오늘 끝나면
에니그마
- ✓에니그마의 핵심 문제를 한 문장으로 설명한다
- ✓오른쪽 실습에서 에니그마이 어떻게 움직이는지 관찰한다
- ✓다음 강의와 이어지는 한계를 말할 수 있다
실습 미션
기계 암호와 2차대전 — 튜링이 깬 그 암호 이 문장이 실제로 무슨 뜻인지 실습에서 한 번 손으로 확인한다.
성공 조건
- □실습의 기본값을 먼저 관찰
- □입력값이나 모드를 한 번 이상 바꿔 결과 비교
- □왜 결과가 바뀌었는지 한 문장으로 설명
암호 & 보안 · 04
에니그마
기계가 된 암호
에니그마는 2차대전 독일의 암호기계임.
키를 칠 때마다 안에서 회로가 한 칸씩 돎.
그래서 같은 글자도 매번 다르게 암호화됨.
시저는 한 칸, 에니그마는 매번
시저 암호는 알파벳을 딱 한 칸 밀었음.
A→D, B→E… 규칙이 처음부터 끝까지 똑같음. 그래서 약함.
규칙이 고정이면 패턴이 남음.
가장 자주 나오는 글자를 찾아 거꾸로 맞추면 풀림. 이게 어제 배운 빈도분석임.
에니그마는 발상을 뒤집음. 한 글자 칠 때마다 미는 양을 바꿈.
그래서 같은 A라도 첫 번째 A와 두 번째 A가 다른 글자로 나옴.
규칙이 같음 → 패턴 남음
규칙이 돎 → 패턴 사라짐
로터를 겹치면 치환표가 돈다
핵심 부품은 로터임. 알파벳을 마구 섞어놓은 톱니바퀴임.
한 면으로 글자가 들어가면 배선을 타고 다른 글자로 나옴.
여기까진 그냥 치환표임.
근데 글자 하나 칠 때마다 톱니가 한 칸 돎.
톱니가 돌면 배선이 통째로 어긋나, 치환표 자체가 매번 바뀜.
로터를 여러 개 겹치면 더 심해짐.
첫 로터가 한 바퀴 돌면 둘째 로터가 한 칸 돎. 주행거리계처럼.
그래서 같은 키를 또 만나려면 어마어마하게 쳐야 함.
한 글자 치면 톱니가 한 칸 ↻ — 배선이 어긋나 표가 바뀜
같은 글자, 다른 출력 — 직접 해보셈
말로 들으면 긴가민가함. 그래서 직접 눌러봄.
오른쪽은 로터 2개짜리 미니 에니그마임. 글자는 8개로 줄임.
같은 글자를 두 번 연속 눌러 보셈.
칠 때마다 로터가 한 칸씩 도는 게 보임. 출력도 매번 달라짐.
빈도분석이 노릴 패턴이 사라짐.
위의 시작 위치를 바꾸면 암호 전체가 달라짐.
이게 독일군이 매일 바꾸던 오늘의 키임.
같은 키로 맞춰야만 상대가 풀 수 있음.
위 글자를 눌러 보셈. 같은 글자를 두 번 눌러도 출력이 달라지는 걸 보게 됨.
경우의 수가 천문학적
왜 그렇게 안 풀렸나? 키의 경우의 수가 너무 많아서임.
로터 시작 위치만 따져도 (글자 수)로터 수로 늘어남.
거기에 로터 끼우는 순서, 배선판까지 곱함.
실제 에니그마는 경우의 수가 천억의 천억 배 수준이 됨.
사람이 손으로 하나씩 시도하면 우주 나이로도 모자람.
그래서 독일은 안전하다고 믿었음.
근데 사람이 못 한다고 기계도 못 하는 건 아니었음.
| 로터 시작 위치 | 26 × 26 × 26= 17,576 |
| 로터 끼우는 순서 | × 605개 중 3개 배치 |
| 배선판(plugboard) | × 150조+선 바꿔 꽂기 |
튜링: 기계 암호는 기계로 깬다
앨런 튜링의 발상이 결정적이었음. 기계가 만든 암호는, 기계로 깨면 된다는 것임.
튜링 팀은 봄베(Bombe)라는 기계를 만듦.
사람이 평생 걸릴 경우의 수를 지치지도 않고 빠르게 훑음.
“날씨” 같은 매일 반복되는 단어를 단서로 후보를 확 줄였음.
이게 컴퓨터의 씨앗임.
반복 계산을 기계에 떠넘긴다는 이 아이디어가 현대 컴퓨터로 자람.
암호와 컴퓨터는 이때부터 한 몸으로 굴러옴.
Q. 에니그마가 시저보다 강한 결정적 이유는?
글자마다 치환 규칙이 바뀌기 때문임.시저는 끝까지 같은 한 칸이라 패턴이 남음.
에니그마는 칠 때마다 로터가 돌아 치환표가 매번 달라짐.
그러면 자주 쓰는 글자도 매번 다른 글자로 흩어져 빈도가 고르게 퍼짐 → 단순 빈도분석이 안 통함.
우주 나이로도 부족
컴퓨터의 씨앗