공개 키 암호 방식이란 무엇인가요?

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공개 키 암호 방식이란 무엇인가요?
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비대칭 암호 방식이라고도 하는 공개 키 암호 방식은 대칭 암호 방식에서 사용되는 단일 키와 달리 개인 키와 공용 키를 모두 사용하는 체계입니다. 키 쌍을 통해, 공개 키 암호 방식은 다른 암호화 기술에 내재된 문제를 해결하는데 활용할 수 있는 고유한 특성과 기능들을 제공합니다. 이러한 형태의 암호 방식은 현대 컴퓨터 보안의 중요한 요소가 되었으며, 성장해 나가는 암호 화폐 생태계의 중요한 요소가 되었습니다. 


공개 키 암호 방식은 어떻게 작동하나요?

공개 키 암호 방식 체계에서 공용 키를 전송자가 정보를 암호화하는 데 사용하는 반면, 개인 키는 수신자가 암호를 해독하는 데 사용합니다. 두 키가 서로 다르기 때문에, 공용 키는 개인 키의 보안에 영향을 주지 않고 안전하게 공유될 수 있습니다. 각 비대칭 키는 고유하며, 개인 키를 소유한 자만이 공개 키를 통해 암호화된 메시지를 읽을 수 있습니다.

비대칭 암호 방식 알고리즘은 수학적으로 연결된 키 쌍을 생성하므로, 대칭 암호 방식에서 사용되는 키 보다 훨씬 길이가 깁니다. 일반적으로 1,024에서 2,048 비트 사이의 길이로 인해 공용 키를 통해 개인 키를 계산해 내기란 무척이나 어렵습니다. 오늘날 사용되는 비대칭 암호 방식의 가장 일반적인 공개 알고리즘은 RSA입니다. RSA 체계에서는 두 개의 숫자(대개 두 개의 큰 소수)를 곱하여 얻어낸 계수를 사용해 키를 생성합니다. 기본적으로, 해당 계수는 두 개의 키(공유할 수 있는 공개 키와, 안전하게 보관되어야 하는 개인 키)를 생성합니다. RSA 알고리즘은 Rivest, Shamir 및 Adleman (각 이름의 첫 자를 따서, RSA라고 함)에 의해 처음으로 설명되었으며, 공개 키 암호 방식 시스템의 주요 구성 요소로 남아 있습니다.


암호화 도구로서 공개 키 암호 방식 

공개 키 암호 방식은 암호화와 해독에 공통적으로 사용되는 키의 통신에 관한 대칭 알고리즘의 오랜 문제점을 해결합니다. 해당 키를 안전하지 않은 접속을 통해 전송하면 제3자에 노출되고, 누군가 공유된 키를 통해 암호화된 메시지를 읽을 수 있게 됩니다. 이 문제를 해결 하기 위한 암호화 기술(예: Diffie-Hellman-Merkle 키 교환 프로토콜)이 존재하지만, 여전히 공격에 취약합니다. 반면, 공개 키 암호 방식을 통해 암호화에 사용되는 키가 어떤 접속을 통해서도 안전하게 공유될 수 있습니다. 그 결과, 비대칭 알고리즘은 대칭 알고리즘에 비해 높은 수준의 보안을 제공합니다. 


디지털 서명 생성에 사용

비대칭 암호 방식 알고리즘의 또 다른 적용 분야는 디지털 서명을 사용하여 데이터의 진위 여부를 가리는 것입니다. 기본적으로 디지털 서명은 데이터 안의 메시지를 사용해 만든 해시입니다. 메시지가 전송되면, 수신자는 전송자의 공개 키를 통해 서명을 확인할 수 있는데, 메시지의 출처를 확인하고, 이것이 변경되지 않았는지 확인합니다. 해시 자체가 메시지의 일부로 암호화 될 수도 있기 때문에, 디지털 서명과 암호화가 함께 적용되는 경우도 있습니다. 그러나 모든 디지털 서명 체계가 암호화 기술을 사용하는 것은 아니라는 점을 알아둘 필요가 있습니다.


한계점

공개 키 암호 방식은 컴퓨터 보안을 강화하고 메시지의 무결성을 확인하는 데 사용할 수 있지만, 몇 가지 한계점도 있습니다. 암호화 및 해독과 관련된 복잡한 수학적 계산 때문에, 대량의 데이터를 처리해야 할 경우에는 매우 느려질 수 있습니다. 또한, 이러한 유형의 암호 방식은 개인 키가 안전하게 보호된다는 가정을 대전제로 하고 있습니다. 개인 키가 실수로 공유되거나 노출될 경우, 이와 상응하는 공개 키를 통해 암호화된 모든 메시지들의 보안이 위협받게 됩니다. 또한, 사용자가 실수로 개인 키를 잃어버릴 수도 있으며, 이 때는 암호화된 데이터에 접근할 수 없게 됩니다.  


공개 키 암호 방식의 활용

이러한 유형의 암호화 방식은 다수의 최신 컴퓨터 시스템에서 민감한 정보에 대한 보안을 제공하기 위해 사용됩니다. 예를 들어, 공개 키 암호 방식 기술을 통해 이메일 내용을 기밀로 유지할 수 있습니다. 웹 사이트에 대한 보안 연결을 가능하게 하는 SSL(Secure Sockets Layer) 프로토콜도 비대칭 암호화 기능을 사용합니다. 공개 키 암호 방식은 시스템은 유권자들이 가정용 컴퓨터를 통해 선거에 참여할 수 있도록 하는 안전한 전자식 투표 환경을 제공하기 위한 수단으로까지 개발되었습니다.

공개 키 암호 방식은 또한 블록체인암호 화폐 기술에서도 두드러지는 특징입니다. 새로운 암호 화폐 지갑이 설정될 때, 한 쌍의 키(공개 키, 개인 키)가 생성됩니다. 공개 주소는 공용 키를 통해 생성되며 다른 이들과 안전하게 공유될 수 있습니다. 반면, 개인 키는 디지털 서명을 생성하고 트랜잭션을 검증하기 때문에, 안전하게 보관되어야 합니다. 디지털 서명에 포함된 서명을 확인하여 트랜잭션이 검증된 다음에는, 블록체인 원장에 트랜잭션이 추가될 수 있습니다. 이러한 디지털 서명 확인 시스템은 해당 암호 화폐 지갑과 상응하는 개인 키를 가진 사람만이 자금을 사용할 수 있게 합니다. 암호 화폐 응용 프로그램에 사용되는 비대칭 암호들은 컴퓨터 보안을 목적으로 하는 암호와 다르다는 점을 알아둘 필요가 있습니다. 비트코인이더리움은 트랜잭션을 검증하기 위해 ECDSA(Elliptic Curve Digital Signature Algorithm)라 알려진 특별한 암호를 사용합니다.

컴퓨터 보안부터 암호 화폐 트랜잭션을 검증하기까지, 공용 키 암호 방식은 현대 디지털 시스템 보안에 중요한 역할을 하고 있습니다. 연동된 공개 키와 개인 키를 통해, 비대칭 암호 방식 알고리즘은 대칭 암호에서 제기된 근본적인 보안 문제를 해결합니다. 공개 키 암호 방식이 수년간 사용되어 오긴 했지만, 특별히 블록체인과 암호 화폐 공간에서 새로운 용도와 응용 프로그램들이 정기적으로 개발되고 있습니다.

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