MAC

해시함수는 데이터의 무결성을 보장하지만 발신자의 신원 확인이 불가능하다. 이러한 문제를 해결하기 위해 인증 절차를 추가한 것이 메시지 인증 코드(MAC)이다.

개념¶

변경 감지 코드(MDC)¶

변경 감지 코드(MDC, Modification Detection Code)는 메시지의 무결성을 보장하는 다이제스트이다.

인증 과정¶

• Alice는 안전하지 않은 채널로 메시지 M을 Bob에게 전송
• Hash(M)으로 도출한 해시값 MDC를 안전한 채널로 전송
• Bob은 수신한 메시지를 해시 알고리즘을 통해 해시값 MDC' 도출
• Bob은 안전한 채널로 수신한 해시값 MDC과 계산한 해시값 MDC'를 비교
• 동일하다면 전달받은 메시지의 무결성이 입증됨

문제점¶

• 안전한 채널이 보장됨이 전제임
• 만약 해당 채널이 탈취된다면 메시지와 MDC 모두 위조될 수 있음

메시지 인증 코드(MAC)¶

송ㆍ수신자 간 비밀키를 공유하는 것으로 안전한 채널이 확보되지 않아도 무결성과 전송자의 신원 인증을 가능하게 하는 방법

인증 과정¶

• 원본 메시지 M을 비밀키 K와 병합하여 해시 수행
• 여기서 만들어진 MAC과 메시지 M을 안전하지 않은 채널로 전송
• Bob은 수신한 메시지 M과 비밀키 K로MAC'을 생성
• 수신한 MAC과 자신이 생성한 MAC'을 비교
• 동일하다면 전달받은 메시지의 무결성이 입증됨과 동시에 출원지가 Alice라 판단

문제점¶

• 송ㆍ수신자 간 비밀키를 공유해야 함
• 따라서 키 배송 문제가 발생

종류¶

Nested MAC¶

MAC의 안전성을 높이기 위해 고안된 방법

• 동일한 해시함수로 두 단계 해시 과정을 거침
• 따라서 두 개의 키가 존재

HMAC¶

NIST는 Nested MAC에 관한 표준인 FIPS 198을 제정

• Nested MAC에 패딩 요소 추가
• SHA1과 같은 일방향 해시함수 사용

생성 과정¶

• 메시지를 길이가 b비트인 N개의 블록으로 분리
• 비밀키 왼쪽에 0으로 된 열을 추가하여 b비트로 길이를 맞춤
• 이때 패딩 이전의 비밀키 길이는 N비트 이상을 권장
• 이렇게 생성된 비밀키를 ipad(Input pad) 상수와 XOR 연산
• 결과값을 N블록들 앞에 위치시켜 N+1개의 블록으로 만듦
• 블록을 해시함수에 대입하여 얻은 결과를 HMAC이라 한다
• n비트의 HMAC 왼쪽에 0을 패딩하여 b비트로 만듦
• ipad와는 다른 상수 opad와 b비트로 패딩한 비밀키를 XOR 연산
• 연산 결과값과 b비트의 HMAC을 병합하여 해시 연산
• 최종적으로 n비트의 HMAC을 생성

CMAC¶

NIST표준 FIPS 113에 정의된 MAC으로써 대칭키 암호시스템의 CBC모드를 활용하는 방법

• 암호 블록체인과 동일한 알고리즘
• 이전 블록의 암호문과 입력값를 XOR 연산하는 방식

생성 과정¶

• 메시지 M을 m비트의 블록 N개로 나눔
• 마지막 블록이 m비트가 아닐 시 첫 비트 = 1, 이후 비트 = 0으로 패딩
• 비밀키 K를 사용하여 첫 블록 M1을 암호화하여 M2와 XOR연산
• 해당 과정을 반복하여 수행
• 마지막 블록, 직전 암호문, 새로운 키 k를 XOR 연산
• 해당 결과값의 왼쪽부터 n비트를 CMAC 값으로 활용

k 생성 알고리즘¶

• 0으로 이루어진 m비트의 블록을 비밀키 K로 암호화
• 패딩이 적용되지 않았을 경우 x를 곱함
• 패딩이 적용된 경우 x^2를 곱함

활용 사례¶

IPsec¶

• IP(Internet Protocol)에 보안 기능을 추가한 것
• 통신 내용의 인증과 무결성 확인을 위해 사용

SSL/TLS¶

• 웹 통신 프로토콜
• 통신 내용의 인증과 무결성 확인을 위해 사용

공격¶

재전송 공격¶

도청한 메시지와 MAC 값을 반복 송신하여 비정상적인 서비스 요청

보안 대책¶

• 순서 번호
• 순서번호가 포함된 MAC을 계산하지 못하도록 하여 방지
• 타임스탬프
• MAC값이 바르더라도 시간이 맞지않다면 오류라고 판단하여 방지
• 비표(nonce)
• 일회용 랜덤값을 포함하여 MAC값을 계산하게 하여 재전송 공격을 방지

키 추측에 의한 공격¶

공격자에 의해 송수신에 사용하는 키를 추측당해서는 안된다.

보안 대책¶

메시지 인증 코드에 사용되는 키를 생성할 때는 암호학적으로 안전한 의사 난수 생성기를 사용해야 한다.

해결할 수 없는 문제¶

제 3자에 대한 증명¶

• 공유키를 이용하므로 MAC값을 계산할 수 있는 것은 송ㆍ수신자뿐임
• 하지만 누가 MAC값을 계산했는지는 특정 불가
• 제 3자에게 MAC 값을 계산한 것이 누구인지 증명 불가
• 전자서명을 사용하면 제 3자에 대한 증명 가능

부인 방지¶

• 송신자 Elice는 Bob에게 메시지를 보내지 않았다고 주장
• 해당 주장이 맞는 지 확인이 불가하므로 부인방지 불가
• 전자서명을 이용하면 부인방지 가능