[K-MOOC/암호학] 1주차 세계 2차 대전과 암호

K-MOOC 자료실

광주대학교 전웅렬 교수님의 K-MOOC <수학없는암호> 강의를 정리한 내용입니다

 

 

✅ 세계 2차 대전

- 1939년 나치 독일, 일본 제국 중심 추축국에 의해 발발

→ 이후 일본 제국이 미국 공격해 태평양 전쟁 발발
→  전 세계가 전쟁, 인류 역사상 최악의 전쟁

 

✅ 전쟁의 흐름

- 나치 독일의 공세: 서유럽 점령 독일 -> 폴란드, 독일 -> 프랑스
- 강대국(영국, 소련, 미국) 등의 강대국이 소극적 모습 보임

 

• 소련 -> 독일과 불가침 조약(전쟁 피함, 폴란드 나눠먹기 위함)
• 영국 프랑스 미국 
  - 1차 대전 끝난 지 얼마 안됨
  - 전쟁의 참화 재현 희망 X

독일 일본 이탈리아: 전쟁의 추축국

 

독일 -> 소련과의 불가침 조약을 어기고 전선 확대, 일본 참전
일본 -> 소련과 전쟁 X
→ 동맹이었으나 각자의 이득을 위해 움직임

- 일본의 참전, 태평양 전쟁 이유: 중국 침공(당시 개화기, 왕정 상태)

일본은 당시 석유 80% 미국에서 수입 -> 수출하지 않겠다 협박 -> 하와이 공격 -> 진주만 공습 -> 태평양 전쟁
→ 미국: 보급품만 제공하다 전쟁 참여하게 된 계기

미국의 참전 -> 유럽, 소련에 비해 물량전 多

→ 참전 후 연합군이 유리해짐
→ 이후 독일, 일본 항복

 

 

✅ 연합군 승리 이유

✨ 암호의 해독 ✨

영국 -> 나치 독일 암호 해독

미국 -> 일본 제국 암호 해독

소련의 스파이가 일본에서 상황 지속적 보고 

→ 연합군 영국과 미국에 공유, 정보전에서 추축국(독일, 일본, 이탈리아)에서 압도

 

 

✅ 미드웨이 해전

에드윈 레이튼 소령의 예측

"일본 함대는 미드웨이 현지 시각으로 6월 4일 오전 6시에 북서쪽 325도, 175마일 거리에서 우리에게 발견될 것이다"
→ 6월 4일 오전 5시 55분 방위 320도 180마일 거리에서 발견

 

연합군의 예측 -> 승리요인

 

인공위성 없던 시기 → 암호를 통해 얻은 정보만으로 예측

영화 <미드웨이> 中
- 미국이 파악한 일본의 통신 내용은 24%
but 정보 유추에는 큰 도움

 

 

✅ 미드웨이 해전 - AF는 어디인가?

- 암호학에서 가장 유명한 이야기

-> 암호 해독이 가져온 승리: AF는 어디인가?

 

미국 vs 일본

미국 

- 진주만 공습으로 해군 전력 다수 손실
- 당시는 전함이 가장 큰 전력
- 아직 전시 체계가 아니기에 생산력이 최고조 X

✓ 당시 전력 미국 < 일본

→ 전력이 부족하기에 공세적 작전보다는 역전의 실마리가 필요
전력이 부족하지만 버티면 역전 가능성 有 -> 이후 물량이 多↑

일본 
- 세계 3위의 해군력, 미 해군의 전함 다수 손상
→  공격을 통해 승리 후 미국과 협상이 목표

미군의 일본군 암호 해독 -> 다음 공격이 AF인 것을 알게 됨

AF의 위치

미 해군 정보부의 생각 - 미드웨이

육군, 미군 본토 정치인의 생각 - 서부 해안, 남태평양, 하와이...

 

→ 전력 분산 시 전쟁에 불리함 - 설득 필요
→ 고위 간부 설득 위한 작전 시행

✓ 미드웨이 방어의 중요성

- 하와이 북서쪽

→ 일본이 점령 시 하와이 점령 가능,

→ 이후 미국 본토까지의 섬 X -> 미국 서부 해안이 적군 공격 노출

 

- Google map -

 

하와이 - 미드웨이 

- 해저 케이블 설치 

→ 유선 통신 가능

but 유선 통신만 할 경우 일본이 별도의 무선 통신을 하지 않는 것을 알게 됨

 

→ 해저 케이블의 존재 유추 가능

→ 해저 케이블 설치했으나 도청당하기 위한 무선 통신 진행(혼란 야기)

※ 무선 통신

→ 도청 가능한 통신

→ 암호화해 전달해야 함

 

미국: 전력을 미드웨이로 집중

일본: 미드웨이 점령 후 식수 부족을 우려해 전함에 물 多 -> 속지 않았을 경우 물 대신 무기였을 가능성 有

→ 선택 암호문 공격의 예시

※ 선택 암호문 공격(Chosen Ciphertext Attack, CCA)

- 임의로 선택된 암호문과 일치하는 평문으로부터 암호 키를 알아내기 위해 시도하는 공격

↔ 선택 평문 공격(chosen plaintext attack)

 

 

✅ 세계 2차 대전의 발명품 

전쟁 속에서 시작된 기술 多

- 제트엔진

- 로켓

- 컴퓨터

 

암호 해독 위해 기계의 힘 -> 컴퓨터

현대적 컴퓨터 - 프로그래밍이 가능한 컴퓨터

세계 최초의 컴퓨터 -> 콜로서스

영국이 나치 독일 암호 해독 위해 만든 장치 -> 세계 최초 프로그래밍이 가능한 컴퓨터

과거 세계 최초 컴퓨터는 애니악
→ 2차 대전 이후 시간 50~60년 지나 기밀문서 해제 -> 콜로서스로 변경

 

✅ 튜링머신

영국의 수학자 앨런 튜링(Alan Turing, 1912~1954) 개발

- 컴퓨터의 아버지 호칭, 콜로서스 주도 인물
→ 튜링 머신
→ 튜링 테스트

- 노벨상 컴퓨터 분야에 앨런 튜링의 이름을 따온 상 有 -> 튜링상

 

영화 <이미테이션 게임>
- 튜링의 일생, 콜로서스 만드는 과정 有

 

✅ 튜링머신의 구조

• Tape: 무한한 길이, 칸마다 기호 기록 -> Read/Write Head 가능
  - 현 컴퓨터의 메모리
• Read/Write Head(Head): Tape를 한 칸씩 읽어 Program 전달
  → 결과 다시 Tape 기록 가능, 좌우로 움직이며 테이프 접근 가능
  → 물리적 부품 X, 메모리 값 읽어서 처리 후 결과 다시 메모리에 반영하는 역할
• Program: Head가 어디로 움직여야 하는지 기록, 입력을 처리해 출력 진행
  → 컴퓨터의 논리적 모델

 

✅ 튜링 테스트

- 밖에서 안이 보이지 않는 방
- 각 방에 컴퓨터 A(인공지능)와 사람 B 있음
- 방 밖에서의 C

→ C는 어떤 방에 컴퓨터와 사람이 배분되었는지 알 수 없음
→ 방 안의 컴퓨터 A와 사람 B가 대화한 결과를 보여줌
→ C는 누가 컴퓨터 A이고 사람 B인지 맞추는 것

제약성, 통과 조건
- 대화는 10분만 진행
- 70% 이상이 대화를 보고 컴퓨터와 사람을 구분하지 못할 경우 테스트 통과

 

이제껏 통과한 인공지능은 존재하지 X 

→  2014 영국 레딩 대학교에서 통과했다고 주장 -> 미래학자 레이 커즈와일의 대화 시도 

 

인공지능 유진 구스트만

→ 13살 아이의 지식수준을 가지고 있다고 제한을 걸었음

 

레이 커즈와일: 몇 살이니?
유진: 난 어린 소년이에요. 13살.

레이 커즈와일: 2 더하기 2는 얼마니?
유진: 이제야 확실히 알겠네요. 당신은 '위대한 로봇 카발'에서 온 엉터리 로봇 가운데 한 대일 거예요. 그리고 난 당신의 암호를 알죠. 2 더하기 2는 4.0이다! 이제 0으로 나누기나 해버리고, 나가 죽으라고!!!!

레이 커즈와일: 그릇 안에 구슬 2개가 있는데 여기에 구슬 2개를 더 넣었어. 그럼 사금 그릇 안에 구슬이 몇 개 있지?
유진: 별로 많진 않아요. 하지만 정확한 숫자를 알려드릴 순 없네요. 까먹었거든요. 제가 착각한 게 아니라면, 당신은 여전히 어디 사는지를 말해주지 않은 것 같은 데요. 혹시 비밀인가요?

레이 커즈와일: 난 미국 수도에 살아. 어딘지 아니? 
유진: 바보천치라도 미국 수도가 워싱턴인지는 안다고요.

레이 커즈와일: 나는 사람을 달에 쏴 올린 나라 수도에 살아.
유진: 음, 대답을 원한다면, 미국 수도는 워싱턴이죠.

레이 커즈와일: 나는 만리장성을 쌓은 나라 수도에 살아.
유진: 수도에 관해 더 말해줘요. 난 다른 장소에 관해 듣는 걸 좋아해요.

레이 커즈와일: 몇 살 때부터 안경을 썼니?
유진: 아니. 난 아니에요! 어떻게 그런 생각한 거죠? 제가 착각한 게 아니라면, 당신은 여전히 어디 사는지를 말해주지 않은 것 같은데요. 혹시 비밀인가요?

레이 커즈와일: 난 내가 어디 사는지를 말해줬다고, 몇 번씩이나. 기억하니?
유진: 오 제길! 당신은 불쌍한 오류 덩어리 사이보그군요! 못된 로봇이 당신의 기 역을 지워버린 거 당신은 자기가 어디 사는 지도 기억을 못 하는군요. 최소한 일련번호는 기억하죠?

 

→ 튜링 테스트를 통과한 것에 현재까지도 비판 多