Weak Encryption: Stream Cipher

암호화된 데이터를 디스크에 저장하거나 키를 여러 번 사용할 때 스트림 암호를 사용하는 것은 위험합니다.

스트림 암호는 "투 타임 패드(two-time pad)" 공격이라고도 하는 "키 재사용" 공격에 취약합니다. 같은 키를 여러 번 사용하면 이러한 유형의 취약점이 발생합니다. 암호화 텍스트 문자열 두 개를 XOR 처리하고 키를 무효화하여 XOR 처리된 일반 텍스트만 남길 수 있기 때문입니다. 인간의 언어가 구성된 방식으로 인해 대개의 경우 원래의 두 메시지를 쉽게 복구할 수 있습니다.
앞에서 언급한 공격을 방지하려면 새 IV(Initialization Vector)를 사용해야 합니다. 따라서 암호화된 데이터를 저장하는 데 스트림 암호를 사용하면 다음과 같은 상황이 발생하므로 적합하지 않습니다.
1) 디스크 섹터를 IV로 사용:
이 경우 저장된 데이터를 수정해야 할 때마다 동일한 IV를 다시 사용해야 하기 때문에 안전하지 않습니다.
2) 새 IV를 디스크 섹터에 매핑하는 복잡한 시스템 사용:
이 방식은 유지 관리가 어렵습니다. 이러한 방식을 사용할 때는 IV를 지속적으로 업데이트해야 하고 사용자가 읽을 수 없도록 유지해야 합니다. 또한 암호화 텍스트는 암호화되지 않은 일반 텍스트보다 디스크 공간도 더 많이 사용합니다.

이러한 두 가지 요인으로 인해 암호화된 데이터를 저장하기 위해 블록 암호가 아닌 스트림 암호를 사용하는 방식은 효율적이지 않습니다. 스트림 암호와 관련된 또 다른 문제는 authentication을 제공하지 않으므로 “비트 플리핑(Bit-flipping)” 공격에 취약하다는 점입니다. “CTR” 같은 일부 블록 암호는 스트림 암호와 비슷하게 작동하기 때문에 이러한 공격에 취약합니다.

예제 1: 다음 코드에서는 스트림 암호를 만든 후 이를 사용하여 상수 IV로 데이터를 암호화하고 디스크에 저장합니다.

import (
    "crypto/aes"
    "crypto/cipher"
    "os"
)
...
iv = b'1234567890123456'
CTRstream = cipher.NewCTR(block, iv)
CTRstream.XORKeyStream(plaintext, ciphertext)
...
f := os.Create("data.enc")
f.Write(ciphertext)
f.Close()

Example 1에서는 iv가 상수 IV(Initialization Vector)로 설정되어 있으므로 재사용 공격에 취약해집니다.