AP 과목 A 19: 대칭키·공개키·해시·전자서명·PKI

2026년 시험 기준 · 개정/출처 확인 2026-10-21

학습 인덱스

1. 공식 범위 2. 보안 목표 3. 키 선택표 4. 해시·MAC·서명 5. 하이브리드 암호 6. PKI 검증 7. 봉투형 흐름 8. 시험 함정 9. 퀵 시트와 복습 10. 문제

1. 공식 범위와 용어

이 회차는 IPA Ver.7.2의 대분류 3 / 중분류 11 보안에 정확히 대응한다. 1. 情報セキュリティ > (1) 情報セキュリティの目的と考え方은 PDF 53 / 인쇄면 49, 1 > (8) 情報セキュリティに関する技術 > ① 暗号技術은 PDF 54 / 인쇄면 50에서 시작해 PDF 55 / 인쇄면 51까지 이어진다. ② 認証技術와 ⑤ 公開鍵基盤은 PDF 55 / 인쇄면 51이다. 상세 사용자 인증, MFA/생체 인증, 인가와 접근 제어는 AP20으로 미룬다.

KO	JA	EN
기밀성	機密性	confidentiality
무결성	完全性	integrity
진정성	真正性	authenticity
대칭키(공통키) 암호	共通鍵暗号	symmetric-key cryptography
공개 키 / 개인 키	公開鍵／秘密鍵	public key / private key
해시 / 메시지 인증 코드	ハッシュ／メッセージ認証コード	hash / MAC
전자서명(디지털 서명)	デジタル署名	digital signature
인증 기관 / 신뢰 앵커	認証局／トラストアンカー	CA / trust anchor

2. 보안 목표

• 기밀성은 허가받지 않은 읽기를 막고, 무결성은 허가받지 않은 변경을 탐지하며, 진정성은 데이터나 주체의 출처·신원 주장을 뒷받침한다.
• 가용성은 필요할 때 사용할 수 있다는 뜻이다. 더 넓은 보안 목표에는 포함되지만 암호 기술만으로 보장되지는 않는다.
• 암호화만으로 반드시 무결성이나 진정성이 생기는 것은 아니다. 인증 암호는 공유 키 가정 아래 기밀성과 무결성·데이터 출처 보증을 함께 제공할 수 있다.

3. 올바른 키 선택

모든 신원은 합성 예시다.

목적	송신자/생성자의 동작	수신자/검증자의 동작	핵심
Alice→Bob 공통 키 기밀성	공유 비밀 K로 암호화	같은 비밀 K로 복호화	양쪽이 하나의 비밀을 공유
Alice→Bob 공개 키 기밀성	Bob의 공개 키로 Bob 앞으로 암호화/키 래핑	Bob의 개인 키로 복호화/언래핑	수신자의 키 쌍
Alice의 디지털 서명	Alice의 개인/서명 키로 서명	Alice의 공개/검증 키로 검증	서명자의 키 쌍
CA의 인증서 서명	CA 개인 키로 CA가 서명	신뢰 당사자가 발급자 CA 공개 키로 검증	발급자의 키 쌍

마지막 두 행을 “개인 키 암호화”라고 일반화하면 안 된다. 현대 서명 방식은 필요한 인코딩·난수화 규칙과 함께, 흔히 다이제스트에 대해 수행되는 서명 생성·검증 알고리즘이다. 서명은 메시지를 암호화하지 않는다.

4. 해시, MAC과 디지털 서명

방식	키	제공하는 것	중요한 한계
암호학적 해시	없음	고정 길이 다이제스트; 신뢰할 다이제스트가 있을 때 변경 탐지	누구나 다시 계산하므로 해시만으로 출처를 인증할 수 없음
MAC/HMAC	공유 비밀	무결성과 공유 키 기반 데이터 출처 인증	모든 키 보유자가 생성 가능하므로 어느 보유자가 만들었는지 구별하거나 부인 방지하지 못함
디지털 서명	개인 서명 키, 공개 검증 키	무결성과 진정성	부인 방지는 신원·배타적 키 통제·시각·정책 증거가 있어야 뒷받침되며, 서명 자체는 암호화가 아님

범위에 포함되는 해시 성질은 일방향성/역상 저항성, 제2 역상 저항성, 충돌 저항성이다. SHA-256/SHA-3는 해시 예이며 HMAC은 암호학적 해시와 비밀 키를 결합한다. AES는 공통 키 블록 암호이지 해시나 서명 알고리즘이 아니다.

5. 하이브리드 암호

큰 파일에는 Alice가 무작위 공통 콘텐츠 암호화 키 CEK를 생성하고 적절한 인증 암호 방식으로 대용량 데이터를 효율적으로 보호한다. 단순 키 전송 설계라면 CEK를 Bob의 공개 키로 래핑한다. Bob은 Bob의 개인 키로 CEK를 복구한 뒤 데이터를 복호화하고 인증한다. 공개 키 처리는 작은 키를, 공통 키 암호는 대용량 데이터를 맡는다.

이는 시험 수준의 키 전송 예일 뿐, 모든 프로토콜이 세션 키를 문자 그대로 암호화한다는 뜻이 아니다. 실제 프로토콜은 인증된 키 합의로 공유 비밀을 도출할 수도 있다.

6. 인증서와 PKI 검증

인증서는 발급자의 주장과 정책 아래 주체/이름을 공개 키에 결합하는 공개 객체다. 비밀도 아니고 페이로드 암호도 아니다.

service.example에서는 제시된 리프/서버 인증서 → 중간 CA 인증서(들) → 설정된 신뢰 루트/신뢰 앵커를 추적한다. 신뢰 당사자는 적용되는 항목을 다음처럼 확인한다.

1. 후보 인증 경로를 구성하고 각 발급자 서명을 검증한다.
2. 요청한 이름/신원(예: service.example)이 일치하는지 확인한다.
3. 검증 시점에 각 인증서의 유효 기간을 확인한다.
4. 기본 제약과 경로 길이 제약을 적용한다.
5. 목적에 맞는 키 사용과 확장 키 사용을 적용한다.
6. 정책에 따라 CRL 및/또는 OCSP로 폐지 상태를 처리한다.

신뢰 앵커는 로컬 설정이나 정책 때문에 신뢰한다. 루트 인증서가 자체 서명됐다는 이유만으로 신뢰하는 것이 아니며, 경로 검증에서 앵커를 자기 서명으로 입증되는 일반 인증서처럼 다루지 않는다. 폐지 정보를 얻지 못한 것은 양호 상태의 증거가 아니다. soft-fail, hard-fail 등의 처리는 정책이 정한다.

7. 봉투형 암호와 PKI 단계별 흐름

Alice가 Bob에게 서명되고 기밀인 패키지를 보낸다.

1. Alice는 문서 M을 해시하고 Alice의 서명 개인 키로 서명 생성 알고리즘을 실행해 S를 만든 뒤 M과 S를 묶는다.
2. 무작위 CEK를 만들고 그 패키지를 인증 암호화하여 암호문과 인증 데이터를 만든다.
3. 이 단순 키 전송 예에서 Alice는 Bob의 공개 키로 CEK를 래핑하고 래핑된 키와 보호된 패키지를 보낸다.
4. Bob은 Bob의 개인 키로 CEK를 언래핑하고 패키지를 인증 복호화한다. 인증 검사 실패 시 거부한다.
5. Alice의 인증서를 얻어 로컬 신뢰 앵커까지 체인을 검증한다. 서명, Alice의 주장된 신원, 시각, 제약, 용도와 정책상 필요한 CRL/OCSP 상태를 확인한다.
6. 검증된 Alice 공개 키로 M에 대한 S를 검증한다. 이는 서명의 무결성·진정성을 확인하며, 부인 방지 결론에는 키 통제·신원·시각·정책 증거도 필요하다.

키 용도가 분리된다. Bob의 키 쌍은 수신자 기밀성, Alice의 키 쌍은 서명, CA 키는 공개 키 결합의 인증에 쓰인다.

8. 시험 함정

• 기밀성에는 수신자의 공개 키, 서명에는 서명자의 개인 키를 쓴다.
• 해시만으로 출처를 인증할 수 없고, 암호화가 자동으로 무결성을 제공하지도 않는다.
• MAC은 공개 검증 방식이 아니며 공유 키 보유자 중 한 사람을 특정하지 못한다.
• 서명은 서명된 데이터를 인증하지만 숨기지 않으며 일반적인 “개인 키 암호화”가 아니다.
• 인증서는 신원/이름과 공개 키를 결합하지 애플리케이션 페이로드를 암호화하지 않는다.
• 자체 서명만으로 신뢰가 생기지 않는다. 폐지 조회 실패는 “양호”가 아니다.

9. 퀵 시트·셀프 체크·1/3/7일 복습

• 퀵 시트: 공통 키: K/K; 기밀성: Bob 공개→Bob 개인; 서명: Alice 개인→Alice 공개; 인증서: CA 개인→CA 공개; 해시=키 없음, MAC=공유 키, 서명=개인/공개 키.
• 셀프 체크: 네 행 키 표, 암호화와 무결성의 차이, 해시/MAC/서명 비교, 하이브리드 암호, 모든 경로 검증 항목을 설명할 수 있는가?
• 1일차: 키 행렬과 봉투 흐름을 다시 그린다. 3일차: PKI 체인과 여섯 검사를 보지 않고 쓴다. 7일차: 전 문항을 다시 풀고 모든 오답 이유를 설명한다.

10. 오리지널 4지선다 5문제

Q1

Alice가 공개 키 암호로 Bob만 복구할 수 있는 기밀 데이터를 보내려 한다. 올바른 키 방향은? ア Alice 공개→Alice 개인. イ Bob 공개→Bob 개인. ウ Alice 개인→Bob 공개. エ CA 개인→루트 공개.

정답: イ(2). ア는 Bob이 아니라 Alice를 대상으로 한다. イ는 수신자 Bob의 공개 키로 암호화하고 Bob의 개인 키로 복구한다. ウ는 서명과 무관한 키를 혼동한다. エ는 페이로드 기밀성도 Bob의 키 쌍도 아니다.

Q2

올바른 비교는? ア 해시만으로 생성자를 인증한다. イ HMAC은 여러 공유 키 보유자 중 누가 생성했는지 검증자가 증명하게 한다. ウ 서명은 개인 서명 키와 공개 검증 키, HMAC은 공유 비밀을 사용하며 해시 자체는 키가 없다. エ 디지털 서명은 비밀성을 위해 메시지를 암호화한다.

정답: ウ(3). ア는 누구나 해시할 수 있음을 무시한다. イ는 모든 공유 키 보유자가 MAC을 만들 수 있음을 무시한다. ウ는 세 방식을 정확히 구분한다. エ는 진정성·무결성을 기밀성과 혼동한다.

Q3

올바른 하이브리드 암호 설명은? ア 무작위 대칭 콘텐츠 키로 대용량 데이터를 처리하고, 단순 키 전송 설계에서는 수신자 공개 키로 그 키를 보호한다. イ 콘텐츠 해시만으로 비밀이 된다. ウ 모든 대용량 데이터를 CA 개인 키로 암호화한다. エ 모든 실제 프로토콜은 반드시 세션 키를 문자 그대로 암호화한다.

정답: ア(1). ア는 효율적인 하이브리드 패턴이다. イ에는 기밀성이 없다. ウ는 CA 서명과 콘텐츠 암호화를 혼동한다. エ는 비밀을 도출하는 인증 키 합의 설계를 무시한다.

Q4

service.example의 올바른 검증 절차는? ア 리프가 만료되지 않았으면 신뢰한다. イ 루트가 자체 서명했으므로 신뢰한다. ウ OCSP에 접속할 수 없으면 양호가 증명됐다고 본다. エ 리프→중간 CA(들)→설정된 신뢰 앵커 경로를 만들고 발급자 서명, 이름, 시각, 제약, 용도와 정책상 폐지 상태를 확인한다.

정답: エ(4). ア는 신원·체인·제약·용도·폐지 정책을 빠뜨린다. イ는 자체 서명과 설정된 신뢰를 혼동한다. ウ는 미확인을 양호로 바꾼다. エ는 필요한 검증 흐름이다.

Q5

서명과 부인 방지를 가장 정확히 설명한 것은? ア 키 탈취나 정책과 상관없이 유효한 서명은 항상 그 사람이 직접 행동했음을 증명한다. イ 서명은 무결성·진정성을 지원하지만 부인 방지에는 신원, 키 통제, 시각과 정책에 관한 증거도 필요하다. ウ 서명은 반드시 메시지를 숨긴다. エ 공유 키 MAC은 어느 키 보유자가 만들었는지 유일하게 증명한다.

정답: イ(2). ア는 키 사용이 입증하는 범위를 과장한다. イ는 조건부 증거 요건을 정확히 말한다. ウ는 서명과 암호화를 혼동한다. エ는 모든 공유 키 보유자가 MAC을 만들 수 있음을 무시한다.

정답표: [2, 3, 1, 4, 2] = [イ, ウ, ア, エ, イ]

공식 출처와 고지

1차 출처, 2026-10-21 확인: IPA syllabus Ver.7.2, NIST FIPS 197 AES, FIPS 180-4 SHS, FIPS 198-1 HMAC, FIPS 186-5 DSS, SP 800-57 Part 1 Rev.5, SP 800-56B Rev.2, RFC 5280, RFC 6960, RFC 9525, NIST SP 800-38D.

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