Codetronik

사용하면 안 되는 AES 모드

1. ECB (Electronic Codebook)
   • 동일한 입력이 동일한 출력으로 변환되므로 패턴이 보존됨 → 보안 취약
   • 예제: 이미지 암호화 시 패턴이 남음 (펭귄 이미지 문제)
2. OFB (Output Feedback) 및 CFB (Cipher Feedback)
   • IV를 재사용하면 키 스트림이 반복되어 보안이 깨질 위험이 있음
   • 동기화 문제가 발생할 경우 전체 데이터가 손상될 가능성 존재

추천하는 AES 모드

1. GCM (Galois/Counter Mode)
   • AEAD (Authenticated Encryption with Associated Data) 지원
   • 무결성 검증 기능 포함 → 데이터 변조 감지 가능
   • 빠른 속도와 병렬 처리 가능
   • TLS 1.2/1.3에서 가장 많이 사용됨
2. CTR (Counter Mode)
   • 빠르고 병렬화 가능
   • IV(Nonce) 관리만 잘하면 안전
3. XTS (XEX-based Tweaked CodeBook mode with CipherText Stealing)
   • 디스크 암호화용으로 가장 적합
   • BitLocker, APFS 등에서 사용

새롭게 출시된 JAVA24에서 PQC를 지원한다.

CRYSTALS-Dilithium(ML-DSA)를 지원한다고 해서 테스트를 해보았다. FALCON(FN-DSA)는 아직 미지원인듯 하다.

package org.example

import java.security.KeyPair
import java.security.KeyPairGenerator
import java.security.Signature

fun main() {
    // ML-DSA 키 쌍 생성
    val keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("ML-DSA-44")
    val keyPair: KeyPair = keyGen.generateKeyPair()

    // 개인키 & 공개키 원본 데이터 및 크기 출력
    val privateKeyBytes = keyPair.private.encoded
    val publicKeyBytes = keyPair.public.encoded

    println("Private Key (Raw Bytes): ${privateKeyBytes.joinToString(" ") { "%02X".format(it) }}")
    println("Private Key Size: ${privateKeyBytes.size} bytes")

    println("Public Key (Raw Bytes): ${publicKeyBytes.joinToString(" ") { "%02X".format(it) }}")
    println("Public Key Size: ${publicKeyBytes.size} bytes")

    // 메시지 서명
    val signature = Signature.getInstance("ML-DSA")
    signature.initSign(keyPair.private)
    val message = "Quantum-Secure Message".toByteArray()
    signature.update(message)
    val signedMessage: ByteArray = signature.sign()

    // 서명 데이터 원본 및 크기 출력
    println("Signature (Raw Bytes): ${signedMessage.joinToString(" ") { "%02X".format(it) }}")
    println("Signature Size: ${signedMessage.size} bytes")

    // 서명 검증
    signature.initVerify(keyPair.public)
    signature.update(message)
    val isValid: Boolean = signature.verify(signedMessage)

    println("Signature Valid: $isValid")
}

Private Key (Raw Bytes): 30 82 0A 18 02 01 00 30 0B 06 09 60 86 48 01 65 03 04 03 11 04 82 0A 04 04 82 0A 00 43 53 FD 67 AE 49 30 DE 92 DE E1 CE AB AB 10 AA 88 4A CC 48 8D 70 CE 32 42 C8 71 5B 70 8A 25 11 39 14 FE 92 F3 9B F7 68 06 58 5D CE 57 DC 16 D6 AE 12 41 52 30 7D F0 72 AB FE DE 85 61 4B 0A 19 29 F8 A5 E1 67 38 78 04 EF 7E 6E 16 31 BE 98 09 77 58 5B 37 C2 AB 52 28 97 42 FF 52 D5 D8 DE CD 07 95 37 2A 03 14 2B 4D D6 CB EB 6C 2A CA 72 0C 80 F7 27 86 0B 5C CB 96 D5 16 63 E2 BE F4 61 4B 11 A5 30 61 42 26 1C 37 41 99 84 08 D9 06 72 62 C4 8C 03 41 85 5B 30 65 88 32 69 DC 90 25 D9 22 40 02 93 11 81 82 21 1C 22 8D 4B 12 2C 11 48 82 89 14 24 23 38 24 48 C8 40 1C C7 28 DA 02 44 CA 92 80 0A 17 30 92 28 71 5A 26 65 8A 20 50 01 12 09 04 41 45 CC 94 08 01 93 60 14 C7 2C 83 96 01 10 89 81 82 94 8C 02 28 62 52 42 02 1B 08 24 0B 13 29 D9 12 51 1B 10 11 53 00 31 0A B0 24 1A A7 8D 98 B2 4C 1B 94 68 20 84 2D A0 10 82 01 96 09 9A 28 30 0A 19 2E 10 02 49 14 88 69 1C 40 28 44 34 69 21 87 65 63 06 30 11 89 90 53 B2 49 0C 80 45 1A 16 65 00 A4 50 1A 41 8D 1A C5 50 0B 38 8E 0A 42 10 5A B4 2C 5A 42 6E D9 B2 8D C1 00 66 DB 14 8C E0 38 26 C1 A0 69 93 A8 65 20 98 2D 80 C0 08 54 30 46 54 C6 91 42 B6 6D 0A 83 60 9C 96 21 E3 02 50 08 24 8C C2 16 21 14 C7 45 80 34 69 51 20 88 00 43 8E 1A C6 60 0C B5 24 E4 04 10 C4 30 82 0B 07 28 18 48 69 CB 90 69 02 38 26 60 48 12 92 38 52 0B 25 88 4A 22 21 C8 26 91 49 16 4E 01 28 09 23 A8 6D 10 93 08 49 22 0C 04 10 30 91 18 86 13 48 09 24 27 48 92 02 52 A2 C0 10 92 16 84 08 34 90 20 B2 50 E0 16 61 0B 01 80 40 32 00 11 21 81 0A 28 69 4B 80 11 9C 34 2C A2 90 90 01 17 09 18 B4 31 58 84 90 22 18 92 41 A6 88 1C 08 8A 4A 86 69 43 44 70 14 19 08 9C 34 4C 24 28 21 9C 86 45 53 24 49 5A 30 2C 20 B6 41 A0 20 06 13 83 50 E3 12 44 90 10 02 C2 A2 09 23 14 06 9C 36 6A DB 30 09 0C 09 02 23 B5 41 12 98 69 5B A2 01 9A 26 64 4B 28 68 C9 00 08 0A 17 89 C9 36 06 09 00 00 D8 20 10 10 18 41 E2 38 04 54 10 70 DA 38 32 9C 04 90 63 48 0D 08 32 72 53 B0 8D 22 49 90 4C 42 25 82 14 25 1C 46 61 0A 41 22 1A 35 2C 02 24 61 11 12 8D 11 29 10 08 94 30 22 27 46 CB 30 49 04 C3 6C 18 C2 91 0A 42 61 C4 C4 09 E4 A8 88 80 26 22 9C 36 0C D4 24 60 98 90 6C 20 80 61 CB 32 29 E1 86 51 1B 38 82 E2 82 29 44 42 2C 04 C3 31 40 04 2D 42 30 09 23 26 85 23 B8 20 22 99 28 D3 A8 68 21 A5 49 E3 B0 71 04 87 04 14 04 49 13 45 89 58 36 48 8A C0 8C 21 47 21 21 04 40 44 B0 6D CC C2 84 C9 04 80 64 82 31 D0 02 86 94 08 4A 09 05 80 1A C3 8C C1 12 31 CC 96 05 24 81 20 53 A6 09 9B 88 01 D9 86 89 98 36 91 8A 26 64 A3 02 4E 22 08 51 40 B0 50 C4 C2 71 52 20 45 80 90 6D 18 B6 81 CC 88 20 C4 28 71 12 16 0E A2 22 25 09 04 50 14 31 51 D3 46 01 22 82 71 48 44 70 02 A0 30 24 85 48 11 08 04 4C 28 20 24 05 0A 5B 04 28 DA 14 00 21 45 42 89 94 31 12 A4 01 A1 06 6C CB 96 31 9A 06 50 A2 30 06 1A 34 09 5C 06 42 C2 28 48 01 41 CE 83 4B 0A A8 56 C8 4A 97 9C F3 CB 35 49 09 73 EB 1C E8 87 62 CB D5 5D D0 62 D5 40 7C 23 69 97 29 1D BF D4 09 9A C5 95 C6 E3 A6 CE FC 04 68 C6 1E 5B 66 C1 DD 0E 70 23 F1 31 77 28 5F 91 1E AE 23 9A 73 96 B0 72 2C D8 89 9C 31 00 40 54 3F A5 86 56 08 50 1F 00 6F EA C6 CB 54 7A C8 5E 75 3D A5 5B 35 EC 0E DE CB 3C 09 E7 E5 F1 31 D4 9E 33 C3 E7 86 3A 26 63 53 4A DB FB 4B 15 A7 C9 82 6D B9 36 A4 64 D7 BC C1 36 53 09 1A D9 95 80 72 92 6A DB E8 EC 12 40 E3 68 BA 41 30 FC 05 FF BA 67 C5 2D B4 32 A1 3F 39 FD 46 E2 2B 7A 8D EB 01 63 08 27 7D 92 16 57 1A 74 54 DC F3 5C 07 C2 CB 38 CF B8 44 FC 7E 07 98 ED 65 12 58 DD C1 EB 1D 67 F1 38 4D 34 7D 47 F9 A9 16 5D F2 A7 05 23 C9 15 08 86 AC F1 CD B5 BB 1C C3 30 07 EC 88 14 C3 01 24 23 C3 9D 8C D9 DF E2 EB 08 06 B0 A5 24 9F FD 4C 0B AE 0A AE A9 70 DE 64 03 85 E6 29 EE 45 17 69 17 D4 EF 6B EA E9 4B EB C9 A9 BE C7 02 1C 8A 1F 79 40 49 32 D7 83 29 DA 49 73 8D 5B 7F 36 89 41 73 63 3C E8 B3 AD 96 31 B0 A1 C6 05 06 C6 D0 86 FC 44 35 82 CC 50 24 B8 B3 34 AA D3 82 E5 99 A9 5C DC 02 AD 00 92 F8 EA 4E 9E F3 02 CA 6C 9C E3 72 36 47 0C 5A 64 FD 39 33 79 22 38 7B EC 74 55 CB E8 A1 22 D1 5A 4E 32 28 08 FF 86 58 7E 6A 83 2B 10 6F D5 E0 EE 02 6D 22 4A BC 80 BD 95 AA AF 2D C1 DC 51 76 F4 8D 6B 5F 83 25 D8 B7 47 B9 5B D2 4E E2 43 9B 5E 0E 3D 51 C6 EA EC EE 86 6D CC 91 3C 81 0B C3 40 DA 1E 8E D7 88 AC AA BD EA 1D 79 72 DA 45 CB AE 1D 2B 69 B2 B2 3D 66 B4 41 17 DE 91 E5 ED 2F 67 82 58 BF 1D F4 68 D5 01 DA A2 A9 71 4D 7F ED DD 0E A6 B4 02 3C D9 2A FE 7D 9F DB 0D 09 94 B9 9F 00 56 84 3A 03 9B 72 F7 04 1D CD 7A 8A E7 C2 BD A4 4D 4A 9E DC 23 7D C8 78 43 59 0B C4 A3 F9 72 1C 75 46 97 86 FD AC 7E 16 86 FD 4B 8F AD 64 7B E9 A4 30 29 75 18 C8 6D BF DA 1E AC 28 3D 69 8C F7 16 A0 24 7F 00 52 D7 BF 9C DC 5D 92 20 AE C4 B8 4B 27 99 F8 32 B2 42 F9 5E A3 7F 2F 2C 47 3A DD 53 04 F1 83 C2 B9 E9 48 5B EA 49 41 BB 82 D0 19 51 50 CB FC 85 52 C3 97 12 9D B6 82 49 95 8B AB 6C 84 64 E6 ED 65 96 74 74 49 4F 4C 5F B8 9A A8 F0 2A 25 BF 1E 05 59 E0 4D F1 EA 9D 6D 2C A6 88 41 E1 95 90 18 66 D3 1E 5A 4E 39 71 B6 3E E3 1F 2B B6 0E 56 A0 4B 58 49 CB 19 28 83 7E 64 9A 7E DD 19 56 CD 2F 4B 6E A4 90 39 3B 4E 56 16 D2 FA AD 6D F0 9A 82 53 FF 57 82 A9 1A AB 6E AE 3B 21 9B 30 5C 20 39 EA 99 6C E4 F4 9C 9E 35 4C 68 6B 6F 8A 41 28 5C B1 3B 4C E6 F2 C6 11 21 A8 4E 2F C8 70 73 3B 11 35 05 4F E5 9D DB 8A 63 20 60 33 17 58 D6 59 57 ED 5B 8F DB 50 60 05 D9 D1 3C 6F BE 30 84 08 1C 42 65 0E 17 8B 5B CD 71 FD 82 04 E2 F5 02 76 64 E7 58 4C AD B4 74 8F 80 DD DA D2 1F 30 68 69 B2 C8 A8 FD 5C 70 69 CB 42 2B 94 11 23 0E 73 B9 0D F8 FA 37 0A 20 D9 DA 9A C8 CF D4 E3 9D AB 8F CC 0D 52 B4 8E 3D FC 73 C0 5A 04 6C 0E 68 64 02 92 45 DB 8E 2B D0 35 2B 08 73 19 DC 58 60 62 AE 32 A4 87 DB 85 D2 44 0C 74 93 3D A8 61 CF E6 80 FB 51 39 C5 29 61 59 C9 43 61 47 65 17 49 86 D3 E0 A4 AB 94 F4 6C 8A 40 8C 94 E2 34 0F 96 55 7D B2 76 81 15 7F 35 26 11 F9 22 40 77 B8 7A 51 A8 EC BC 32 13 E2 2E 10 0F A2 AC 53 26 49 4C 27 F7 50 04 18 8C 57 CC 57 C6 F4 5D E1 72 38 8E 90 26 F3 8E 96 39 8C 5F C6 80 FA E5 B0 C3 5F 4B AD 44 92 18 1E 80 15 B2 30 7E 75 27 06 B8 07 E3 DF 08 71 55 50 F8 C4 0A D5 97 B5 9C 8B 50 A9 07 B7 43 BF 8C 29 C8 06 06 B7 BC B7 B2 18 EB 8E 70 03 7F 20 93 21 AF BA FA 15 73 F0 BC F9 76 3D 13 CD 30 D2 99 E6 E0 CA E6 DA 2A 42 E9 DB 56 BB B6 05 10 90 85 E2 E5 3F 22 B9 FD 3A 97 E7 9E 5F D9 FB 6C FF C8 C6 5F 4D 30 EA 63 83 AF 1A 8B 82 5F 6D 80 49 D2 9A F5 25 B7 39 53 4A 57 21 33 0E 20 6F 30 F5 6B BE 39 88 60 8B 2B BC BF 30 3D DA ED B4 1F 95 47 FF 26 7D 9F 5C 19 D6 38 29 3E 89 77 E8 EF 70 11 A9 80 44 24 D9 B3 97 97 ED 16 BE CF 41 85 A6 91 6B 69 44 34 D4 AB 1E 21 75 32 E7 5E DA 55 43 A1 A7 88 F0 58 FD 65 25 1D BA 46 9D 6D 95 42 90 63 B8 C4 6E 26 AD 7C 55 8C BB C8 69 15 E1 3E BB CF 12 2F 57 B7 F5 E0 82 31 9C B7 45 0C 6E 5A 50 B6 CD F6 ED FD 99 AF 0D 21 81 32 80 02 D7 6F 13 56 F0 FA 07 EE 3D A3 12 05 4E 87 FC 0D 19 44 BF 30 49 23 83 D4 73 F5 4B D4 0A 2B 29 EB 45 D2 6F 86 C8 DC A0 1A 75 90 35 7A 0D A7 C3 D1 E3 5E B0 AB 74 0F 6F C0 38 26 95 A5 70 8A 41 82 DC 88 83 BA 22 6A 84 B5 43 EE 2E C5 89 38 13 8C 73 5F F6 DF F2 3F A5 4D A9 58 2D D5 12 22 C5 19 5D 8E D4 43 86 51 06 4D 7F FC A6 CD 32 E5 88 AC E9 2D 46 10 D5 30 5D 03 86 E5 66 24 01 71 00 AE 75 CE B0 62 8C EA 3F EB C3 EE 77 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
Signature Size: 2420 bytes
Signature Valid: true

ASN1 DER를 파싱하면 스펙의 사이즈와 일치하는 것을 확인할 수있다.

ECIES-X963-SHA256-AESGCM을 살펴보자.

from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import ec
from cryptography.hazmat.primitives.hashes import SHA256
from cryptography.hazmat.primitives.ciphers import Cipher, algorithms, modes
from cryptography.hazmat.primitives.kdf.x963kdf import X963KDF
import os

# AES-GCM 암호화 함수
def aes_gcm_encrypt(key, plaintext):
    iv = os.urandom(12)  # GCM IV (12바이트)
    cipher = Cipher(algorithms.AES(key), modes.GCM(iv))
    encryptor = cipher.encryptor()
    ciphertext = encryptor.update(plaintext) + encryptor.finalize()
    return iv, ciphertext, encryptor.tag  # (IV, 암호문, 인증 태그)

# AES-GCM 복호화 함수
def aes_gcm_decrypt(key, iv, ciphertext, tag):
    cipher = Cipher(algorithms.AES(key), modes.GCM(iv, tag))
    decryptor = cipher.decryptor()
    return decryptor.update(ciphertext) + decryptor.finalize()

# ECDH 키 교환 및 KDF (X9.63-KDF with SHA-256)
def derive_shared_key(private_key, peer_public_key):
    shared_secret = private_key.exchange(ec.ECDH(), peer_public_key)
    print(f"shared key : {shared_secret.hex()}")
    kdf = X963KDF(algorithm=SHA256(), length=32, sharedinfo=None)  # 256-bit AES key
    return kdf.derive(shared_secret)

# 🔹 1️⃣ Alice와 Bob의 키 쌍 생성 (SECP256R1 사용)
alice_private_key = ec.generate_private_key(ec.SECP256R1())
bob_private_key = ec.generate_private_key(ec.SECP256R1())

alice_public_key = alice_private_key.public_key()
bob_public_key = bob_private_key.public_key()

# 🔹 2️⃣ Alice가 Bob의 공개 키를 받아 대칭 키 생성
alice_shared_key = derive_shared_key(alice_private_key, bob_public_key)

# 🔹 3️⃣ Bob이 Alice의 공개 키를 받아 같은 대칭 키 생성
bob_shared_key = derive_shared_key(bob_private_key, alice_public_key)

assert alice_shared_key == bob_shared_key  # 키가 동일해야 함

# 🔹 4️⃣ Alice가 메시지를 암호화하여 Bob에게 전송
plaintext = b"Hello"
iv, ciphertext, tag = aes_gcm_encrypt(alice_shared_key, plaintext)

# 🔹 5️⃣ Bob이 받은 데이터를 복호화
decrypted_message = aes_gcm_decrypt(bob_shared_key, iv, ciphertext, tag)

print(f"📩 암호화된 메시지: {ciphertext.hex()}")
print(f"🔓 복호화된 메시지: {decrypted_message.decode()}")

1. alice & bob은 secp256r1 곡선으로 키 쌍 생성

2. alice/bob 개인키와 bob/alice 공개키로 ECDH 수행하여 공유키 유도

3. 공유키를 키 유도(X.963-SHA256)하여 공유 AES 대칭키 유도

4. 공유 AES 대칭 키로 AES-GCM 수행