5급 공채 2차

2022년 5급 공채 기술 2차 정보보호 기술

문제 4개 · 50점. 참고 답안·채점 기준은 앱에서 볼 수 있습니다.

제1문 (10점)

다음은 공개키 암호(Public Key Cryptosystem) 방식의 RSA 암호 알고리즘이다. 물음에 답하시오. (총 10점)
①두 개의 소수 p와 q를 선택한다.(p ! = q)
②두 수를 곱하여 n = p q를 계산한다.
③\phi ( n ) = ( p - 1 ) ( q - 1 )을 계산한다.
④1보다 크고 \phi ( n )보다 작으며, \phi ( n )과 서로소인 A를 찾는다.
⑤확장 유클리드 알고리즘(Extended Euclidean Algorithm)을 이용하여 수식
(가)
을 만족하는 B \,를 찾는다.
⑥여기에서 공개키는
(나)
이고, 개인키는
(다)
이다.
(가)
(나)
(다)
  1. (1) (가)～(다)에 들어갈 내용을 각각 제시하시오. (3점)
  2. (2) p = 3, q = 11, A = 7로 주어진 상태에서 확장 유클리드 알고리즘을 이용하여 B \,를 계산하고, 계산과정을 기술하시오. (3점)
  3. (3) p = 3, q = 11, A = 7 및 2)에서 구한 B \,를 이용하여, 평문이 5로 주어질 때 암호문을 계산하고, 계산과정을 기술하시오. 또한, 계산한 암호문을 복호화하는 계산과정을 기술하시오. (4점)

제2문 (5점)

사물인터넷(IoT, Internet of Things) 환경에서는 센서나 작은 디바이스에서 암호를 이용한 보안시스템 구현이 많이 사용되고 있다. 이 경우 센서나 디바이스의 입출력 처리 부분을 직접 공격하지 않고, 시스템이 동작하면서 발생하는 전자적 신호를 분석하여 암호시스템을 공격하는 부채널공격(SCA, Side Channel Attack) 방법이 있다. 부채널공격과 관련하여 다음 물음에 답하시오. (총 5점)
  1. (1) 전력분석을 이용한 부채널공격 방법을 설명하시오. (2점)
  2. (2) 단순 소모전력분석(SPA, Simple Power Analysis) 공격 방법을 RSA 암호알고리즘의 암․복호화 과정의 예를 들어 설명하시오. (3점)

제3문 (15점)

. IETF의 RFC 2104에 정의되어 있는 HMAC은 암호학적 해시 함수(Cryptographic Hash Function)에 기반한 메시지 인증 코드(MAC, Message Authentication Code)이다. 송신자와 수신자가 공유하고 있는 비밀키(Secret Key) K와 인증 대상 텍스트 M \,에 대해 다음과 같이 계산할 때, 물음에 답하시오. (총 15점)
HMAC \, ( K , M ) = H \, [ \, ( K \oplus opad ) \, \, | | \, \, H \, [ \, ( K \oplus ipad ) \, | | \, M \, ] \, ]

※H \,[․]는 암호학적 해시 함수, ipad는 0x3636...36, opad는 0x5C5C...5C, Oplus는 배타적 논리합(XOR), | |는 연접(Concatenation)
  1. (1) 송신자가 ( M , HMAC \, ( K , M \, ) )을 전송하였을 때, 비밀키 K \,를 소유한 수신자는 M \,의 무결성(Integrity) 검증 및 데이터 출처 인증(Data Origin Authentication)을 수행할 수 있다. 수신자가 어떤 작업을 하면 되는지, 그리고 이것이 왜 무결성과 데이터 출처 인증을 보장하는지 설명하시오. (5점)
  2. (2) 만약 충돌 저항성(Collision Resistance)을 만족하지 않는 해시 함수를 사용할 경우, 공격자가 어떻게 메시지 변조 공격을 수행할 수 있는지 설명하시오. (5점)
  3. (3) 위와 같은 HMAC이 송신자 부인봉쇄(Origin Nonrepudiation) 기능을 제공하는지 여부와 그러한 판단의 근거를 제시하시오. (5점)

제4문 (20점)

다음은 영지식 증명(Zero-Knowledge Proof) 중 Fiat-Shamir 프로토콜이다. 물음에 답하시오. (총 20점)
아래 그림은 Fiat-Shamir 프로토콜을 나타내고 있다. 신뢰받는 제3자는 두 개의 큰 소수 p와 q를 선택하여 n = p \times q를 계산한다. 이 값 n을 공개하고 두 소수 p와 q는 비밀로 한다. Alice는 비밀 값 s를 1 < s < n - 1 \범위에서 선택하고 v = s^{2} \, mod \, n을 계산한다. Alice는 s를 자신의 개인키로 보관하고 v를 자신의 공개키로 하고 제3자에게 등록을 한다. 주장자(Claimant)인 Alice는 검증자(Verifier)인 Bob에게 s에 대한 어떤 정보도 노출하지 않고 s를 알고 있다고 설득해야 한다. Fiat-Shamir 프로토콜의 절차는 다음과 같다.
①Alice는 난수 r을 선택하여 Bob에게 x = r^{2} \, mod \, n을 전송한다.
②Bob은 난수 값 e \in \{ 0 , 1 \}를 선택하여 Alice에게 전송한다.
③Alice는 y = rs^{e} \, mod \, n으로 응답한다.
④Bob은 식 y^{{2}} \, mod \, n = xv^{{e \,}} \, mod \, n이 성립하는지 확인한다.
[그림]
위의 절차가 하나의 라운드가 된다. 이러한 라운드를 여러 차례 수행한다. 매 라운드마다 e값을 0과 1중에서 임의로 선택한다. Alice는 자신을 인증하기 위해서 모든 라운드를 통과해야만 한다. 만약에 단 한 라운드라도 실패한다면, 이 과정은 끝나게 되고 Alice는 인증을 통과하지 못한다.
  1. (1) 진짜 Alice가 자신의 개인 키 s를 이용하여 프로토콜을 정상적으로 수행했을 때, Bob이 전송하는 e값이 0일 경우와 1일 경우로 나누어 Alice가 인증을 정상적으로 통과함을 보이시오. (5점)
  2. (2) 공격자가 Alice로 위장하기 위해서 Bob이 단계 ②에서 메시지 e를 0으로 전송할 것으로 기대할 경우와 1로 전송할 것으로 기대할 경우, 두 경우에 대해 Bob의 검증과정을 통과하기 위한 방법을 제시하시오. (10점)
  3. (3) 공격자가 위의 라운드를 n회 수행하였을 때, Bob을 속일 수 있는 확률이 얼마인지 설명하시오. (5점)