개인정보암호화에 효율적인 새로운 형태보존암호화 알고리즘 document_id A220517037360

최근 금융기관 및 대형 유통업체 등에서 대량의 개인정보유출사고가 연이어 발생하고, 그 피해는 날로 늘어나는 추세에 있다. 이에 따라 개인식별정보를 암호화하도록 강제하는 등 규제가 강화되고 있다. 이러한 개인정보를 암호화하는데있어서 효율적인 기술이 형태보존암호화이다. 일반적인 암호화방식은 입력 데이터 길이보다 출력 데이터 길이가 확장되며 형태가 변경된다. 형태보존암호화는 입력 데이터의 길이와 형태를 보존해주기 때문에 데이터베이스 및 응용프로그램수정을 최소화하는 효율적인 방식이다. 본 논문에서는 블록암호 운영모드를 이용한 개인정보 암호화에 효율적인 형태보존암호화방식을 새롭게 제안한다. 암호알고리즘의 효율성은 대부분 내부함수인 AES 암호화 횟수에 비례하며, 이것은 암호화하려는 평문의 자릿수에 비례한다[18].대표 개인식별번호인 주민등록번호의 경우 4비트 13자리로 구성되어 있다. 따라서 128블록 암호를 이용할 경우 카운터모드나 출력피드백모드의 출력에서 4비트짜리 32개의 출력에서 4비트 짜리 유효한 값 숫자의 경우 4비트 값이 0 9사이인 값을 의미 을 13개를 찾을 수 있으면 1번의 암호화 연산과, 유효값 검사, 13번의 모듈러 덧셈으로 주민번호를 암호화 할 수 있다. 즉 1번의 암호화 연산으로 주민번호를 암호화 할 확률은 약 99.64%이며 2번 이내의 암호화 연산으로 주민번호를 암호화 할 확률은 약99.99%로 충분하다. 그럼에도 불구하고 암호화하지 못했을 경우, 카운터를 증가시키거나 출력피드백모드를 한번 더 연산하는 과정을 반복할 수 있다. 1번의 암호화 연산으로 주민번호를 암호화 할 확률은 다음과 같다. Table 2는 기 제안된 다섯 가지 형태보존암호화와 EFPE를 블록암호 AES암호화 횟수를 이용하여 효율성을 비교한 것이다. Table 3은 주민등록번호 13자리를 두 번에 암호화 했을 때를 기준으로 기 제안된 다섯 가지 형태보존암호화의 효율성을 비교한 것이다. 본 논문에서 제시한 형태보존암호화알고리즘의 안전성은 사용되는 암호알고리즘의 안전성과 카운터모드 혹은 출력피드백모드에 기반하고 있다. 그 이유는 암호화할 때 다른 초기벡터나 카운터가 사용되어 암호화에 사용되는 키수열은 난수적 성질을 가지고 있다. 그리고 입력형태에 따라 키수열을 선택하므로 – 예를 들어 숫자의 경우 4비트 출력값이 0부터 9사이인 값만 선택 암호문도 균등성과 난수성을 지니고 있다. 또한 본 논문에서 제시된 알고리즘을 공격하는 공격자가 있다면 카운터모드나 출력피드백모드를 공격하는 공격자를 쉽게 구성할 수 있다. 따라서 이와 같은 특성으로 본 논문에서 제안된 새로운 알고리즘의 안전성은 사용되는 블록암호와 카운터모드 혹은 출력피드백모드에 기반 한다고 할 수 있다. 본 논문은 개인식별정보를 효율적으로 암호화할 수 있는 효율적인 새로운 형태보존암호화 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 내부함수로 블록암호AES를 사용하며 운용모드로 카운터 모드 및 출력피드백 모드를 사용한다. 그리고 유효값 검색 과정으로 인해 적은 연산량으로도 안전하게 사용할 수 있다. 또한, 제안하는 알고리즘은 13자리 주민등록번호를 두 번에 암호화했을 때를 기준으로 기 제안된 형태보존암호화 알고리즘 중 가장 효율이 좋은 VFPE의 블록암호 라운드 횟수 7회보다 2회로 횟수를 줄여 약 71.4%의 적은 횟수를 요구한다. 따라서 새롭게 제안한 효율적인 형태보존암호화 알고리즘은 데이터베이스 및 응용프로그램의 수정이 제한된 환경에서 개인식별정보 암호화에 효율적이고 안전하게 사용할 수 있다.