암호학의 역사 - 고대 암호학, 중세 시대와 르네상스, 컴퓨터 시대의 암호화

 

💡암호학의 역사

 

블록체인과 암호 기술은 뗄레야 뗄 수 없다. 신원 확인이나 블록체인의 형태, 송금, 과정, 서명 등 대부분의 기능에 암호 기술이 사용된다. 그렇기 때문에, 암호학에 대한 기초적인 이해가 매우 중요하다 암호가 처음 만들어진 시점부터 지금까지 어떠한 변화를 통해 변화하게 되었을지 보고, 블록체인에서 사용하는 암호 기술이나 기타 기술 요소를 정리해본다. 먼저 암호학이란, 안전한 의사소통을 위한 암호화/복호화 과학이다. 단순하게 말해 암호란 사람이 읽을 수 있는 평문을, 티인이 이해할 수 없도록 암호문으로 만들어 전송하고, 그것을 다시 사람이 읽을 수 있는 평문으로 복구하는 것이다. 그렇기에 현대의 암호학은 블록체인을 가능하게 하는 중요한 요소 중 하나이다. 오래전부터 사람들은 정보를 안전하게 전송하기 위해 암호학을 사용해왔으며, 오늘날 사용되는 암호 기술은 매우 긴 역사의 결과물이다.

 

암호화 -> 일반 메시지(평문)를 이해하기 어려운 암호문으로 변경하는 과정

복호화 -> 암호문을 읽을 수 있는 일반 메시지(평문)으로 변경하는 과정

 

 

✓ 고대의 암호학

 

원시 암호화 기술은 고대에서부터 존재했으며, 대부분의 초기 문명들은 이미 암호학을 사용해온 것으로 알려져 있다. 암호학이 사용된 가장 오래된 예시는 약 3,900만년 전에 살았던 이집트 귀족 크놈호테프 2세의 무덤에서 발견됐다. 그러나 이 암호학은 정보를 숨기기 위한 용도가 아닌, 문학적 요소로써 사용된 기법에 가까웠다. 민감한 정보를 보호하기 위해 사용된 암호화의 가장 오래된 예시는 약 3,500년 전 메소포타미아 서기들이 진흙판에 사용된 도자기 유약을 감추기 위해 쓰인 암호술이다. 고대부터 오늘날까지 암호학의 가장 중요한 목적은 군사 정보를 보호하기 위함이었다. 스파르타에서는 스키테일이라는 암호화 방식을 사용했다. 당시 스파르타에서는 전쟁을 나갈 때 군대와 본국 사람들이 동일한 굵기의 원통형 막대를 나눠서, 비밀리에 메시지를 보내야 하는 일이 생기는 경우 양피지를 막대에 돌돌 감아 메시지를 작성했다. 그리고 이 양피지를 받는 사람 역시 막대에 돌돌 감아 메시지를 해석했다. 이렇게 하면 양피지를 중간에 탈취당하더라도 비슷한 굵기의 원통현 막대가 없는 이상 해독할 수 없었다.

 

 

기원전 100년경에 만들어진 카이사르 암호는 고대에 가장 발달한 암호화 방식으로 유명하다. 카이사르 암호는 알파벳과 같은 문자를 숫자나 다른 문자로 치환하여 작성하는 방식이다. 이런 경우, 원본 문자를 어떤 문자로 치환하였는지 알고 있으면 쉽게 해독할 수 있지만 해독하지 못하면 매우 어려워진다. 아래 사진은 각각의 문자를 일정 거리만큼 밀어 글자를 치환하는 카이사르 암호이다. 아래 그림에서는 3글자씩 미뤄 A가 D가 되고 B는 E가 되었다.

 

 

✓ 중세 시대와 르네상스

 

중세 시대에 접어 들면서, 암호화 암호를 해독하는 과학인 암호해독학은 암호학이라는 고대의 과학을 따라잡기 시작했다. 800년경, 아랍 수학자 알킨디는 빈도 해석이라고 알려진 기술을 개발하여, 기호 대체 암호를 쉽게 해독할 수 있게 만들었다. 이 때, 처음으로 암호화된 메시지를 해독하려는 사람들은 체계적인 방법으로 암호에 접근할 수 있게 되었고, 암호학은 더욱 발전하기 시작했다.

 

1465년, 레오네 알베르티는 알 킨디의 빈도 해석에 대한 해결책으로 여겨지는 다중문자 암호를 개발했다. 다중문자 암호에서는 두 개의 디스크를 이용해 하나의 알파벳을 전혀 다른 알파벳으로 만들어 암호화한다. 이러한 다중문자 암호는 하나의 알파벳이 어떤 알파벳으로 변하였는지 모른다면 복호화할 수 없었기 때문에 빈도해석 기술을 무력화했다.

 

 

✓ 근대에서의 발전

 

1790년대 토마스 제퍼슨은 제퍼슨 디스크라고 불리는 암호 시스템을 만들었다. 제퍼슨 디스크는 26개의 바퀴를 이용해 알파벳을 다른 알파벳을 치환하는 방식이었다. 제퍼슨 디스크는 발명된 당시에는 실제로 사용되지 않았지만, 100년 뒤 2차 세계대전에서 실제로 구현되어 사용됐다.

세계 2차대전에서는 에니그마 장치가 발명됐다. 에니그마 장치는 제퍼슨 디스크처럼 바퀴를 사용하여 암호화를 했으며, 동일한 에니그마 장치가 없으면 해독이 불가능했다. 초창기 컴퓨터 기술은 에니그마 암호를 해독하기 위해 개발되었으며, 에니그마 장치 해독은 연합국 승리의 결정적인 원이 중 하나였다.

 

 

✓ 컴퓨터 시대의 암호화

 

컴퓨터의 발달로 수학적 암호화가 발달하기 시작했으며, 컴퓨터 시스템의 표준이 되었다. 1990년대에는 양자암호학이 등장하였으며, 오늘날의 수학적 암호화를 제공하는 보안 수준에서 한 단계 더 향상하고자 하고 있다. 또한, 초기에는 암호화를 한다는 것을 '기밀성 유지'라는 목표를 이루기 위한 목적으로 활용되었지만 현재는 암호 화폐를 구현할 때도 사용되고 있다. 또, 현재 일상에서도, 인터넷, 모바일 뱅킹, 공인인증서 등 암호학이 사용된 기술이 적용되어 있다.

 

암호 화폐에는 해시 함수, 공개 키 암호화, 디지털 서명과 같은 다양한 암호화 기술을 사용하며, 블록체인에 저장된 데이터의 일관성을 ㄹ보호하고 거래를 인증하는 데 사용한다. 타원곡선 전자서명 알고리즘(Elliptical Curve Digital Signature Algorithm, ECDSA)는 블록체인에 기록된 자산을 정당한 소유주만이 사용할 수 있도록 보장한다.