고전적 암호

고전적 암호의 특징은 암호화하는 과정을 송신자와 수신자가 서로 잘 안다는 것이고, 또 누구나 암호화하는 과정을 알면 암호를 풀 수 있다.

이와 같이 암호문을 평문 즉 평범한 글로 만드는 과정을 복호화復號化 decode한다고 말한다.

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고전적 암호는 열쇠와 자물쇠가 같다는 특징을 가지고 있어서 '대칭적인 키'를 사용한다고 말한다.

암호화 또는 복호화하기 위하여 전화번호부, 신문, 책 또는 난수표 등의 몇째 번 쪽에 나오는 몇째 번 숫자를 기준으로 알파벳의 순서를 바꿀 수도 있고, 또는 전혀 새로운 기호를 도입하여 암호화할 수도 있다.

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그 예는 다음과 같이 우물 정井자와 엑스X자의 조각이나 그 조각에 점을 찍은 것에 로마자를 대응시켜 일상 문자를 숨길 수도 있다.

 

위 그림을 이용하여 'I LOVE YOU'는 다음과 같은 암호로 나타난다.

                                                                             ⇓

                I                                                                       LOVE                                                                        YOU

 

이런 고전적 암호는 두 사람 또는 보안이 유지되는 소수의 단체에게 일시적으로는 그 효과가 매우 뛰어나지만, 암호를 푸는 '키'를 잃어버리면 위험해진다.

또 이러한 고전적인 암호를 오랫동안 사용하면, 그것을 탐지하려는 적들에 의해 해독될 가능성이 매우 높아진다.

그 이유는 일상에서 사용하는 문자의 사용 빈도수에 대한 통계가 나와있고, 서로 조합할 수 있는 문자들의 통계도 나와있으며, 사용되는 단어의 빈도수도 알려져있기 때문이다.

개인마다 지문이 다르듯 문자를 사용하는 습관은 개인마다 다르지만, 그러한 차이를 오랫동안 추적하면 암호를 풀 수 있다.

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한글 문자에 대한 사용빈도수는 다음과 같다.

 

한글은 ㅇ, ㅣ, ㅏ, ㄴ, ㄱ 순으로 많이 사용된다는 것을 알 수있다.

물론 이 밖에도 다양한 통계분석이 알려져있어 장시간 사용되는 고전적 암호를 푸는 것은 크게 어렵지 않다고 말한다.

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영문자의 사용빈도수를 보면 ETAOINS 순으로 많이 사용된다는 것을 알 수 있다.

 

전쟁에서 암호에 얽힌 수많은 비화가 알려져있다.

태평양 전쟁 때, 일본군이 태평양의 미드웨이 제도 Midway Islands에 있는 미 해군을 공격하기 위한 비밀통신을 미군이 사전에 입수해서 일본이 패한 것이나, 독일군 암호를 영국의 튜링 A. Turing이 이끌던 팀이 풀어서 2차 세계대전에서 연합군이 승리하게 되었다는 등의 이야기는 잘 알려져 있다.

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태평양 전쟁 암호 비화는 다음 내용이다.

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일본 연합함대 사령관 야마모토 이소로쿠(산본오십육山本 五十六)는 미국과 전쟁을 하면 장기전으로 나가서는 안 되고, 기습공격을 해야한다는 것을 잘 알고 있었다.

그의 지휘 아래 일본 해군은 1941년 12월 8일 하와이 진주만 Pearl Harbor in Hawaii에 주둔하고 있는 미 해군을 기습공격해서 태평양 전쟁을 승리로 이끌어가고 있었다.

이듬해 6월 5일 야마모토는 아카기(적성赤城), 히류(비룡飛龍), 소류(蒼龍), 가가(가하加賀) 등 네 척의 항공모함을 비롯한 대규모 병력을 이끌고, 미드웨이 제도의 미 해군을 기습공격하려 했으나, 이 사실을 미리 알고 있던 미 해군에 의해 일본 해군은 항공모함을 모두 잃고 크게 패했다.

당시 미군은 300여 명의 군사를 잃었지만, 일본은 무려 3,500명의 군사를 잃었다.

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미국의 해군 제독 니미츠 Chester W. Nimitz는 다음과 같이 말했다.

"미드웨이 해전의 승리는 정보전의 승리였다. 기습을 노리던 일본군이 오히려 우리에게 기습을 당했다. 일본군은 중대한 과오를 범했지만, 미군 지휘관들은 큰 실수 없이 일본군의 오판을 잘 이용했다. 미드웨이 해전은 일본으로서는 16세기 말 조선의 이순신 장군에게 당한 패배 이후 최초의 대패로 끝났다."

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일본은 1934년에 독일 암호기 Enigma Machine를 구입했고, 이를 기초로 한 퍼플 암호기 Purple Machine를 1937년부터 사용했다.

미국은 프리드먼 William Friedman이 지휘하는 암호해독팀을 운영했다.

이들은 1940년 일본 암호를 해독하였고, 해독한 것을 'MAGIC'이라 불렀다.

프리드먼은 퍼플 암호기를 제작하였고, 그중 한 대가 영국의 암호 해독 기지인 블레츨리 파크 Bletchley Park에 배달되었다.

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1942년 5월 11일, 미국은 일본군이 사용하는 AF라는 지명의 위치를 파악하기 위해 고심하던 중​ '미드웨이에 식수가 부족하다'는 내용의 무전을 하와이로 보냈고, 이틀 후 일본군이 'AF에 식수가 부족하다'는 내용의 통신을 하는 것을 들었다.

이로서 미군은 일본군이 기습공격하려던 곳이 바로 미드웨이라는 것을 알게 되었다.

호랑이굴에 쳐들어간 일본 해군은 미드웨이에서 크게 패할 수밖에 없었던 것이다.

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1943년 4월 18일, 야마모토 사령관이 솔로몬 제도 Solomon Islands의 상공에서 비행기로 전선을 시찰할 것이라는 정보를 사전에 입수한 미군은 비행기를 격추시켰고, 야마모토는 전사했다.

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일본은 암호 해독 및 정보처리능력이 영국과 미국에 비해 매우 떨어진다는 것을 나중에야 실감하게 되었고, 1944년에야 비로소 도쿄대 교수인 다카기 데이지(고목정치高木貞治)와 고다이라 구니히코(소평방언小平邦彦) 등을 비롯한 우수한 수학자들을 모아 새로운 암호체계를 개발하려 했지만, 이미 때는 늦었다.

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※출처

1. 김홍종 지음, '문명, 수학의 필하모니'(효형출판, 2009).

2. 구글 관련 자료

 

2022. 9. 21 새샘