IT 기술과 서비스가 빠르게 진화하고 있는 오늘날 데이터 보안과 프라이버시 또한 중요성이 점점 강조되고 있다.
이 책을 읽으면 데이터 보안과 프라이버시를 위해서 필수적으로 알아야 할 대칭키/비대칭키 암호화, 공개키/개인키 암호화, 타원 곡선 암호화, 해시와 디지털 서명과 같은 전통적인 암호화 알고리듬뿐만 아니라 동형 암호, 영지식 증명, 양자 암호와 같은 최신 암호화 알고리듬까지 그 가치와 특징에 대해서 이해할 수 있을 것이다.

◈ 이 책에서 다루는 내용 ◈
◆ 주요 암호화 개념, 알고리듬, 프로토콜과 표준에 대한 이해
◆ 가장 널리 사용되는 일부 암호화 알고리듬에 대한 공격 방법
◆ 알고리듬을 효율적으로 구축하고 구현하는 방법
◆ RSA와 비대칭키 암호화 알고리듬에 대한 새로운 공격 방법
◆ 블록체인과 암호화폐를 위한 새로운 체계와 프로토콜
◆ 선구적인 양자 암호화 알고리듬
◆ 영지식 프로토콜과 타원 곡선에 대한 공격
◆ 비대칭키, 영지식, 암호화폐 분야에서 저자가 발명한 새로운 알고리듬

◈ 이 책의 대상 독자 ◈
학생, IT 전문가, 사이버 보안 매니아 또는 최신 암호 기술을 개발하고 성공적인 사이버 보안 경력을 쌓고자 하는 모든 사람을 위한 책이다. 이 책을 이해하기 위해서는 초급 수준의 대수학과 유한체 이론에 대한 실무 지식이 필요하다.

[목 차]

1부. 암호학의 역사와 소개

1장. 암호학 심층 분석
__암호학 소개
____2진수, 아스키 코드, 표기법
____페르마의 마지막 정리, 소수, 모듈러 연산
__암호화 알고리듬에 대한 간략한 역사와 개요
____로제타 스톤
____카이사르 암호
____ROT13
____빌 암호
____버냄 암호
__보안과 컴퓨팅에 대한 고찰
__요약


2부. 고전적인 암호화(대칭키와 비대칭키 암호화)

2장. 대칭키 암호화
__부울 논리의 표기법과 연산
__DES 알고리듬
____Simple DES
____DES
____3DES
____DESX
__AES Rijndael
____AES 알고리듬
____AES에 대한 공격과 취약점
__요약


3장. 비대칭키 암호화
__비대칭키 암호화
____개척자들
__디피-헬만 알고리듬
____이산 로그
____D-H 알고리듬 설명
____알고리듬 분석
____D-H 알고리듬에 대한 공격 및 암호 분석
__RSA
____RSA 설명
____RSA 분석
____알고리듬에 대한 전통적인 공격
____국제 조약 검증을 위한 RSA 적용
____비전통적인 공격
__PGP
__ElGamal 알고리듬
__요약


4장. 해시 함수와 디지털 서명
__해시 함수
__주요 해시 알고리듬
____해시 함수 구현을 위한 로직과 표기법
____SHA-1 알고리듬
____SHA-1에 대한 참고와 예제
__인증과 디지털 서명
____RSA 디지털 서명
____ElGamal 알고리듬을 이용한 디지털 서명
____블라인드 서명
__요약


3부. 새로운 암호화 알고리듬과 프로토콜

5장. 영지식 프로토콜
__ZKP의 주요 시나리오 - 디지털 동굴
____비대화형 ZKP
____Schnorr의 대화형 ZKP
____zk-SNARK
____Zcash 암호화폐의 zk-SNARK
____1라운드 ZKP
____ZK13 - 인증과 키 교환을 위한 ZKP
__요약


6장. 새로운 공개키/개인키 알고리듬
__MB09 알고리듬의 기원
__MB09 알고리듬 소개
____MB09 알고리듬 설명
__MBXI 알고리듬 소개
____MBXI 예제
__RSA에 대한 새로운 공격
__MBXI에서의 디지털 서명
____MBXI에서의 다이렉트 서명
____MBXI에서의 부가 서명
____MBXI 디지털 서명 알고리듬의 수학적 설명
__MB09와 MBXI의 진화 - MBXX 소개
____MBXX 프로토콜
__요약


7장. 타원 곡선
__타원 곡선의 개요
__타원 곡선에서의 연산
____스칼라 곱셈
__타원 곡선에서의 D-H 알고리듬 구현
__타원 곡선 secp256k1 - 비트코인 디지털 서명
____1단계 - 키 생성
____2단계 - secp256k1에서의 디지털 서명
____3단계 - 디지털 서명 검증
__secp256k1에서의 디지털 서명을 위한 예제
__EDCSA에 대한 공격과 타원 곡선의 보안
____1단계 - 임의의 키 [k] 찾기
____2단계 - 개인키 [d] 복원
__ECC 알고리듬의 미래
__요약


8장. 양자 암호화
__양자 역학과 양자 암호화의 소개
__양자 역학을 이해하기 위한 가상의 실험
____1단계 - 중첩
____2단계 - 불확정성
____3단계 - 스핀과 얽힘
__양자 암호화
__양자 키 분배 - BB84
____1단계 - 양자 채널 초기화
____2단계 - 광자 전송
____3단계 - 공유키 결정
__공격 분석과 기술적인 이슈
__양자 컴퓨팅
__쇼어 알고리듬
____1단계 - 큐비트 초기화
____2단계 - 임의의 수 a 선택
____3단계 - 양자 측정
____4단계 - 올바른 (r)의 후보 찾기
__양자 푸리에 변화
____5단계 - 인수 분해(n)
____쇼어의 알고리듬에 대한 참고 사항
__양자 내성 암호화
__요약


4부. 동형 암호와 암호화 검색 엔진

9장. 암호화 검색 엔진
__CSE에 대한 소개 - 동형 사상
__RSA에서의 부분 동형 암호화
__동형 암호화 분석과 그것의 의미
____검색 엔진의 수학과 논리
__트리 그래프 이론 소개
__허프만 코드
__해시와 부울 논리
__CSE
__CSE의 혁신
__CSE의 컴퓨팅 분석
____무작위 대입 공격의 예
__CSE의 애플리케이션
__요약

◈ 이 책의 구성 ◈
1장, ‘암호학 심층 분석’에서는 암호화에 대한 소개, 암호화가 필요한 이유, IT에서 암호화가 중요한 이유를 설명한다. 또한 암호학의 역사에서 등장하는 주요 알고리듬을 한눈에 살펴볼 수 있다.
2장, ‘대칭키 암호화’에서는 대칭키 암호화에 대해서 살펴본다. 사이버 시스템을 구현하는 데 널리 사용되는 DES, AES, 부울 논리(Boolean Logic)와 같은 알고리듬을 중점적으로 설명한다. 그리고 해당 알고리듬에 대한 공격 방법에 대해서도 알아본다.
3장, ‘비대칭키 암호화’에서는 RSA, 디피-헬만과 같은 고전적인 비대칭키 암호화 알고리듬과 공개키/개인키 암호화 알고리듬에 대해서 설명한다.
4장, ‘해시 함수와 디지털 서명’에서는 SHA-1과 같은 해시 함수를 소개하고 현대 암호화의 한 축인 디지털 서명에 대해서 설명한다. 가장 중요하고 유명한 서명 알고리듬과 블라인드 서명(익명 서명)에 대해서 살펴본다.
5장, ‘영지식 프로토콜’에서는 블록체인의 새로운 경제를 위한 새로운 암호화 프로토콜 중 하나인 영지식 프로토콜을 설명한다. 영지식 프로토콜은 안전하지 않은 통신 채널에서 민감한 데이터를 노출하지 않고 사람과 기계를 인증하는 데 매우 유용하다. 블록체인에서 사용되는 zk-SNARK와 같은 새로운 프로토콜은 영지식 알고리듬을 기반으로 한다. 마지막으로 저자가 발명한 새로운 영지식 프로토콜인 ZK13에 대해서 설명한다.
6장, ‘새로운 공개키/개인키 알고리듬’에서는 저자가 발명한 3개의 알고리듬을 소개한다. MB09는 페르마의 마지막 정리를 기반으로 하며 MB11은 RSA의 대안이 될 수도 있다. 이 알고리듬들과 관련된 디지털 서명에 대해서도 설명한다. 또한 합의 알고리듬에 사용되는 새로운 프로토콜인 MBXX에 대해서도 알아본다.
7장, ‘타원 곡선’에서는 탈중앙화 금융의 새로운 영역을 가능하게 한 타원 곡선에 대해서 알아본다. 사토시 나카모토(Satoshi Nakamoto)는 비트코인이라는 디지털 화폐 전송을 구현하기 위해서 SECP256K1이라는 타원 곡선을 채택했다. 암호화를 위한 타원 곡선의 작동 방식과 주요 특징에 대해서 알아본다.
8장, ‘양자 암호화’에서는 양자 컴퓨팅의 등장으로 지금까지 우리가 탐구해 온 대부분의 알고리듬이 어떻게 무작위 대입 공격의 심각한 위협에 처하게 되는지 살펴본다. 이에 대한 한 가지 가능한 해결책은 양자 암호화(Q-Cryptography)다. 그것은 인간이 발명한 매우 흥미진진하고 환상적인 종류의 암호화 중 하나다. 양자 암호화는 초기 단계에 불과하지만 짧은 시간 안에 널리 채택될 것이다.
9장, ‘암호화 검색 엔진’에서는 저자가 발명한 뛰어난 동형 암호 애플리케이션인 암호와 검색 엔진에 대해서 살펴본다. 그것은 암호화된 콘텐츠를 검색할 수 있는 검색 엔진이다. 그것의 구현 방법과 기업에서의 사례 그리고 데이터 프라이버시를 위한 혁신적인 엔진의 적용 가능성에 대해서 살펴볼 것이다.

작가의 말
초고속 연결, 클라우드 컴퓨팅, 랜섬웨어, 해커의 시대에서 디지털 자산은 우리 삶의 방식을 바꾸고 있으므로 암호화와 사이버 보안이 매우 중요하다.
데이터 처리와 저장 방식의 변화로 인해 정보의 불법 복제와의 끊임없는 전쟁에서 앞서 나가기 위해서는 암호화 알고리듬의 적절한 진화가 필요했다.
이 책은 차세대 암호화 알고리듬에 집중하고자 하는 학생과 전문가에게 좋은 도구가 될 것이다.
대칭키와 비대칭키 알고리듬의 기초부터 시작해서 스파이와 해커로부터 정보를 보호하기 위해 인증과 전송, 암호화된 데이터에 대한 검색 등의 모든 최신 기술을 설명하는 책이다. 영지식과 블록체인의 합의, 타원 곡선, 양자 암호화, 동형 검색과 같은 진화된 알고리듬을 접하게 될 것이다.
컴퓨터 과학에서 채택된 주요 알고리듬에 대한 공격과 암호 분석에 대해서도 중점적으로 다룬다. 주요 목적은 이와 같은 복잡한 주제를 깊이 이해하도록 훈련하는 것이다. 이를 위해 개념을 더욱 잘 이해할 수 있도록 특별히 주의를 기울인 예시를 제시한다.

옮긴이의 말
IT 기술과 서비스가 빠르게 진화하는 현 상황에서 새로운 IT 기술이나 서비스에 대한 보안은 그 중요성이 점점 커지고 있습니다. 또한 현재는 우리 생활 속 모든 것(서비스, 디바이스뿐만 아니라 우리가 생활하고 있는 모든 환경)이 연결되고 있습니다. 이러한 변화를 보이지 않는 레이어에서 안전하게 뒷받침하는 것이 바로 보안 기술이라고 할 수 있으며, 그중에서도 데이터에 대한 보안과 프라이버시의 중요성이 점점 강조되고 있습니다.
암호화 기술은 다양한 보안 기술의 근간 중 하나입니다. 암호화 기술을 이용해서 데이터를 보호하고, 나아가 사용자의 프라이버시를 보호할 수 있기 때문입니다.
이 책은 데이터 보안과 프라이버시 보호를 위해서 필수적으로 알아야 할 암호화 기술을 자세히 설명하고 있습니다.
데이터 보호와 인증을 위해서 사용되는 대칭키/비대칭키 암호화, 공개키/개인키 암호화, 타원 곡선 암호화, 해시와 디지털 서명과 같은 전통적인 암호화 알고리듬에 대해서 설명합니다.
데이터 프라이버시 관점에서는 사용자의 익명성 제공과 SSI(Self-Sovereign Identities) 기반의 서비스 혹은 플랫폼의 필요성이 대두되고 있으며, 여기 사용하는 기술로 동형 암호, 영지식 증명 등에 대해서도 소개하고 있습니다.
또한, 기존과는 다른 새로운 기술을 기반으로 한 양자 암호화뿐만 아니라 향후 양자 컴퓨팅 시대가 됐을 때 필수적인 양자 내성 암호 기술에 대해서도 다룹니다.
이 책은 여러분이 과거, 현재, 미래를 아우르는 암호화 기술, 각 기술의 가치와 특징에 대해서 이해하는 계기가 돼 줄 것입니다.

마시모 베르타치니
크립토랩(Cryptolab Inc.)의 연구원이자 수석 과학자, CEO, 공동 설립자다.
수학과 통계학 교수로 경력을 시작했다. 이후 사이버 보안을 위한 암호화 솔루션 분야의 스타트업인 크립토랩을 설립했다. 엔지니어 팀과 함께 암호화된 데이터로 작업할 수 있는 세계 최초의 검색 엔진을 기획하고 구현했다.
실리콘밸리 발명가 상과 유럽연합(EU)에서 수여하는 Seal of Excellence를 포함해 여러 국제적인 상을 받았다.
현재는 이뮤니 대학교(EMUNI University)에서 계약직 교수로 수학적 모델을 가르치고 있으며 암호학, 사이버 보안, 블록체인 분야에서 많은 논문을 발표했다.

옮긴이 윤우빈
기존의 IT 기술과 새로 만들어지고 있는 최신 기술을 보안이라는 관점에서 이해하고 새로운 기술, 비즈니스 영역의 새로운 보안 위협과 그에 대한 대응 기술을 고민하며, 에이콘출판사를 통해 다양한 보안 관련 지식을 공유하고자 노력하고 있다. 지금도 여전히 새로운 분야에 대한 보안 기술 연구와 다양한 보안 기술 개발을 위해 진땀 흘리고 있다.