[참고] AES-256(Advanced Encryption Standard - 256bit) 강력한 대칭키 암호화 알고리즘 !!

 

 

 

1. AES 개요

AES(Advanced Encryption Standard)는 대칭키 블록 암호화(Symmetric Block Cipher) 방식입니다.

• **미국 국립표준기술연구소(NIST)**가 2001년 표준 암호화 알고리즘으로 채택
• 키 길이에 따라 AES-128, AES-192, AES-256으로 나뉨
• AES-256은 256비트 키를 사용하여 가장 강력한 보안을 제공

---

2. AES-256 암호화 방식

AES-256은 각 128비트 블록을 256비트 키로 암호화하며, 여러 개의 **라운드(rounds)**를 거쳐 데이터를 변환합니다.

① 키 생성(Key Expansion)

• 256비트(32바이트) 암호화 키를 사용
• 키 스케줄링을 통해 여러 개의 서브 키(Sub-Key) 생성
• 각 라운드에서 새로운 서브 키를 적용하여 암호화 강화

② 초기 상태 배열(State Array) 설정

• 평문 데이터를 **4×4 바이트 배열(총 128비트 블록)**로 변환
• 이 배열이 AES 암호화 과정에서 계속 변형됨

③ 라운드 연산(Encryption Rounds)

AES-256은 14개의 라운드(rounds)를 거쳐 암호화되며, 각 라운드는 4단계 연산을 포함함.

1. SubBytes (S-Box 대체 연산)
   • 각 바이트를 S-Box(Substitution Box)에서 대체
   • S-Box는 비선형적인 치환 함수로, 데이터 패턴을 복잡하게 변환
   • 공격자가 패턴을 예측하기 어렵게 만듦
2. ShiftRows (행 이동 연산)
   • 각 행의 바이트를 왼쪽으로 이동
   • 두 번째 행은 1칸, 세 번째 행은 2칸, 네 번째 행은 3칸 이동
   • 데이터 확산 효과(diffusion) 증가
3. MixColumns (열 혼합 연산)
   • 각 열(column)을 특정 행렬과 곱해 변환
   • 데이터가 여러 바이트에 분산되어 변조됨
   • 마지막 라운드에서는 MixColumns 연산을 수행하지 않음
4. AddRoundKey (라운드 키 추가)
   • 각 바이트를 라운드 키(Round Key)와 XOR 연산
   • 키 스케줄에서 생성된 서브 키를 사용하여 보안 강화

---

3. AES-256 복호화(Decryption) 과정

복호화는 암호화 과정의 반대 순서로 진행됩니다.

• InvSubBytes → InvShiftRows → InvMixColumns → AddRoundKey
• 같은 키를 사용하여 암호화된 데이터를 원래 평문으로 변환

---

4. AES-256의 보안성

✅ Brute-force 공격(무차별 대입 공격) 방어 가능

• AES-256은 2²⁵⁶개의 키 조합을 가지므로, 현존하는 컴퓨터로 해독 불가능

✅ 양자 컴퓨팅 시대에도 안전

• AES-256은 **Grover’s Algorithm(양자 알고리즘)**에 대해 여전히 강력한 보안성을 유지

✅ 사용처

• AWS EBS, Google Cloud, Microsoft Azure 등의 클라우드 보안
• Wi-Fi(WPA3), SSL/TLS, VPN, 금융 시스템, 군사 보안

---

5. AES-256 vs. 다른 암호화 방식

암호화 방식       키 길이                                보안 강도                                                    속도                      사용처

AES-128	128비트	강력하지만 양자 컴퓨터에 상대적으로 취약	빠름	일반적인 보안
AES-192	192비트	중간 수준의 보안	중간	금융, 정부
AES-256	256비트	가장 강력한 보안	느림	클라우드, 군사, 금융

---

6. 결론

• AES-256은 현존하는 가장 안전한 대칭키 암호화 알고리즘
• 14라운드의 복잡한 연산으로 강력한 보안 제공
• AWS, 금융, 군사 보안, VPN, TLS/SSL 등에서 사용
• 양자 컴퓨터 시대에도 여전히 안전한 암호화 방식