ChaCha20란 무엇인가요?

ChaCha20는 데이터를 암호화하고 복호화하는 데 사용되는 고속, 경량 및 높은 보안성의 256비트 대칭 키 암호 입니다. 이는 Daniel J. Bernstein이 이전 암호인 Salsa20을 개선하여 설계했습니다. 목표는 특히 소프트웨어에서 효율적이면서도 안전한 암호를 만드는 것이었습니다.

ChaCha20는 안전한 의사 난수 바이트 스트림을 생성하고 해당 스트림을 원본 메시지와 결합하여 데이터를 암호화합니다. 그 결과는 비밀 키가 없는 사람에게는 무작위로 보이는 암호화된 출력물입니다.

데이터를 암호화하고 복호화하는 데 동일한 키를 사용하기 때문에, ChaCha20는 공개 키와 비밀 키를 사용하는 비대칭 알고리즘인 RSA보다 훨씬 빠릅니다. RSA는 키 교환 및 서명에 유용하지만, ChaCha20는 대용량 인터넷 트래픽을 암호화하는 데 더 적합합니다.

개념적으로 ChaCha20는 세 가지 입력값, 즉 비밀 키, 논스(한 번만 사용되는 숫자 — 각 암호화에 사용되는 고유한 값), 그리고 카운터(서로 다른 출력 블록을 생성하는 데 도움을 줌)를 받습니다. 이 값들을 사용하여 내부 상태를 초기화한 다음, 이를 반복적으로 혼합하여 키스트림으로 알려진 안전한 의사 난수 바이트 스트림을 생성합니다.

이 혼합 과정은 데이터를 철저히 스크램블하기 위해 20라운드에 걸쳐 적용되는 세 가지 간단한 연산 — 덧셈, XOR, 비트 회전 — 에 의존합니다. 그 결과로 생성된 키스트림은 서식 없는 텍스트와 결합하여 암호문 — 암호화된 데이터 — 을 생성합니다.

ChaCha20는 현대 보안의 실제적인 문제, 즉 여러 기기에서 효율적이면서도 안정적인 강력한 암호화를 얻는 방법을 해결합니다. 이는 소프트웨어에서 매우 빠르고 휴대폰, 소형 기기, 구형 CPU에서 원활하게 작동하며, 컴퓨터가 잘 수행하는 간단한 연산(덧셈, XOR, 회전)을 기반으로 합니다.

이러한 기능 덕분에 TLS, VPN(새 창), SSH, 메시지 앱과 같은 시스템에서 매력적입니다. 예를 들어, ChaCha20는 전용 AES 하드웨어가 없는 기기에서도 강력한 성능으로 빠르고 안전한 암호화를 제공하기 위해 WireGuard®(새 창) VPN 프로토콜(새 창)에 의해 사용됩니다.

AES 암호화는 오랫동안 확립된 표준이며, AES 하드웨어 지원이 내장된 프로세서에서 매우 빠릅니다. 그 때문에 많은 데스크톱, 서버 및 최신 모바일 칩에서 특히 우수한 성능을 발휘합니다. 하지만 AES 하드웨어 지원이 없으면 소프트웨어 전용 AES는 더 느릴 수 있으며, 때로는 안전하게 구현하기가 더 어려울 수 있습니다. 반면, ChaCha20는 거의 모든 프로세서에서 효율적으로 작동하는 덧셈, XOR, 회전과 같은 간단한 연산을 사용하기 때문에 일반 소프트웨어에서 매우 빠르게 작동하도록 설계되었습니다.

어플리케이션이 AES와 ChaCha20를 둘 다 제공하는 경우, 대부분의 현대식 앱은 귀하의 기기와 프로세서를 기반으로 더 나은 옵션을 자동으로 선택하므로 귀하가 수동으로 선택할 필요가 대개 없습니다. 일반적으로 AES는 AES 지원이 내장된 최신 기기에서 가장 우수한 성능을 발휘하는 반면, 일부 휴대폰, 저전력 하드웨어 또는 구형 CPU와 같이 암호화가 주로 소프트웨어에서 핸들되는 기기에서는 ChaCha20가 더 강력한 선택입니다.

ChaCha20는 올바르게 구현되고 각 암호화에 고유한 논스를 사용할 때 현대적인 기준으로 안전한 것으로 간주됩니다.