비밀을 지키는 기술
암호화

치환형·전치형 암호에는 치명적인 고민이 있어요. 키를 상대에게 어떻게 안전하게 전달할까? 키를 보내는 길이 도청당하면 모든 게 끝이니까요. 1976년, 이 수천 년 묵은 문제를 뒤집는 아이디어가 나옵니다 — 공개키 암호.

비유하면 이렇습니다. 나는 열린 자물쇠(공개키)를 세상에 마구 나눠 줘요. 누구든 나에게 비밀을 보내고 싶으면 그 자물쇠로 상자를 잠가서 보내면 됩니다. 한 번 찰칵 잠긴 자물쇠는 오직 내 열쇠(개인키)로만 열려요. 잠그는 도구와 여는 도구가 다르니, 여는 열쇠는 단 한 번도 인터넷을 여행할 필요가 없죠!

수학적으로는 "곱하기는 쉽지만 소인수분해는 어렵다" 같은 일방향 문제를 이용해요(RSA). 여러분이 HTTPS 사이트에 접속하는 순간에도, 브라우저는 공개키 암호로 안전하게 비밀 키를 교환한 뒤 대화를 시작한답니다.

치환형 암호의 또 다른 약점은 글자의 버릇이에요. 영어 문장에서 가장 자주 나오는 알파벳은 단연 E(약 12.7%), 그다음 T, A 순서죠. 글자를 바꿔치기해도 빈도라는 지문은 그대로 남습니다.

그래서 암호문에서 가장 자주 나오는 글자를 E라고 가정하고 하나씩 맞춰 가면, 키를 몰라도 퍼즐처럼 풀려요. 9세기 아랍의 학자 알 킨디가 처음 기록한 이 방법은 무려 천 년 넘게 암호 해독의 제왕이었습니다. 에니그마가 대단했던 이유도 글자를 누를 때마다 다른 규칙으로 바꿔서 빈도의 지문을 지웠기 때문이에요.

양자 컴퓨터는 특정 수학 문제(소인수분해 등)를 기존 컴퓨터보다 압도적으로 빠르게 풀 수 있어, 충분히 강력해지면 현재의 공개키 암호(RSA 등)가 위험해질 수 있어요. 그래서 암호학자들은 이미 움직이고 있습니다 — 양자 컴퓨터로도 풀기 어려운 새로운 수학 문제에 기반한 양자내성암호(PQC)가 2024년 미국 표준 기관(NIST)의 표준으로 확정되었고, 전 세계 시스템이 차근차근 갈아타는 중이에요.

"지금 암호문을 저장해 뒀다가 나중에 양자 컴퓨터로 풀겠다(harvest now, decrypt later)"는 위협 때문에, 수십 년 뒤까지 비밀이어야 하는 데이터는 벌써 양자내성암호로 보호되기 시작했답니다. 창과 방패의 경주는 계속됩니다!

오늘 쓴 암호기의 핵심은 단 몇 줄이에요. (영문 대문자 기준 — 파이썬은 3단원에서 본격적으로 배워요!)

def caesar(text, key):
    result = ""
    for ch in text:
        if "A" <= ch <= "Z":
            moved = (ord(ch) - ord("A") + key) % 26
            result += chr(ord("A") + moved)
        else:
            result += ch          # 알파벳이 아니면 그대로
    return result

cipher = caesar("MEET AT THREE", 3)
print(cipher)                     # PHHW DW WKUHH
print(caesar(cipher, -3))         # 복호화: 키를 거꾸로!

🔍 코드 따라가기 — caesar("CAT", 3)의 글자별 계산

% 26은 Z를 넘어가면 A로 돌아오게 하는 마법이에요. 모든 키(1~25)로 복호화를 시도하는 무차별 대입 해독기도 for문 하나면 만들 수 있겠죠? 직접 도전해 보세요!