자로 복호화해야 할까요? A? B? 😑

어디가서 아는 척 하려면 최소한 이건 알아야 한다! 하는 몇 가지 매우 간단한 고전 암호와, 빈도 분석에 대해 알려드릴게요. 😗

물론 아는 척이 안 통할 수도 있습니다..

1. 시저 암호(Caesar Cipher), 카이사르 암호(Caesar cipher)

가장 대표적인 고전 암호는 시저 암호입니다. 카이사르 암호라고도 하죠.

각 알파벳을 세 자리씩 뒤로 순환 이동하는 방법이에요. A는 D, B는 E, C는 F... 엄청 간단하죠! 😃

당연히 원래의 내용을 알아내는 것도 엄청 간단하겠네요. 세 자리씩 앞으로 이동하면 되겠어요. D는 A, E는 B, F는 C로 바로 복호화할 수 있습니다.

그렇다면 3이 아니라 다른 숫자는요? 🙄 라고 한다면 해봤자 알파벳은 26개라서 한 자리씩 이동부터 쭈욱 한다면 결국 손쉽게 알아낼 수 있어요.

그리고 또 하나, 13번 순환이동하는 암호를 특별히 ROT13이라고 부른답니다.

2. 비제네르 암호(Vigenère Cipher)

다음은 비제네르 암호입니다. 시저 암호와 순환 이동을 하는 것은 같지만 키로 정의되는 값들만큼 이동합니다.

평문이 THEY ENJOY THE CAR이고, 키가 ABC라고 정했어요. 그러면 T는 한 글자 이동해서 U, H는 두 글자 이동해서 J, E는 세 글자 이동해서 H, Y는 다시 한 글자 이동해서 Z... 이렇게 암호화 하게 됩니다.

암호문은 UJHZGQKQBUJHDCU로 만들어집니다. 그렇다면 비제네르 암호는 어떻게 깰 수 있을까요?

일단, 시저 암호와 달리 비제네르는 키가 추가되었는데 암호문만 가지고 키의 길이를 추측할 수 있을까요?

암호문을 잘 보면 UJHZGQKQBUJHDCU에서 UJH가 두 번 나왔어요. 🤔 그렇다면 UJHZGQKQB까지 9글자 이후 키가 종료되고, 다음부터 다시 동일한 키로 UJH로 암호화된 것일 수 있겠네요. 9뿐만 아니라 9의 약수인 3도 키 길이의 후보로 추측할 수 있어요. 그럼, 키의 길이는 3 또는 9이다!

근데 생각할 수 있는 또 한 가지, 저렇게 UJH가 반복된다면 혹시 저 세 글자가 영어에서 흔히 사용되는 THE 아닐까? 하면 키를 ABC로 추측할 수 있어요. 그럼 게임 끝이네요. 🙄

3. 빈도 분석

여기서 빈도 분석에 대해서 더 설명해드릴게요. 만약 키의 길이를 알고 있다면 빈도 분석을 통해 키를 추측할 수 있답니다!

키가 세 글자라는 것을 알아낸다면 세 글자씩 끊어서 UZKUD(UJHZGQKQBUJHDCU), JGQJC, HQBHU는 각각 같은 문자로 암호화되었어요.

사람들은 "같은 글자로 암호화된 것끼리 모아서 빈도 분석했을 때 g가 제일 많이 나온다면 이 g는 영어의 가장 많이 사용되는 글자를 암호화 한 것이 아닐까? 🤔" 라고 생각하게 됩니다.

그럼 영어에서 가장 많이 사용되는 글자는 뭘까요?

영문자의 출현빈도

정답은 e입니다. e, t, a, o, i 순으로 가장 많이 사용되네요. 만약 암호문을 빈도 분석했을 때 g가 제일 많이 나온다면 e를 암호화했을 때 g라고 가정하고, e에서 g까지 뒤로 두 자리 이동을 했으므로 다른 알파벳도 앞으로 두 자리씩 이동하면 평문을 구할 수 있어요.