AES&IV

AES에서 동일한 평문에 대해 항상 동일한 암호문을 얻을까? (동일한 IV와 키 사용 시)

• AES의 ECB(Electronic Code Book) 모드에서는 동일한 키에 대해 항상 동일한 암호문을 얻는다.

• 블록 암호이므로 패딩이 마지막 문자를 변경하지만, 16바이트가 있는 한 첫 번째 블록은 동일하다.

• 하지만 IV를 사용하는 모드는 어떨까? 스트림 암호 모드인 GCM을 살펴보고 동일한 키와 동일한 IV를 사용할 때 어떤 일이 발생하는지 확인해보자.

• 다음과 같은 Golang 코드를 작성함.

  package main
  
  import (
    "crypto/aes"
    "crypto/cipher"
    "crypto/sha256"
    "fmt"
    "os"
  
    "golang.org/x/crypto/pbkdf2"
  )
  
  func main() {
    passwd := "qwerty"
    nonce := []byte{0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}
    salt := []byte{0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}
    pt := ""
    argCount := len(os.Args[1:])
  
    if argCount > 0 {
      pt = (os.Args[1])
    }
  
    key := pbkdf2.Key([]byte(passwd), salt, 10000, 32, sha256.New)
    block, err := aes.NewCipher(key)
    if err != nil {
      panic(err.Error())
    }
  
    plaintext := []byte(pt)
    aesgcm, err := cipher.NewGCM(block)
    if err != nil {
      panic(err.Error())
    }
  
    ciphertext := aesgcm.Seal(nil, nonce, plaintext, nil)
    fmt.Printf("Message:\t%s\n", pt)
    fmt.Printf("Cipher:\t\t%x\n", ciphertext)
    fmt.Printf("Key:\t\t%x\n", key)
    fmt.Printf("Nonce:\t\t%x\n", nonce)
  
    plain, _ := aesgcm.Open(nil, nonce, ciphertext, nil)
    if err != nil {
      panic(err.Error())
    }
    fmt.Printf("Decrypted:\t%s\n", plain)
  }

  위 코드에서는 패스워드를 암호화 키로 변환하고, IV를 모두 0으로 설정하며, 키 생성 시 동일한 salt를 사용함.

  ”Testing 123”과 패스워드 “qwerty123”을 사용하면:

  Message: Testing 123
  Cipher:  80f8087e75d6875d56198a082820fb3dc6c0ba7e4bac4f697094e2
  Key:  2f7ffec39904ee5b61a73d881f6d2f36c27d2a60a42d828b52b6409dc13d1318
  Nonce:  000000000000000000000000
  Decrypted: Testing 123

• 동일한 암호화 키와 IV로 “Testing 1234”를 암호화하면:

  Message: Testing 1234
  Cipher:  80f8087e75d6875d56198acf54928581167bca942c9baa407511d4f6
  Key:  2f7ffec39904ee5b61a73d881f6d2f36c27d2a60a42d828b52b6409dc13d1318
  Nonce:  000000000000000000000000
  Decrypted: Testing 1234

• 동일한 암호화 키와 IV로 “Testing 12345”를 암호화하면:

  Message: Testing 12345
  Cipher:  80f8087e75d6875d56198acfa267d902af38c544c7cfb088b51b8b7442
  Key:  2f7ffec39904ee5b61a73d881f6d2f36c27d2a60a42d828b52b6409dc13d1318
  Nonce:  000000000000000000000000
  Decrypted: Testing 12345

결과:

• 각 암호문에서 "80f8087e75d6875d56198"가 공통적으로 나타남
• 이는 “Testing 123”에 매핑됨
• ”4”의 암호화는 “ac"
• "5”의 암호화는 “fa”

결론: 동일한 키와 동일한 IV를 사용하면 모든 모드에서 동일한 암호화 출력을 얻음. 이는 보안 측면에서 위험할 수 있으므로, 실제 환경에서는 IV를 매번 다르게 사용해야 함.