정보 이론적 보안

암호 체계는 무한한 컴퓨팅 자원과 시간을 가진 적에 대해 안전할 경우 **정보 이론적 보안**(information-theoretic security) 또는 **정보 이론적 보안성**, **무조건적 보안**(unconditional security)access-date=8 December 2021을 갖는 것으로 간주된다. 대조적으로, 보안을 위해 암호 해독의 계산 비용에 의존하는 시스템(따라서 무제한 계산 공격으로 해독될 수 있는 시스템)은 계산적으로 안전하거나 조건부로 안전하다고 불린다.doi-access=free
# 개요
정보 이론적 보안을 갖춘 암호화 프로토콜은 무한한 계산 능력으로도 해독할 수 없다. 정보 이론적으로 안전하다고 입증된 프로토콜은 미래 컴퓨팅 발전에도 견고하다. 정보 이론적으로 안전한 통신 개념은 1949년 고전 정보 이론의 창시자 중 한 명인 미국 수학자 클로드 섀넌이 원 타임 패드 시스템이 안전하다는 것을 증명하기 위해 도입했다.hdl = 10338.dmlcz/119717 정보 이론적으로 안전한 암호 체계는 외교 전문 및 고위 군사 통신과 같은 가장 민감한 정부 통신에 사용되었다. 정보 이론적 보안이 의미 있고 유용한 요구 사항인 다양한 암호화 작업이 있다. 이 중 몇 가지는 다음과 같다. # 샤미르와 같은 비밀 공유 스킴은 비밀의 필수 공유 수보다 적은 수의 공유를 가지고 있을 때 비밀에 대한 어떠한 정보도 제공하지 않는다는 점에서 정보 이론적으로 안전하다(또한 완벽하게 안전하다). # 더 일반적으로, 보안 다자간 계산 프로토콜은 종종 정보 이론적 보안을 갖는다. # 여러 데이터베이스를 이용한 사설 정보 검색은 사용자 질의에 대해 정보 이론적 프라이버시를 통해 달성할 수 있다. # 암호화 기본 요소 또는 작업 간의 환산은 종종 정보 이론적으로 달성될 수 있다. 이러한 환산은 기본 요소 \Pi'가 실현될 수 있다면 기본 요소 \Pi도 실현될 수 있음을 확립하므로 이론적 관점에서 중요하다. # 대칭키 암호는 공격자가 전송되는 메시지에 대해 거의 아무것도 모른다고 가정하는 엔트로피 보안이라는 정보 이론적 보안 개념 하에 구성될 수 있다. 여기서 목표는 평문의 모든 정보가 아니라 평문의 모든 함수를 숨기는 것이다. # 정보 이론적 암호화는 양자 보안이다.
# 물리 계층 암호화

## 기술적 한계
계산적으로 또는 조건부로 안전한(즉, 정보 이론적으로 안전하지 않은) 알고리즘은 자원 제한에 의존한다. 예를 들어, RSA는 큰 숫자를 인수분해하는 것이 어렵다는 주장에 의존한다. 애런 와이너가 정의한 더 약한 보안 개념은 현재 물리 계층 암호화로 알려진 연구 분야를 확립했다.access-date=11 August 2010 이는 통신, 신호 처리 및 코딩 기술을 통해 보안을 위해 물리적 무선 통신 채널을 활용한다. 보안은 증명 가능하고, 깨지지 않으며, 정량화할 수 있다(비트/초/헤르츠 단위). 와이너의 1970년대 초기 물리 계층 암호화 작업은 앨리스가 이브가 해독하지 못하게 밥에게 메시지를 보내고자 하는 앨리스-밥-이브 문제를 제시했다. 앨리스에서 밥으로 가는 채널이 앨리스에서 이브로 가는 채널보다 통계적으로 더 좋으면 안전한 통신이 가능하다는 것이 입증되었다. url-status = dead 이는 직관적이지만, 와이너는 정보 이론적 용어로 보안 용량을 정의하여 보안을 측정했으며, 이는 앨리스가 밥에게 비밀 정보를 전송할 수 있는 속도를 본질적으로 의미한다. 곧이어 임레 치자르와 쾨르너는 이브가 밥보다 앨리스에게 통계적으로 더 좋은 채널을 가지고 있더라도 비밀 통신이 가능하다는 것을 보여주었다. s2cid = 206733433 합법적인 수신자에게 기밀 메시지를 안전하게 전송하기 위한 정보 이론적 접근 방식의 기본 아이디어는 물리적 매체의 내재된 무작위성(노이즈 및 페이딩으로 인한 채널 변동 포함)을 사용하고, 합법적인 수신자 채널과 도청자 채널 간의 차이를 활용하여 합법적인 수신자에게 이점을 제공하는 것이다. doi = 10.1561/0100000036 최근의 이론적 결과는 방송 페이딩 채널에서 보안 용량과 최적 전력 할당을 결정하는 것과 관련이 있다. s2cid = 7249068 s2cid = 3264079 앨리스가 이브로 가는 채널을 안다고 가정하지 않으면 많은 용량을 계산할 수 없다는 주의사항이 있다. 만약 그것이 알려져 있다면, 앨리스는 단순히 이브의 방향에 널을 배치할 수 있었다. MIMO 및 여러 공모하는 도청자를 위한 보안 용량은 더 최근의 진행 중인 작업이며, s2cid = 1428 s2cid = 1586 이러한 결과는 도청자 채널 상태 정보 지식에 대한 비실용적인 가정을 여전히 하고 있다. 여전히 다른 작업은 구현 가능한 스킴을 비교하려는 시도로 덜 이론적이다. 한 물리 계층 암호화 스킴은 밥의 채널을 제외한 모든 방향으로 인공 노이즈를 방송하여 이브를 기본적으로 방해하는 것이다. 네기(Negi)와 고엘(Goel)의 한 논문은 그 구현을 자세히 설명하고 있으며, 키스티(Khisti)와 워넬(Wornell)은 이브의 채널에 대한 통계만 알려져 있을 때 보안 용량을 계산했다.s2cid = 5430424 s2cid = 47043747 정보 이론 커뮤니티의 작업과 병행하여, 안테나 커뮤니티에서는 근거리 직접 안테나 변조 또는 방향성 변조라고 불리는 작업이 진행되었다. s2cid = 27139656 기생 배열을 사용하여 다른 방향으로 전송되는 변조를 독립적으로 제어할 수 있음이 입증되었다. url = https://authors.library.caltech.edu/12930/1/BABieeejssc08.pdf 원치 않는 방향의 변조를 해독하기 어렵게 만듦으로써 보안을 실현할 수 있었다. 방향성 변조 데이터 전송은 위상배열을 사용하여 실험적으로 시연되었다.s2cid = 40708998 다른 사람들은 스위치드 배열 및 위상 공액 렌즈를 사용하여 방향성 변조를 시연했다. doi-access = free date = April 2011 s2cid = 38743535 이러한 유형의 방향성 변조는 실제로 네기(Negi)와 고엘(Goel)의 가산 인공 잡음 암호화 방식의 하위 집합이다. 재구성 가능한 다중 잡음 (RMN)이라고 불리는 앨리스를 위한 패턴 재구성 가능 송신 안테나를 사용하는 또 다른 방식은 가산 인공 잡음을 보완한다. url = https://www.ideals.illinois.edu/handle/2142/42321 두 가지는 도청자에 대해 앨리스나 밥에게 알려진 것이 아무것도 없다고 가정하는 채널 시뮬레이션에서 잘 작동한다.
# 비밀 키 합의
이전 부분에서 언급된 다양한 연구는 무선 채널에 존재하는 무작위성을 어떤 식으로든 활용하여 정보 이론적으로 안전한 메시지를 전송한다. 반대로, 우리는 무작위성 자체로부터 비밀 키 형태로 얼마나 많은 비밀을 추출할 수 있는지 분석할 수 있다. 이것이 비밀 키 합의의 목표이다. 모러(Maurer)가 시작하고 doi = 10.1109/18.256484 아흘스베데(Ahlswede)와 치자르(Csiszár)가 이어서 진행한 doi = 10.1109/18.243431 이 연구 분야에서 기본 시스템 모델은 통신 방식에 대한 모든 제약을 제거하고 합법적인 사용자가 양방향, 공개, 잡음 없는, 인증된 채널을 무료로 통신할 수 있다고 가정한다. 이 모델은 이후 여러 사용자 doi = 10.1561/0100000072 및 잡음 채널doi-access = free 등을 포함하도록 확장되었다.