[정보보안기사] 2. 암호학 - 은닉 서명(blind signature)

 

은닉 서명(blind signature) 이란?

은닉 서명(Blind signature)은 서명자가 메시지에 대한 누구의 서명인지 알 수 없는 서명 방법입니다. 일반적으로 서명자는 메시지에 대해 서명할 때, 메시지를 일부분 변경하여 변형된 메시지에 대해 서명할 경우 은닉 서명을 적용할 수 있습니다. 은닉 서명은 보안 및 프라이버시를 보호하는데 유용하게 사용되며, 전자상거래 및 인터넷 투표와 같이 개인 정보를 보호해야 하는 애플리케이션에서도 널리 사용됩니다. 특히, 비트코인과 같은 암호화폐에서는 익명성을 유지하기 위해 은닉 서명을 사용합니다.

 

은닉 서명은 어떻게 작동하나요?

은닉 서명은 서명자가 메시지에 대한 누구의 서명인지 알 수 없는 서명 방법입니다. 이 서명 방식은 다음과 같이 작동합니다.

 

1. 보내는 사람이 메시지를 작성합니다.

2. 보내는 사람은 메시지의 해시 값을 생성합니다.(해시란 메시지를 고정된 길이의 값으로 변환하는 함수입니다.)

3. 보내는 사람은 메시지 상의 일부(예: MSB n 비트)를 임의로 선택합니다.

4. 보내는 사람은 선택한 일부 값을 제외한 나머지 메시지와 함께, 선택한 일부 값을 서명자에게 보냅니다.

5. 서명자는 선택된 일부분을 제외한 나머지 메시지 해시를 사용하여 서명을 생성합니다.

6. 서명자는 생성된 서명과 선택된 일부분을 보냅니다.

7. 보내는 사람은 받은 서명을 사용하여, 선택한 일부분에 대한 서명을 생성합니다.

8. 보내는 사람은 생성된 서명과 함께, 선택한 일부 값을 받는 사람에게 보냅니다.

9. 받는 사람은 받은 서명과 선택한 일부 값에 대한 서명 검사를 수행합니다.

 

결과적으로, 받는 사람은 원래의 메시지가 어떤 내용인지 모르지만, 보내는 사람과 서명자 간에 서명이 수행되었으며,검증이 가능한 서명을 받습니다. 이 기술은 인터넷상의 다양한 보안 프로토콜에 응용됩니다.예를 들어 전자상거래 프로토콜에서 은닉서명 기술을 사용하여 구매자의 개인정보를 보호할 수 있습니다.

 

은닉 서명을 사용하는 분야는 무엇인가요?

은닉 서명 기술은 민감한 정보가 포함된 전자문서에 대한 인증이나 부인 방지, 익명성 보장 등 여러 목적으로 사용될 수 있습니다. 예를 들면 다음과 같은 분야에서 사용됩니다.

 

자상거래: 온라인 결제 시스템에서 은닉 서명 기술이 사용되어 결제자의 개인정보를 보호하고, 거래의 무결성을 보장합니다.

익명 투표: 익명 투표에서는 유권자 정보를 다른 사람이 알 수 없으며, 결과도 공개되지 않습니다. 이를 위해 익명성이 보장되는 은닉 서명 기술이 사용됩니다.

인공지능 기술: 머신러닝과 같은 인공지능 기술에서는 데이터 사용자들이 서로 데이터를 교환해야 하는 경우가 많은데, 이때 은닉 서명 기술을 사용하여 개인정보 보호와 무결성을 동시에 보장할 수 있습니다.

 

위와 같이 은닉 서명은 민감한 정보를 다루는 다양한 분야에서 사용될 수 있으며, 암호화 기술 분야에서 중요한 기술 중의 하나입니다.

 

은닉 서명 기술의 장단점은 무엇인가요?

은닉 서명 기술의 장점과 단점은 다음과 같습니다.

 

장점

1. 개인정보를 안전하게 보호할 수 있습니다. 은닉 서명은 사용자의 개인정보를 숨기면서 검증을 보장하므로, 개인정보 보호에 유용합니다.

2. 인증과 부인 방지가 가능합니다. 은닉 서명은 메시지의 발송자를 확인하면서도 다른 누구의 서명인지 모르게함으로써 부인 방지와 인증을 동시에 보장할 수 있습니다.

3. 데이터 무결성이 보장됩니다. 은닉 서명은 메시지가 변경되는 것을 방지하고, 메시지 자체의 무결성도 보호합니다.

4. 익명성을 보장합니다. 은닉 서명은 개인정보를 공개하지 않으면서도 검증이 가능하게 해, 익명성의 보안성을 유지할 수 있습니다.

 

단점

1. 계산 비용이 높습니다. 은닉 서명의 수학적 계산 비용이 높아서, 보안 가상 머신(VM)에서 사용되어 이를 해결하려고 노력 하고 있습니다.

2. 은닉 서명에서 서명자와 수신자 사이에는 상호 신뢰관계가 필요합니다. 은닉 서명은 상호 신뢰적인 환경을 요구하여, 신뢰 관계가 약한 경우에는 사용하기에 어렵습니다.

3. 검증 과정이 복잡합니다. 은닉 서명 검증은 일반적인 서명 방법에 비해 더 많은 계산이 필요하여, 검증자의 부담이 증가하여 일정 작업 시간이 선택적으로 따로 설정되어야 합니다.

 

즉, 은닉 서명 기술은 많은 장점이 있지만, 보안성을 유지하기 위해 높은 계산 비용이 필요하며, 검증 과정이 복잡하다는 단점이 있습니다.

 

은닉 서명이 적용된 대표적인 서비스는 무엇인가요?

은닉 서명은 기밀성과 무결성이 요구되는 다양한 서비스에서 적용되고 있습니다. 예를 들면 아래와 같은 서비스들이 있습니다.

 

비트코인: 비트코인은 은닉 서명을 사용하여 익명의 거래를 할 수 있게 하고 있습니다.

전자 옥션: 익명성과 입찰자의 비밀성을 보장하기 위해 은닉 서명 기술을 이용합니다.

온라인 투표: 익명성과 보안성을 보장하기 위해 은닉 서명 기술을 이용합니다.

블록체인: 블록체인에서는 은닉 서명을 이용하여 거래 기록의 무결성을 보장합니다.

 

이러한 서비스들에서 은닉 서명 기술은 높은 보안성과 기밀성을 보장하기 위해 널리 사용되고 있습니다.

 

은닉 서명과 전자 서명과 차이점은 무엇인가요?

 

은닉 서명과 전자 서명은 모두 디지털 문서에 대한 서명 기술입니다. 하지만 그들 간에 몇 가지 차이점이 있습니다.

 

기능: 은닉 서명은 서명자가 메시지에 대한 누구의 서명인지 알 수 없는 서명 방법으로, 익명성 보장이 가능합니다. 하지만 전자 서명은 서명자를 확인하고, 디지털 문서의 무결성과 권한을 보장하는데 사용됩니다.

수행 방법: 은닉 서명은 송신자가 일부 정보를 숨기고, 수신자는 숨겨진 정보를 알 수 없는 상태로 서명을 받습니다. 반면 전자 서명은 송신자와 수신자가 모두 디지털 인증서를 사용하여 서명된 문서를 인증하는 방법을 사용합니다.

적용 분야: 은닉 서명은 익명성 보장이 필요한 투표나 인터넷 결제 등에서 사용될 수 있으며, 전자 서명은 법적인 효력이 필요한 계약서나 문서, 홈페이지 접속 등에서 사용될 수 있습니다.

 

이러한 차이점들은 은닉 서명과 전자 서명이 각각의 목적에 맞게 사용될 수 있도록 합니다.

 

전자 서명과 은닉 서명을 어떤 상황에서 사용하나요?

전자 서명과 은닉 서명은 각각 특정 상황에서 보안성과 인증성을 보장하기 위해 사용됩니다. 종이 문서에 서명하는 경우에는 전자 서명이 흔히 사용됩니다. 이는 전자 문서에 서명을 할 때 전자 방식으로 서명을 대신할 수 있는 기능을 말합니다. 예를 들어, 온라인 계약서나 개인적인 문서를 전자적으로 서명하려는 경우에는 전자 서명 기술이 사용됩니다. 전자 서명은 서명한 사람의 신원 인증과 사인한 문서의 무결성을 보장해 주므로 허위 서명을 방지하고, 인증되지 않은 변경을 막아 줍니다. 한편, 은닉 서명은 서명자의 신원을 익명으로 유지하면서, 메시지의 무결성과 인증성을 보장하기 위해 사용됩니다. 예를 들어, 익명의 투표나 익명으로 거래를 처리하는 경우에 은닉 서명이 사용될 수 있습니다. 전자 서명과 은닉 서명 모두 안정성과 무결성을 보장하고 정보 보호를 위해 사용되므로 상황에 따라 적합한 기술을 선택하여 사용해야 합니다.

 

요약정리