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Python으로 AES 암호화 및 복호화 절차

Python

Python은 강력한 암호화 알고리즘인 AES(Advanced Encryption Standard)를 쉽게 구현할 수 있는 유연한 프로그래밍 언어입니다. 본 기사에서는 AES 암호화의 기본부터 실제 코드 예제까지 자세히 설명합니다. 데이터 보안을 강화하고 기밀 정보를 보호하는 방법을 배우고자 하는 분들을 위해 필요한 지식을 단계별로 설명할 것입니다. 결국 실용적인 암호화 및 복호화 시스템을 구축하는 기술을 습득할 수 있을 것입니다.

목차
  1. AES 암호화의 기본 개념
    1. AES의 동작 모드
    2. AES의 키 크기
    3. AES의 특징
  2. 필요한 Python 라이브러리 설치
    1. PyCryptodome 설치
    2. 설치 확인
    3. PyCryptodome의 주요 기능
    4. 다른 선택지
  3. 암호화를 위한 준비
    1. 암호화 키 생성
    2. 초기화 벡터(IV) 생성
    3. 키와 IV의 저장 방법
    4. 준비가 완료되면
  4. Python에서 AES 암호화 구현
    1. 암호화 프로세스
    2. 코드의 상세 설명
    3. 암호화 결과 처리
  5. Python에서 AES 복호화 구현
    1. 복호화 프로세스
    2. 코드의 상세 설명
    3. 샘플 데이터를 사용한 복호화 예
    4. 에러 발생 시 처리 방법
  6. 에러 및 문제 해결
    1. 자주 발생하는 오류
    2. 디버깅 힌트
    3. 에러 해결 흐름
  7. 응용 예: 파일 암호화
    1. 파일 암호화 절차
    2. 복호화 절차
    3. 코드의 핵심 포인트
    4. 응용 예: 키와 IV 별도 관리
    5. 보안을 고려한 파일 암호화
  8. 보안상의 유의 사항
    1. 1. 키 관리
    2. 2. 초기화 벡터(IV) 운영
    3. 3. 동작 모드 선택
    4. 4. 공격에 대한 내성
    5. 5. 데이터 완전성 검증
    6. 6. 비밀번호 기반 키 생성
    7. 7. 라이브러리 최신화
    8. 8. 암호화 데이터 안전하게 삭제
    9. 요약
  9. 요약

AES 암호화의 기본 개념


AES(Advanced Encryption Standard)는 미국 국립 표준 기술 연구소(NIST)가 제정한 블록 암호 알고리즘으로, 높은 보안성과 효율성을 갖추고 있습니다. 데이터를 일정한 블록 크기(보통 128비트)로 나누어 암호화합니다. AES는 대칭 키 암호화 방식으로, 암호화와 복호화에 동일한 키를 사용합니다.

AES의 동작 모드


AES는 여러 동작 모드를 제공하며, 용도에 맞게 선택할 수 있습니다. 대표적인 모드는 다음과 같습니다：

  • ECB(Electronic Codebook): 단순한 암호화 방식이지만, 패턴이 노출되므로 보안성이 낮습니다.
  • CBC(Cipher Block Chaining): 각 블록에 이전 블록의 암호화 결과를 더해 보안성을 향상시킵니다.
  • CFB(Cipher Feedback): 암호화 결과를 연속적으로 사용하는 방식으로, 스트림 암호처럼 사용할 수 있습니다.
  • GCM(Galois/Counter Mode): 암호화뿐만 아니라 데이터의 완전성 검증도 제공하는 모드입니다.

AES의 키 크기


AES는 다음의 3가지 키 크기를 지원합니다：

  • 128비트(16바이트): 가장 일반적이고 표준적인 보안성을 제공합니다.
  • 192비트(24바이트): 더 높은 보안성이 필요한 경우에 사용됩니다.
  • 256비트(32바이트): 매우 높은 보안성이 요구되는 경우에 적합합니다.

이러한 키 크기는 보안 요구 사항에 따라 선택됩니다. 일반적인 용도에서는 128비트 키로 충분하지만, 더 엄격한 보안이 필요한 경우 256비트 키가 권장됩니다.

AES의 특징


AES는 다음과 같은 이유로 현재 가장 널리 사용되는 암호화 알고리즘 중 하나입니다：

  • 효율성: 하드웨어 및 소프트웨어에서 빠르게 동작합니다.
  • 견고성: 오랜 기간 사용으로 신뢰성이 입증되었습니다.
  • 유연성: 다양한 용도에 적합한 동작 모드를 제공합니다.

AES를 사용하면 고급 데이터 보호를 쉽게 구현할 수 있어 Python을 활용한 구현에서도 많은 경우에 사용됩니다.

필요한 Python 라이브러리 설치


AES 암호화 및 복호화를 Python에서 구현하려면 암호화에 특화된 라이브러리를 사용해야 합니다. 특히 추천되는 라이브러리는 강력하고 사용하기 쉬운 암호화 라이브러리인 PyCryptodome입니다. 이 라이브러리는 Python 표준 라이브러리의 “Crypto” 모듈을 확장한 것입니다.

PyCryptodome 설치


다음 명령어를 사용하여 PyCryptodome을 설치합니다.

pip install pycryptodome

설치 확인


설치가 정상적으로 완료되었는지 확인하려면 Python 인터프리터를 실행한 후, 다음 명령어를 입력합니다：

from Crypto.Cipher import AES
print("PyCryptodome이 성공적으로 설치되었습니다!")

오류 메시지가 표시되지 않으면 설치가 정상적으로 완료된 것입니다.

PyCryptodome의 주요 기능


PyCryptodome은 다음과 같은 암호화 기능을 제공합니다：

  • 대칭 키 암호화(AES, DES 등)
  • 비대칭 키 암호화(RSA, ECC 등)
  • 메시지 인증 코드(HMAC 등)
  • 해시 함수(SHA256, SHA3 등)

이번 AES 암호화와 복호화에서는 이 라이브러리 내의 Crypto.Cipher.AES 모듈을 사용합니다.

다른 선택지


PyCryptodome 외에도 다음의 라이브러리들이 AES 암호화에 사용될 수 있습니다：

  • cryptography: 고수준의 암호화 작업을 제공. 설치 명령어는 pip install cryptography입니다.
  • m2crypto: C 라이브러리인 OpenSSL을 래핑한 Python 라이브러리입니다.

하지만 PyCryptodome은 초보자에게도 사용하기 쉬워 AES 암호화 학습과 구현에 최적입니다. 본 기사에서는 PyCryptodome을 사용한 절차를 상세히 설명합니다.

암호화를 위한 준비


AES 암호화를 실행하기 위해서는 몇 가지 요소를 준비해야 합니다. 특히 중요한 것은 암호화 키(키)와 초기화 벡터(IV: Initialization Vector)입니다. 이들이 적절히 설정되지 않으면 암호화와 복호화가 제대로 작동하지 않습니다.

암호화 키 생성


AES 암호화에서 키는 매우 중요합니다. 키의 길이는 128비트(16바이트), 192비트(24바이트), 또는 256비트(32바이트)여야 합니다. 아래는 Python으로 키를 생성하는 예입니다：

from Crypto.Random import get_random_bytes

# 256비트(32바이트) 키 생성
key = get_random_bytes(32)  
print("Generated Key:", key)

이 코드에 의해 암호화에 사용할 안전한 랜덤 키가 생성됩니다.

초기화 벡터(IV) 생성


초기화 벡터(IV)는 암호화의 각 세션을 고유하게 만드는 데 사용되는 랜덤 데이터입니다. AES의 동작 모드(예: CBC)에서는 특히 필요합니다. IV의 길이는 AES의 블록 크기와 같아야 합니다(보통 16바이트). 아래 예시에서는 PyCryptodome을 사용하여 IV를 생성합니다：

# 16바이트의 초기화 벡터 생성
iv = get_random_bytes(16)  
print("Generated IV:", iv)

키와 IV의 저장 방법


생성된 키와 IV는 암호화와 복호화 시에 필요합니다. 안전한 곳에 저장하는 것이 중요합니다. 저장 시에는 다음 사항에 유의하세요：

  1. 안전한 저장 장소: 키는 파일 시스템이나 데이터베이스에 암호화하여 저장하거나, 하드웨어 보안 모듈(HSM)을 이용합니다.
  2. 공유하지 않기: 키를 제3자와 공유하면 암호화된 데이터가 쉽게 해독될 수 있습니다.
  3. 재생성 방지: 동일한 데이터에 대한 암호화와 복호화에는 동일한 키와 IV가 필요합니다.

준비가 완료되면


이제 암호화에 필요한 키와 IV가 준비되었습니다. 이 데이터를 사용하여 다음 섹션에서 AES 암호화의 구체적인 구현으로 진행합니다.

Python에서 AES 암호화 구현


AES 암호화를 Python에서 구현하려면, Crypto.Cipher.AES 모듈을 사용합니다. 이 섹션에서는 준비한 키와 초기화 벡터(IV)를 사용하여 데이터를 암호화하는 방법을 설명합니다.

암호화 프로세스


다음은 PyCryptodome을 사용한 AES 암호화의 구체적인 코드 예제입니다：

from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util.Padding import pad
from Crypto.Random import get_random_bytes

# 암호화에 사용할 키와 IV 생성
key = get_random_bytes(32)  # 256비트 키
iv = get_random_bytes(16)   # AES 블록 크기에 맞는 IV

# 암호화할 데이터
data = "이것은 암호화될 메시지입니다"
# 데이터를 바이트 형식으로 변환
data_bytes = data.encode('utf-8')

# 데이터 암호화 준비
cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)  # AES를 CBC 모드로 사용
# 데이터를 패딩하여 블록 크기에 맞추기
encrypted_data = cipher.encrypt(pad(data_bytes, AES.block_size))

# 결과 출력
print("암호화된 데이터:", encrypted_data)
print("키:", key)
print("초기화 벡터:", iv)

코드의 상세 설명

  1. 키와 IV 생성
  • get_random_bytes를 사용하여 랜덤 키와 IV를 생성합니다.
  • 키의 크기는 256비트(32바이트)로 설정했으며, 용도에 맞게 변경할 수 있습니다.
  1. 데이터 준비
  • 암호화할 데이터는 문자열 형식으로 준비하고, encode('utf-8')로 바이트 형식으로 변환합니다.
  1. AES 설정
  • AES.new로 AES 암호화를 설정하고 AES.MODE_CBC로 CBC 모드를 지정합니다.
  1. 데이터 패딩
  • AES는 고정 크기 블록(16바이트)으로 동작하기 때문에, pad 함수로 데이터 크기를 조정합니다.
  1. 암호화 실행
  • cipher.encrypt를 사용하여 데이터를 암호화합니다.

암호화 결과 처리


암호화된 데이터는 바이트 배열로 출력됩니다. 이 데이터를 전송하거나 저장할 경우 Base64 인코딩 등을 사용하면 편리합니다：

import base64

# 암호화된 데이터를 Base64로 인코딩
encoded_data = base64.b64encode(encrypted_data).decode('utf-8')
print("Base64로 인코딩된 암호화 데이터:", encoded_data)

이렇게 하면 AES를 사용한 안전한 데이터 암호화를 구현할 수 있습니다. 다음 섹션에서는 이 암호화된 데이터를 복호화하는 방법을 설명합니다.

Python에서 AES 복호화 구현


암호화된 데이터를 복호화하려면, 암호화 시 사용한 것과 동일한 키와 초기화 벡터(IV)를 사용해야 합니다. 이 섹션에서는 PyCryptodome을 사용하여 AES 복호화를 구현하는 방법을 설명합니다.

복호화 프로세스


다음은 AES 암호화로 생성된 데이터를 복호화하는 코드 예제입니다：

from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util.Padding import unpad
import base64

# 암호화된 데이터(Base64로 인코딩된 형태)를 입력
encrypted_data_base64 = "여기에 Base64로 인코딩된 암호화된 데이터를 입력"
encrypted_data = base64.b64decode(encrypted_data_base64)  # Base64 디코딩

# 복호화에 필요한 키와 IV(암호화 시 사용한 것과 동일한 것)
key = b"여기에 암호화 시의 키를 입력"  # 32바이트 키 (예: b'key12345678901234567890123456789')
iv = b"여기에 암호화 시의 IV를 입력"   # 16바이트 IV

# 복호화 실행
cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
decrypted_data = unpad(cipher.decrypt(encrypted_data), AES.block_size)

# 복호화된 데이터를 문자열 형식으로 변환하여 출력
print("복호화된 데이터:", decrypted_data.decode('utf-8'))

코드의 상세 설명

  1. 암호화된 데이터 처리
  • 암호화된 데이터가 Base64로 인코딩된 형식일 경우, 먼저 base64.b64decode로 디코딩합니다.
  • 바이트 형식으로 직접 받은 경우, 이 단계는 필요하지 않습니다.
  1. 키와 IV 지정
  • 복호화에는 암호화 시 사용한 것과 동일한 키와 IV를 지정해야 합니다. 일치하지 않으면 복호화가 실패합니다.
  1. 복호화 설정
  • AES.new로 AES를 CBC 모드로 설정하고, 키와 IV를 지정합니다.
  1. 복호화 실행
  • cipher.decrypt를 사용하여 데이터를 복호화합니다.
  • 복호화된 데이터에는 패딩이 포함되어 있으므로 unpad 함수를 사용하여 원래 데이터 크기로 되돌립니다.
  1. 복호화된 데이터 출력
  • 복호화된 데이터는 바이트 형식이므로 decode('utf-8')로 문자열 형식으로 변환하여 출력합니다.

샘플 데이터를 사용한 복호화 예


다음은 암호화된 데이터를 코드 내에서 직접 지정하여 복호화하는 예입니다：

# 샘플 데이터
encrypted_data = b"\x93\x4e\x8b\x12\xab..."  # 암호화된 바이트 배열(예시)
key = b"key12345678901234567890123456789"  # 32바이트 키
iv = b"iv12345678901234"  # 16바이트 IV

# 복호화
cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
decrypted_data = unpad(cipher.decrypt(encrypted_data), AES.block_size)
print("복호화 결과:", decrypted_data.decode('utf-8'))

에러 발생 시 처리 방법


복호화 시 다음과 같은 에러가 발생할 수 있습니다：

  • ValueError: Padding is incorrect.
  • 암호화 시 사용한 키 또는 IV와 다른 경우에 발생합니다.
  • 데이터가 변경된 경우에도 발생할 수 있습니다.
  • TypeError: Object type cannot be passed to the function.
  • 데이터 형식(바이트 배열 또는 문자열)이 올바르지 않은 경우 발생합니다.

이제 AES 복호화의 기본 구현과 문제 해결 방법을 배울 수 있습니다. 다음 섹션에서는 이 방법을 응용하여 파일의 암호화와 복호화를 실행하는 방법을 설명합니다.

에러 및 문제 해결


AES 암호화 및 복호화를 구현할 때 특정 오류나 문제가 발생할 수 있습니다. 이 섹션에서는 자주 발생하는 오류와 그 해결 방법에 대해 설명합니다.

자주 발생하는 오류

1. `ValueError: Padding is incorrect.`


원인

  • 복호화 시 패딩을 제대로 제거할 수 없을 때 발생합니다.
  • 주로 다음과 같은 상황에서 발생합니다：
  • 암호화 시 사용한 키 또는 IV와 일치하지 않는 경우
  • 암호화된 데이터가 변경된 경우

해결 방법

  • 암호화 시와 복호화 시 동일한 키와 IV를 사용하고 있는지 확인합니다.
  • 암호화된 데이터가 올바르게 수신되었는지 확인합니다(Base64 인코딩/디코딩 오류가 없는지 확인).
  • 패딩을 사용자 정의 방법으로 사용하는 경우, 적절한 언패딩을 구현해야 합니다.

2. `ValueError: Incorrect AES key length.`


원인

  • AES에서 사용하는 키의 길이가 16바이트, 24바이트, 32바이트가 아닌 경우 발생합니다.

해결 방법

  • 키의 길이를 확인하고, 적절한 크기의 키를 사용합니다.
  from Crypto.Random import get_random_bytes
  key = get_random_bytes(32)  # 256비트 키 생성

3. `TypeError: Object type cannot be passed to the function.`


원인

  • 암호화 또는 복호화에 사용되는 데이터가 바이트 형식이 아닐 때 발생합니다.

해결 방법

  • 암호화나 복호화 대상 데이터를 바이트 형식으로 변환합니다：
  data_bytes = data.encode('utf-8')  # 문자열을 바이트 형식으로 변환

4. 데이터 길이가 16바이트의 배수가 아닌 오류


원인

  • AES 암호화에서는 입력 데이터 길이가 16바이트의 배수여야 합니다(블록 크기).

해결 방법

  • 데이터를 Crypto.Util.Padding.pad 함수로 패딩합니다：
  from Crypto.Util.Padding import pad
  padded_data = pad(data_bytes, AES.block_size)

디버깅 힌트

키와 IV의 로그 확인

  • 암호화 시와 복호화 시 사용한 키와 IV를 로그에 출력하여 일치하는지 확인합니다(실제 환경에서는 로그에 출력하지 않도록 합니다).

암호화 데이터의 완전성 확인

  • 데이터 전송 중 손상되지 않았는지, Base64 인코딩/디코딩이나 저장 작업에서 오류가 없는지 확인합니다.

라이브러리 버전 확인

  • PyCryptodome 라이브러리가 최신 버전인지 확인합니다：
  pip show pycryptodome
  pip install --upgrade pycryptodome

에러 해결 흐름

  1. 키, IV, 데이터 재확인
  • 암호화 시와 복호화 시 정확한 데이터를 사용했는지 확인합니다.
  1. 데이터 형식 확인
  • 암호화된 데이터가 올바르게 바이트 형식으로 처리되었는지 확인합니다.
  1. 암호화와 복호화 절차 검토
  • 패딩 처리나 AES 모드 지정 등을 재확인합니다.

이 방법들을 통해 AES 암호화와 복호화의 구현 시 발생할 수 있는 오류를 효과적으로 디버깅할 수 있습니다. 다음 섹션에서는 암호화 및 복호화의 응용 예로 파일 작업을 다룹니다.

응용 예: 파일 암호화


AES 암호화를 사용하면 텍스트 데이터뿐만 아니라 파일 전체도 보호할 수 있습니다. 이 섹션에서는 파일을 암호화하고 복호화하는 방법을 설명합니다.

파일 암호화 절차


다음은 파일을 암호화하는 Python 코드 예제입니다.

from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util.Padding import pad
from Crypto.Random import get_random_bytes

# 암호화할 파일 경로
input_file_path = 'input.txt'  # 암호화할 파일
encrypted_file_path = 'encrypted.bin'  # 암호화된 파일

# 키와 초기화 벡터(IV) 생성
key = get_random_bytes(32)  # 256비트 키
iv = get_random_bytes(16)   # 초기화 벡터

# 파일 데이터를 읽고 암호화
with open(input_file_path, 'rb') as input_file:
    file_data = input_file.read()
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
    encrypted_data = cipher.encrypt(pad(file_data, AES.block_size))

# 암호화된 데이터 저장
with open(encrypted_file_path, 'wb') as encrypted_file:
    # 키와 IV도 함께 저장하는 경우(보안상 주의)
    encrypted_file.write(iv + encrypted_data)

print(f"파일 '{input_file_path}'가 암호화되어 '{encrypted_file_path}'에 저장되었습니다.")

복호화 절차


다음은 암호화된 파일을 복호화하는 코드 예제입니다.

from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util.Padding import unpad

# 복호화할 파일 경로
encrypted_file_path = 'encrypted.bin'  # 암호화된 파일
decrypted_file_path = 'decrypted.txt'  # 복호화된 파일

# 키(암호화 시와 동일한 것 사용)
key = b"여기에 암호화 시의 키를 입력"  # 32바이트 키

# 암호화된 파일을 읽고 복호화
with open(encrypted_file_path, 'rb') as encrypted_file:
    file_data = encrypted_file.read()
    # 초기화 벡터(IV) 추출
    iv = file_data[:16]
    encrypted_data = file_data[16:]
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
    decrypted_data = unpad(cipher.decrypt(encrypted_data), AES.block_size)

# 복호화된 데이터 저장
with open(decrypted_file_path, 'wb') as decrypted_file:
    decrypted_file.write(decrypted_data)

print(f"파일 '{encrypted_file_path}'가 복호화되어 '{decrypted_file_path}'에 저장되었습니다.")

코드의 핵심 포인트

  1. 키와 IV 저장
  • 샘플 코드에서는 키와 IV를 안전하게 관리하는 방법을 생략했습니다. 암호화된 파일에 포함하는 경우, 제3자에게 전달되지 않도록 주의해야 합니다.
  1. 블록 크기 맞추기
  • 파일 데이터는 보통 블록 크기의 배수가 아니기 때문에 pad 함수를 사용해 크기를 맞추고 있습니다.
  1. 파일 분리 저장
  • 보안상, 키와 IV는 별도의 파일이나 안전한 저장소에서 관리하는 것이 좋습니다.

응용 예: 키와 IV 별도 관리


키와 IV를 별도로 관리하는 코드 예시：

# 키와 IV 저장
with open('key.bin', 'wb') as key_file:
    key_file.write(key)
with open('iv.bin', 'wb') as iv_file:
    iv_file.write(iv)

복호화 시에 키와 IV를 읽어오는 방법：

# 키와 IV 읽기
with open('key.bin', 'rb') as key_file:
    key = key_file.read()
with open('iv.bin', 'rb') as iv_file:
    iv = iv_file.read()

보안을 고려한 파일 암호화


파일 암호화는 개인 정보나 기밀 정보를 보호하는 데 유용합니다. 그러나 키 관리가 철저히 이루어져야 하며, 위변조 탐지 기능(예: HMAC)을 추가함으로써 더욱 안전한 시스템을 구축할 수 있습니다.

이로써 파일 암호화 및 복호화가 가능해졌습니다. 다음 섹션에서는 구현 시 보안상 유의해야 할 사항에 대해 설명합니다.

보안상의 유의 사항


AES 암호화 및 복호화를 안전하게 운영하기 위해서는 몇 가지 보안상의 유의 사항을 고려해야 합니다. 적절한 구현이 이루어지지 않으면 암호화된 데이터가 쉽게 풀릴 수 있습니다. 이 섹션에서는 주요 유의 사항과 권장 사항에 대해 설명합니다.

1. 키 관리


안전한 키 관리는 암호화 시스템의 기본입니다. 키의 유출이나 부적절한 관리가 암호화 무효화를 초래할 수 있습니다.

  • 안전한 저장소 선택
  • 키는 평문으로 파일 시스템에 저장하지 말고, 암호화하여 안전하게 관리합니다.
  • 권장 사항: 하드웨어 보안 모듈(HSM) 또는 AWS KMS, Azure Key Vault와 같은 클라우드 키 관리 서비스를 이용합니다.
  • 주기적인 키 변경
  • 키를 정기적으로 변경하여 장기적인 보안 리스크를 줄입니다.

2. 초기화 벡터(IV) 운영


IV의 적절한 관리는 AES의 보안을 강화하는 데 중요합니다.

  • 고유성 확보
  • 같은 IV를 여러 암호화 작업에 사용하지 않도록 합니다.
  • 권장 사항: 각 암호화 작업마다 랜덤하게 생성하고, 암호화된 데이터와 함께 안전하게 저장합니다.
  • IV는 키와 별도로 관리
  • 키와 IV를 함께 저장하면 공격자가 두 가지를 쉽게 획득할 수 있습니다.

3. 동작 모드 선택


AES에는 여러 동작 모드가 있지만, 보안성이 뛰어난 모드를 선택하는 것이 중요합니다.

  • 권장 모드: GCM
  • GCM(Galois/Counter Mode)은 암호화뿐만 아니라 데이터의 완전성을 검증하는 기능을 제공합니다.
  • CBC 모드를 사용할 경우, HMAC 등으로 위변조 검출 기능을 추가합니다.

4. 공격에 대한 내성


암호화된 데이터가 분석되는 리스크를 최소화하기 위해 다음을 실천합니다：

  • 타이밍 공격 방지
  • 연산 처리 시간이 일정하게 이루어지도록 구현합니다.
  • 암호화된 데이터의 길이 고정
  • 데이터 길이가 변화하는 것을 분석하는 것을 방지하기 위해, 데이터를 고정 크기로 패딩합니다.

5. 데이터 완전성 검증


암호화는 데이터를 숨기는 목적이지만, 위변조 탐지 기능은 없습니다.

  • HMAC 추가
  • HMAC(Hash-based Message Authentication Code)을 사용하여 데이터가 위변조되지 않았는지 검증합니다.
  • PyCryptodome을 사용한 HMAC 예제：
    python from Crypto.Hash import HMAC, SHA256 h = HMAC.new(key, digestmod=SHA256) h.update(encrypted_data) mac = h.hexdigest()

6. 비밀번호 기반 키 생성


사용자가 설정한 비밀번호를 기반으로 암호화 키를 생성하는 경우, 적절한 알고리즘을 사용하는 것이 중요합니다.

  • 권장 알고리즘: PBKDF2
  • PBKDF2는 솔트와 반복 처리를 결합하여 안전한 키 생성을 제공합니다.
  • PyCryptodome에서의 예：
    python from Crypto.Protocol.KDF import PBKDF2 salt = get_random_bytes(16) key = PBKDF2("password", salt, dkLen=32, count=100000)

7. 라이브러리 최신화


암호화 라이브러리에서 취약점이 발견될 수 있으므로 항상 최신 버전을 사용해야 합니다：

pip install --upgrade pycryptodome

8. 암호화 데이터 안전하게 삭제


불필요한 암호화 데이터나 키 파일은 안전한 방법으로 삭제해야 합니다. 단순히 삭제하는 것이 아니라, 덮어쓰기 삭제를 통해 복구를 방지합니다.

요약


AES를 사용한 암호화에서는 보안의 강도가 구현에 달려 있습니다. 특히 키와 IV의 관리, 불법 접근 방지, 데이터 완전성 검증에 집중해야 합니다. 이를 통해 실용적이고 안전한 암호화 시스템을 구축할 수 있습니다.

요약


본 기사에서는 Python을 사용하여 AES 암호화 및 복호화를 구현하는 방법을 자세히 설명했습니다. AES의 기본 개념부터 필요한 라이브러리 설치, 데이터 및 파일의 암호화/복호화 절차, 보안상의 유의 사항까지 포괄적으로 다루었습니다.

적절한 키와 초기화 벡터(IV) 관리, 데이터 완전성 유지 기능 추가, 안전한 운용 방법을 철저히 실천하면 AES의 강력한 암호화 기능을 최대한 활용할 수 있습니다. 이 지식을 바탕으로 보안성이 높은 암호화 시스템을 구축하고 중요한 데이터를 보호하십시오.

Python
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목차
  1. AES 암호화의 기본 개념
    1. AES의 동작 모드
    2. AES의 키 크기
    3. AES의 특징
  2. 필요한 Python 라이브러리 설치
    1. PyCryptodome 설치
    2. 설치 확인
    3. PyCryptodome의 주요 기능
    4. 다른 선택지
  3. 암호화를 위한 준비
    1. 암호화 키 생성
    2. 초기화 벡터(IV) 생성
    3. 키와 IV의 저장 방법
    4. 준비가 완료되면
  4. Python에서 AES 암호화 구현
    1. 암호화 프로세스
    2. 코드의 상세 설명
    3. 암호화 결과 처리
  5. Python에서 AES 복호화 구현
    1. 복호화 프로세스
    2. 코드의 상세 설명
    3. 샘플 데이터를 사용한 복호화 예
    4. 에러 발생 시 처리 방법
  6. 에러 및 문제 해결
    1. 자주 발생하는 오류
    2. 디버깅 힌트
    3. 에러 해결 흐름
  7. 응용 예: 파일 암호화
    1. 파일 암호화 절차
    2. 복호화 절차
    3. 코드의 핵심 포인트
    4. 응용 예: 키와 IV 별도 관리
    5. 보안을 고려한 파일 암호화
  8. 보안상의 유의 사항
    1. 1. 키 관리
    2. 2. 초기화 벡터(IV) 운영
    3. 3. 동작 모드 선택
    4. 4. 공격에 대한 내성
    5. 5. 데이터 완전성 검증
    6. 6. 비밀번호 기반 키 생성
    7. 7. 라이브러리 최신화
    8. 8. 암호화 데이터 안전하게 삭제
    9. 요약
  9. 요약