Diffie-Hellman 키 교환은 어떻게 작동합니까?

핵심 사항 :

• Diffie-Hellman Key Exchange는 두 당사자가 불안한 채널을 통해 공유 비밀 키를 설정할 수 있도록합니다.
• 모듈 식 산술 및 개별 로그의 수학적 특성에 의존합니다.
• 보안은 특정 그룹에 대한 개별 로그 계산의 어려움에 따라 다릅니다.
• 이 과정에는 공개 및 개인 키가 포함되지만 개인 키를 직접 전송하지는 않습니다.
• 보안과 효율성을 향상시키기 위해 변형과 구현이 존재합니다.

Diffie-Hellman 키 교환은 어떻게 작동합니까?

Diffie-Hellman Key Exchange (DHKE)는 도청자가 커뮤니케이션을 가로 채더라도 두 당사자가 불안한 채널을 통해 공유 비밀 키를 설정할 수있는 혁신적인 암호화 프로토콜입니다. 그런 다음이 공유 비밀을 대칭 암호화에 사용하여 안전한 커뮤니케이션을 보장 할 수 있습니다. 마술은 개인 키를 명시 적으로 전송하지 않고 공개 및 개인 키의 상호 작용에 있습니다.

DHKE의 기초는 수학적 문제입니다 : 개별 로그 문제. y ≡ g ^x (mod p) 방정식에서 지수 'x'를 찾는 것은 계산적으로 어렵습니다. 여기서 'g'는 생성기, 'p'는 큰 소수이며 'y'는 결과입니다. 'P'가 클수록이 문제가 더 어려워집니다.

단계별 프로세스를 분류합시다.

• 공개 매개 변수에 대한 계약 : Alice와 Bob은 먼저 큰 소수 'p'와 생성기 'g'(특정 속성을 가진 'p'보다 적음)에 동의합니다. 이들은 잠재적 인 도청자를 포함하여 모든 사람에게 알려진 대중의 가치입니다.
• 개인 키 생성 : Alice는 비밀 임의의 정수 'A'(그녀의 개인 키)를 선택합니다. Bob도 마찬가지로 비밀 임의의 정수 'B'(그의 개인 키)를 선택합니다. 이것들은 엄격하게 기밀로 유지됩니다.
• 공개 키 계산 : Alice는 공개 키 A = G ^A (Mod P)를 계산하여 Bob에게 보냅니다. Bob은 공개 키 B = G ^B (Mod P)를 계산하여 Alice에게 보냅니다. 참고 : 공개 키만 교환됩니다.
• 공유 비밀 계산 : Alice는 Bob의 공개 키 B를받습니다. 그런 다음 공유 비밀 S = B ^A (Mod P)를 계산합니다. Bob은 Alice의 공개 키 A를받습니다. 그런 다음 공유 비밀 S = A ^B (Mod P)를 계산합니다. 놀랍게도, 그들은 다른 계산을 사용했지만 둘 다 동일한 공유 비밀에 도달합니다.
• 대칭 암호화 : Alice와 Bob은 이제 동일한 비밀 S를 보유하고 있으며, 이는 AES와 같은 대칭 암호화 알고리즘의 키로 사용할 수 있습니다. a, b, g 및 p를 가로 채었던 도청자는 불연속 로그 문제의 어려움으로 인해 쉽게 계산할 수 없습니다.

변형 및 향상

기본 DHKE는 강력하지만 잠재적 인 취약점을 해결하기 위해 몇 가지 개선 사항이 있습니다.

• 타원 곡선 Diffie-Hellman (ECDH) : 이 변형은 타원 곡선 암호화를 사용하여 더 작은 키 크기로 비슷한 보안을 제공하여 효율성을 향상시킵니다.
• 임시 키 (DHE)가있는 Diffie-Hellman : 이것은 앞으로의 비밀을 향상시켜 장기 키의 타협으로 인해 과거의 커뮤니케이션이 손상되지 않습니다. 각 세션마다 새 키가 생성됩니다.

보안 고려 사항

DHKE의 보안은 근본적으로 개별 로그 문제를 해결하기가 어렵습니다. 'P'와 'g'의 선택은 중요합니다. 약하게 선택된 매개 변수는 보안을 크게 약화시킬 수 있습니다. 신뢰할 수있는 소스에 의해 생성 된 매개 변수를 사용하고 확립 된 표준을 준수하는 것이 중요합니다. 또한, 중간의 공격은 잠재적 인 위협입니다. 따라서 인증 메커니즘은 종종 의사 소통 당사자의 정체성을 보장하기 위해 DHKE와 함께 사용됩니다. 구현은 또한 타이밍 또는 전력 소비 분석을 통해 개인 키에 대한 정보를 공개 할 수있는 다양한 사이드 채널 공격으로부터 보호해야합니다.

일반적인 질문 :

Q : Diffie-Hellman Key Exchange에서 소수 'P'의 역할은 무엇입니까?

A : 소수 'P'는 계산이 수행되는 유한 필드를 정의합니다. 크기는 이산 로그 문제를 해결하는 계산 적 어려움에 직접적인 영향을 미치며, 이는 교환의 보안에 중요합니다. 더 큰 소수는 기하 급수적으로 깨지기가 더 어렵습니다.

Q : Diffie-Hellman은 도청에 대한 보안을 어떻게 제공합니까?

A : 보안은 개별 로그 문제의 어려움에서 비롯됩니다. 도청자는 교환 된 공개 키 (A 및 B)를 관찰 할 수 있지만, 이들로부터 공유 비밀을 계산하려면 이산 로그 문제를 해결해야합니다.

Q : Diffie-Hellman과 타원 곡선 Diffie-Hellman의 차이점은 무엇입니까?

A : 둘 다 동일한 목표를 달성하여 공유 비밀 키를 설정합니다. 그러나 ECDH는 타원 곡선 암호화를 사용하여 표준 Diffie-Hellman과 동일한 수준의 보안을 달성하기 위해 더 작은 키 크기가 필요하므로 특히 자원 제약 환경에서 효율성과 성능을 향상시킵니다.

Q : Diffie-Hellman을 사용할 때 인증이 중요한 이유는 무엇입니까?

A : Diffie-Hellman은 공유 비밀을 확보하지만 의사 소통 당사자의 신원을 본질적으로 확인하지는 않습니다. 중간의 공격자는 공개 키를 가로 채고, 각 당사자와 별도의 공유 비밀을 설정하고, 그들 사이의 메시지를 릴레이 할 수 있습니다. 이를 방지하려면 인증 메커니즘이 필요합니다.

Q : Diffie-Hellman의 실용적인 응용은 무엇입니까?

A : Diffie-Hellman은 많은 안전한 통신 프로토콜의 기초를 형성합니다. SSL/TLS (보안 웹 브라우징에 사용), SSH (Secure Shell) 및 VPN (Virtual Private Networks)의 중요한 구성 요소이며, 불안정한 네트워크를 통해 안전한 키 교환이 필요한 다른 응용 프로그램입니다.