AES 알고리즘

AES 알고리즘

AES(Advanced Encryption Standard)는 대칭 키 암호화 알고리즘으로, 데이터를 빠르고 안전하게 암호화하는 데 널리 사용됩니다. AES는 미국 국가표준기술연구소(NIST)에 의해 2001년에 표준으로 채택되었으며, 현재 가장 많이 사용되는 암호화 알고리즘 중 하나입니다. AES는 특히 성능이 뛰어나고 보안성이 강해 여러 분야에서 널리 사용됩니다.

AES의 특징

1. 대칭 키 암호화:
   • AES는 대칭 키 암호화 알고리즘입니다. 이는 동일한 키를 사용하여 데이터를 암호화하고 복호화하는 방식입니다. 이 때문에 AES를 사용하는 양측이 동일한 암호화 키를 공유해야 합니다.
2. 블록 암호:
   • AES는 블록 암호로, 데이터를 고정된 크기(128비트)의 블록으로 나누어 처리합니다. 즉, 데이터를 128비트씩 암호화하며, 만약 데이터가 블록 크기에 맞지 않으면 패딩(padding) 기법을 사용하여 채워집니다.
3. 키 길이: AES는 세 가지 키 길이를 지원하며, 이로 인해 보안성과 성능에 차이가 있습니다.
   • AES-128: 128비트 키 사용
   • AES-192: 192비트 키 사용
   • AES-256: 256비트 키 사용 키 길이가 길어질수록 보안 수준이 높아지지만, 암호화 및 복호화 과정에서 약간의 성능 저하가 발생할 수 있습니다.
4. 라운드 수: AES는 키 길이에 따라 암호화 과정에서 수행되는 라운드 수가 달라집니다. 라운드는 각 블록을 변형시키기 위한 반복적인 단계입니다.
   • AES-128: 10라운드
   • AES-192: 12라운드
   • AES-256: 14라운드

AES 암호화 과정

AES는 4가지 주요 변환을 통해 각 블록을 암호화합니다.

1. SubBytes (바이트 치환):
   • 각 바이트를 S-Box(Substitution Box)를 통해 다른 값으로 치환하는 과정입니다. 이 단계는 AES의 비선형성을 제공하며, 암호를 풀기 어렵게 만듭니다.
2. ShiftRows (행 변환):
   • 블록의 각 행을 일정한 위치만큼 왼쪽으로 이동시키는 과정입니다. 이를 통해 데이터가 혼합되고 패턴을 숨깁니다.
3. MixColumns (열 혼합):
   • 각 열에 수학적 변환을 적용하여 열 안의 데이터를 서로 섞습니다. 이를 통해 데이터가 더 분산되고 난독화됩니다.
   • 마지막 라운드에서는 MixColumns 변환이 적용되지 않습니다.
4. AddRoundKey (라운드 키 추가):
   • 각 블록에 해당 라운드의 키를 XOR 연산을 통해 결합합니다. 이 단계는 데이터와 암호화 키를 결합하여 보안을 강화하는 역할을 합니다.

이러한 4가지 변환이 여러 라운드에 걸쳐 반복되어 암호화가 진행됩니다. 각 라운드에서는 암호화의 복잡성을 증가시켜 보안성을 높입니다.

AES의 장점

1. 강력한 보안: AES는 현재로서는 실질적으로 깨기 어려운 알고리즘으로 간주됩니다. 특히 AES-256은 매우 높은 보안 수준을 제공하여 금융, 정부, 군사 등에서 사용됩니다.
2. 효율성: AES는 하드웨어와 소프트웨어 모두에서 매우 효율적으로 동작합니다. 특히 병렬 처리에 최적화되어 있어, 현대 컴퓨터에서 빠르게 암호화 및 복호화를 수행할 수 있습니다.
3. 넓은 적용 범위: AES는 다양한 프로토콜과 시스템에서 널리 사용됩니다. 예를 들어, HTTPS, Wi-Fi 보안(WPA2), 파일 암호화(예: BitLocker), VPN, 모바일 기기의 암호화 등에서 AES가 핵심 역할을 합니다.

AES의 활용 예

• 데이터 전송 보호: 인터넷을 통해 민감한 데이터를 전송할 때 AES를 사용하여 암호화함으로써 데이터가 중간에서 탈취되더라도 해독할 수 없게 만듭니다.
• 파일 및 디스크 암호화: 하드 드라이브 또는 특정 파일을 AES로 암호화하여 물리적 도난이나 부정 접근을 방지합니다.
• 네트워크 보안: AES는 WPA2와 같은 네트워크 보안 프로토콜에서 사용되어 Wi-Fi 연결의 보안을 유지합니다.

결론

AES는 속도, 보안, 효율성 면에서 매우 뛰어난 대칭 키 암호화 알고리즘입니다. 특히, AES-128, AES-192, AES-256의 다양한 키 길이를 지원함으로써 다양한 보안 요구사항을 충족할 수 있습니다. 현재로서는 AES는 실질적으로 안전한 알고리즘으로 간주되며, 다양한 분야에서 필수적인 암호화 기술로 사용되고 있습니다.