★ 이 책의 대상 독자 ★

암호화, 해킹 또는 암호에 대해 궁금한 독자들을 대상으로 하는 책이다. 이 책의 암호(23장과 24장에서 다루는 '공개 키 암호'는 제외)는 이미 수 세기 전에 작성됐지만 요즘에는 그와 같은 암호를 해킹할 수 있는 연산 능력을 모든 컴퓨터가 보유하고 있다. 현대의 조직이나 개인은 더 이상 그런 암호를 사용하지는 않지만, 이를 학습해 암호 작성의 기초를 알 수 있고 해커가 암호의 취약점을 이용해 복호화해내는 원리를 학습할 수 있다.
이 책은 프로그래밍을 해본 적이 없는 독자들을 위한 책으로, 우선 초보자를 위한 최고의 언어 중 하나인 파이썬 언어로 기본 프로그래밍 개념을 학습한다.


★ 이 책의 구성 ★

초반에는 기본적인 파이썬과 암호 개념을 소개한다. 그다음부터는 일반적인 암호용 프로그램을 설명하고 암호를 해킹하는 프로그램을 설명하는 내용이 번갈아 등장한다. 각 장은 학습한 내용을 복습하는 데 도움이 될 만한 연습 문제를 포함하고 있다.

1장, '종이 암호화 도구 만들기'에서는 컴퓨터가 등장하기 전에 암호화를 수행한 방법을 보여주는 간단한 종이 도구를 소개한다.
2장, '대화형 셸 프로그래밍'에서는 파이썬의 대화형 셸을 사용해 코드를 한 번에 한 행씩 실행하는 방법을 설명한다.
3장, '문자열과 프로그램 작성'에서는 전체적인 프로그램 작성법과 이 책의 모든 프로그램에서 사용한 문자열 데이터 유형을 다룬다.
4장, '뒤집기 암호'에서는 첫 번째 암호를 구현하기 위한 간단한 프로그램 작성법을 다룬다.
5장, '카이사르 암호'에서는 수천 년 전에 최초로 발명된 기본 암호를 설명한다.
6장, '무차별 대입법으로 카이사르 암호 해킹하기'에서는 무차별 대입 해킹 기법과 암호화 키 없이 메시지를 해독하는 방법을 설명한다.
7장, '전치 암호'에서는 전치 암호화와 그를 통해 메시지를 암호화하는 프로그램을 다룬다.
8장, '전치 암호 복호화'에서는 전치 암호화의 남은 부분 즉, 키로 메시지를 해독하는 방법에 대해 설명한다.
9장, '테스트 프로그램 작성법'에서는 프로그램을 테스트하는 프로그래밍 기법을 소개한다.
10장, '파일 암호화 및 복호화'에서는 하드 드라이브에서 파일을 읽거나 쓰는 프로그램을 작성하는 방법을 다룬다.
11장, '영어 문장 감지 프로그램'에서는 프로그램을 통해서 영어 문장을 감지할 수 있는 방법을 소개한다.
12장, '전치 암호 해킹'에서는 이전 장의 개념을 결합해 전치 암호를 해킹해본다.
13장, '아핀 암호를 구현하기 위한 모듈러 연산 모듈'에서는 아핀(Affine) 암호의 수학적 개념을 설명한다.
14장, '아핀 암호 프로그래밍'에서는 아핀 암호 프로그램을 작성하는 방법을 다룬다.
15장, '아핀 암호 해킹'에서는 아핀 암호 해킹 프로그램을 작성하는 법을 다룬다.
16장, '단순 치환 암호 프로그래밍'에서는 간단한 치환 암호를 이용한 암호화 프로그램 작성 방법을 다룬다.
17장, '단순 치환 암호 해킹'에서는 단순 치환 암호를 해킹하는 프로그램 작성 방법을 다룬다.
18장, '비즈네르 암호 프로그래밍'에서는 좀 더 복잡한 치환 암호인 비즈네르(Vigen?re) 암호 프로그램을 다룬다.
19장, '빈도 분석'은 영어 단어의 구조와 그것을 이용한 비즈네르 암호 해킹을 고찰해본다.
20장, '비즈네르 암호 해킹'에서는 비즈네르 암호를 해킹하는 프로그램을 다룬다.
21장, '일회용 암호'에서는 일회용 암호와 해킹이 수학적으로 불가능한 이유를 설명한다.
22장, '소수 찾기 및 생성'에서는 숫자가 소수인지 빠르게 판단하는 프로그램을 작성하는 방법을 다룬다.
23장, '공개 키 암호를 위한 키 생성'에서는 공개 키 암호화와 공개 및 개인 키를 생성하는 프로그램을 작성하는 방법을 다룬다.
24장, '공개 키 암호 프로그래밍'에서는 단순한 노트북 컴퓨터로는 해킹할 수 없는 공개 키 암호 프로그램을 작성하는 방법을 다룬다.
부록 '파이썬 코드 디버깅'에서는 IDLE의 디버거로 프로그램의 버그를 찾고 잡는 방법을 다룬다.

1장. 종이 암호화 도구 만들기
__암호화란 무엇인가?
__코드와 암호
__카이사르 암호
__이중 암호화가 동작하지 않는 이유
__요약


2장. 대화형 셸 프로그래밍
__간단한 수학 표현식 몇 가지
__변수에 값 저장하기
__요약


3장. 문자열과 프로그램 작성
__문자열 값으로 텍스트 다루기
__print() 함수로 값 출력하기
__이스케이프 문자 출력
__작은따옴표와 큰따옴표
__IDLE의 파일 편집기로 프로그램 작성하기
__\"Hello, World!\" 프로그램 소스 코드
__온라인 diff 도구로 소스 코드 확인하기
__IDLE에서 작성한 프로그램을 나중에 다시 보려면
__\"Hello, World!\" 프로그램은 어떻게 동작하나
__요약


4장. 뒤집기 암호
__뒤집기 암호 프로그램 소스 코드
__뒤집기 암호 프로그램의 실행 예제
__주석과 변수 설정하기
__문자열 길이 알아내기
__while 루프 개요
__input() 프롬프트로 프로그램 개선하기
__요약


5장. 카이사르 암호
__카이사르 암호 프로그램 소스 코드
__카이사르 암호 프로그램 예제 실행
__모듈 가져오기와 변수 설정
__상수와 변수
__for 루프 구문
__if 구문
__in과 not in 연산자
__find() 문자열 메소드
__symbol 암호화/복호화
__화면에 표시하고 translated 복사하기
__다른 심볼도 암호화하기
__요약


6장. 무차별 대입법으로 카이사르 암호 해킹하기
__카이사르 암호 해킹 프로그램의 소스 코드
__카이사르 암호 해킹 프로그램의 실행 예제
__변수 설정
__range() 함수를 이용한 순환문
__message 복호화
__문자열 포맷팅을 이용해 key와 복호화된 message 출력하기
__요약


7장. 전치 암호
__전치 암호의 동작 원리
__전치 암호 프로그램 소스 코드
__전치 암호 프로그램 예제 실행
__def문으로 자신만의 함수 만들기
__아규먼트로 키와 메시지 전달하기
__리스트 데이터 유형
__전치 암호 알고리즘
__대입 연산자의 확장
__message를 currentIndex로 돌아다니기
__join() 문자열 메소드
__리턴 값과 return 구문
__변수 __name__
__요약


8장. 전치 암호 복호화
__전치 암호를 종이로 해독하는 방법
__전치 암호 복호화 프로그램 소스 코드
__전치 암호 복호화 프로그램의 실행 예제
__모듈 가져오기와 main() 함수 설정하기
__message를 key로 복호화하기
__main() 함수 호출
__요약


9장. 테스트 프로그램 작성법
__전치 암호 테스트 프로그램의 소스 코드
__전치 암호 테스트 프로그램 실행 예제
__모듈 가져오기
__의사 난수 생성하기
__무작위 문자열 만들기
__다양한 message 테스트하기
__암호화가 제대로 동작했는지 확인하고 프로그램 끝내기
__main() 함수 호출
__테스트 프로그램 테스트하기
__요약


10장. 파일 암호화 및 복호화
__평문 파일
__전치 파일 암호 프로그램의 소스 코드
__전치 파일 암호 프로그램 실행 예제
__파일 작업하기
__main() 함수 지정
__파일이 존재하는지 알아보기
__문자열 메소드로 더욱 유연한 사용자 입력 만들기
__입력 파일 읽기
__암호화/복호화에 걸린 소요 시간 측정
__출력 파일 쓰기
__main() 함수 호출
__요약


11장. 영어 문장 감지 프로그램
__어떻게 컴퓨터로 영어를 이해할 수 있을까?
__detectEnglish 모듈의 소스 코드
__detectEnglish를 사용한 예제
__코드 도입부와 상수 설정
__딕셔너리 데이터 유형
__사전 파일 구현
__message에 들어 있는 영어 단어 수 세기
__영문자가 아닌 글자 제거하기
__영어 단어 판정
__요약

12장. 전치 암호 해킹
__전치 암호 해킹 프로그램의 소스 코드
__전치 암호 해킹 프로그램의 실행 예제
__모듈 가져오기
__삼중 따옴표로 여러 줄의 문자열 처리하기
__해킹된 메시지 출력하기
__해킹된 메시지 얻기
__main() 함수 호출
__요약


13장. 아핀 암호를 구현하기 위한 모듈러 연산 모듈
__나머지 연산
__나머지 연산자
__최대공약수를 계산하기 위한 인수 찾기
__복수 할당문
__GCD를 찾는 유클리드 알고리즘
__곱셈 암호와 아핀 암호의 동작 원리 이해하기
__cryptomath 모듈 소스 코드
__요약


14장. 아핀 암호 프로그래밍
__아핀 암호 프로그램의 소스 코드
__아핀 암호 프로그램 실행 예제
__모듈, 상수, main() 함수 설정
__키 계산과 유효성 검증
__암호화 함수 작성
__복호화 함수 작성
__임의의 키 생성하기
__main() 함수 호출
__요약


15장. 아핀 암호 해킹
__아핀 암호 해킹 프로그램의 소스 코드
__아핀 암호 해킹 프로그램의 실행 예제
__모듈, 상수, main() 함수 설정
__아핀 암호 해킹 함수
__main() 함수 호출
__요약


16장. 단순 치환 암호 프로그래밍
__치환 암호의 동작 원리
__단순 치환 암호 프로그램 소스 코드
__단순 치환 암호의 실행 예제
__모듈, 상수, main() 함수 설정
__sort() 리스트 메소드
__래퍼(wrapper) 함수
__translateMessage() 함수
__임의의 키 생성하기
__main() 함수 호출
__요약


17장. 단순 치환 암호 해킹
__단어 패턴에 의한 복호화
__해킹 과정 미리보기
__단어 패턴 모듈
__단순 치환 암호 해킹 프로그램의 소스 코드
__단순 치환 암호 해킹 프로그램의 실행 예제
__모듈과 상수 설정
__정규표현식으로 글자 찾기
__main() 함수 설정
__사용자에게 해킹 결과 표시하기
__암호 글자 매핑 생성하기
__hackSimpleSub() 함수
__main() 함수 호출
__요약


18장. 비즈네르 암호 프로그래밍
__비즈네르 암호의 다중 글자 키 사용
__비즈네르 암호 프로그램의 소스 코드
__비즈네르 암호 프로그램의 실행 예제
__모듈, 상수, main() 함수 설정
__List-Append-Join 처리에 의한 문자열 구축
__메시지 암호화/복호화
__main() 함수 호출
__요약


19장. 빈도 분석
__텍스트의 글자 빈도 분석하기
__글자 빈도 일치시키기
__글자 빈도 일치 소스 코드
__ETAOIN 순서로 글자를 저장하기
__message의 글자 수 세기
__튜플의 첫 번째 요소 얻기
__message의 글자들을 빈도순으로 정렬하기
__message의 빈도 일치 점수 계산하기
__요약


20장. 비즈네르 암호 해킹
__무차별 대입 사전 공격을 이용한 비즈네르 암호 해킹
__비즈네르 사전 공격 프로그램의 소스 코드
__비즈네르 사전 해킹 프로그램 실행 예제
__비즈네르 사전 해킹 프로그램 설명
__카시스키 분석을 통한 키 길이 찾기
__비즈네르 해킹 프로그램의 소스 코드
__비즈네르 해킹 프로그램 실행 예제
__모듈 Import와 main() 함수 설정
__반복 문자열 찾기
__간격 값의 약수 구하기
__가장 가능성이 높은 키 길이 찾기
__같은 하위 키로 암호화한 글자 찾기
__후보 키 길이를 이용한 복호화 시도
__해킹한 메시지 리턴
__main() 함수 호출
__해킹 프로그램 상수 값 변경하기
__요약


21장. 일회용 암호
__해킹이 불가능한 일회용 암호
__요약


22장. 소수 찾기 및 생성
__소수란 무엇인가?
__소수 모듈의 소스 코드
__소수 찾기 모듈의 실행 예제
__나눗셈에 의한 소수 판정 알고리즘의 원리
__나눗셈 알고리즘을 이용한 소수 검사의 구현
__에라토스테네스의 체
__에라토스테네스의 체로 소수 만들기
__라빈 밀러 소수 알고리즘
__큰 소수 찾기
__큰 소수 생성하기
__요약


23장. 공개 키 암호를 위한 키 생성
__공개 키 암호
__인증 문제
__디지털 서명
__공개 키와 개인 키의 생성 과정
__공개 키 생성 프로그램 소스 코드
__공개 키 생성 프로그램의 실행 예제
__main() 함수
__generateKey() 함수로 키 생성하기
__makeKeyFiles() 함수로 키 파일 생성하기
__main() 함수 호출
__하이브리드 암호 시스템
__요약


24장. 공개 키 암호 프로그래밍
__공개 키 암호의 동작 원리
__공개 키 암호 프로그램의 소스 코드
__공개 키 암호 프로그램의 실행 예제
__프로그램 기초 설정
__암호화/복호화 모드 설정
__getBlocksFromText() 로 문자열을 블록으로 변환하기
__복호화 함수 getTextFromBlocks() 사용하기
__encryptMessage() 함수 작성
__decryptMessage() 함수 작성
__키 파일에서 공개 키/개인 키 읽기
__암호화 파일 쓰기
__파일 복호화
__main() 함수 호출
__요약

부록. 디버깅 파이썬 코드
__디버거로 디버깅하기
__역방향 암호 프로그램 디버깅
__브레이크 포인트 설정
__요약

알 스웨이가트(지은이)의 말

1990년대 초반에는 RSA 암호의 일부를 구현하는 23장, '공개 키 암호를 위한 키 생성'의 내용을 미국 밖으로 수출하는 것은 불법이었다. RSA로 암호화된 메시지는 해킹이 불가능하기 때문에 RSA와 같은 암호화 소프트웨어의 수출은 국가 보안 문제로 간주돼 국무부의 승인이 필요했다. 실제로 강력한 암호화 기술은 탱크, 미사일, 화염 방사기와 같은 수준의 규제를 받았다. 1990년 캘리포니아대학교 버클리캠퍼스의 대니얼 번스타인(Daniel J. Bernstein)은 자신의 스너플(Snuffle) 암호화 시스템의 소스 코드를 담은 학술 논문을 발표하려고 한 적이 있다. 그러나 미국 정부는 소스 코드를 인터넷에 올리려면 무기 판매상 면허를 먼저 취득해야 할 것이라고 통보했다. 또한 그의 기술이 너무 안전하기 때문에 그가 단 하나라도 허가를 요청한다면 수출 허가를 거부할 것이라고 말했다.
젊은 디지털 시민 자유 조직 전자프런티어재단(Electronic Frontier Foundation)은 번스타인과 미국의 대결에 있어서 번스타인 측을 대표했다. 처음에는 법원이 작성된 소프트웨어 코드가 헌법 수정 제1조에 의해 보호되는 언어이며 암호화에 대한 수출 통제법이 수정 헌법 제1조의 권리에 의해 번스타인의 권리를 침해한다는 판결을 내렸다.
이제 강력한 암호화 기술은 세계 경제의 상당 부분을 차지하고 있으며, 매일 수백만 명의 인터넷 쇼핑객이 사용하는 비즈니스 및 전자 상거래 사이트를 보호하고 있다. 암호화 소프트웨어가 중대한 국가 안보 위협이 될 것이라는 정보기관의 전망은 근거가 없었다.
그러나 1990년대와 마찬가지로 이 지식을 자유롭게 전파하면 (이 책과 마찬가지로) 무기 판매상들과 같은 취급을 받으며 감옥에 수감될 것이다. 암호화 기술 해방의 법적 전쟁에 대한 자세한 내용은 스티븐 레비(Steven Levy)의 책 『Crypto』(Penguin, 2001)을 참고하길 바란다.

 

역자후기

이 책은 꽤 독특하다. 암호 해킹과 파이썬 코딩을 모두 맨땅에서 시작한다. 즉, 암호학도 파이썬 코딩도 모르는, 심지어 프로그래밍 경험이 거의 없는 사람도 볼 수 있는 책이라는 뜻이다. 그러나 프로그래밍의 기초에만 머무르지만은 않는다. 책의 후반에서는 현대 암호학의 정수인 공개 키 기반 암호까지 다룬다. 암호학과 파이썬을 학습하는 과정을 지루하지도 가파르지도 않게 구성한 훌륭한 안내서이다.
어떤 프로그래밍 언어를 배우는 가장 좋은 방법은 특정 분야의 소프트웨어를 직접 개발해보는 것이다. 간단히 'Hello World'를 찍는 것, 프로그래밍 패턴을 공부하는 것을 넘어서 자신이 직접 쓰기 위한 소프트웨어를 개발해 보는 것이 언어를 익히는 지름길이다.
저자 알 스웨이가트의 이력을 보면 그는 훌륭한 파이썬 선생님인 동시에 훌륭한 파이썬 개발자다. 파이썬을 알파부터 오메가까지 점증적으로 안내하기보다는 소프트웨어 개발의 여정에 따라 요구되는 언어의 특징과 기능을 가르치는 방식을 선호한다. 이 책 역시 암호 해킹이라는 문제를 해결해 가는 여정을 통해 파이썬을 즐기고 익힐 수 있도록 구성하고 있다.
파이썬은 최근 주목받는 인공지능/빅데이터를 중심으로 사용자층이 급성장하고 있는 언어다. 또한 웹 애플리케이션을 비롯해 광범위한 영역에서 사용되고 있다. 파이썬 자체로도 많이 쓰이고 두 개 이상의 언어를 복합적으로 사용하는 폴리글랏 개발에서도 가장 사용성이 좋은 언어다. 또한 파이썬은 사용 수준에 맞게 저마다의 깊이가 있는 언어다. 기본 기능만으로도 복잡한 문제를 해결하는 개발자도 있고, 파이썬의 숨겨진 저수준 기능부터 복잡한 프레임워크까지 사용하는 개발자도 있다. 객체지향으로 개발하는 개발자도 있고 절차적 또는 원시적인 스크립트 수준을 선호하는 개발자도 있다. 파이썬답게(pythonic) 파이썬을 사용하는 개발자가 있는 반면 익숙한 C나 JAVA 방식으로 개발하는 개발자도 있다. 특이한 것은 개발 철학이나 방법론, 파이썬에 대한 지식 수준이 서로 달라도 각자의 방식으로 프로페셔널이 될 수 있다는 것이다. 나는 이것이 파이썬의 가장 큰 매력이라고 생각한다.
이 책을 마쳤을 때 얻게 될 파이썬 지식은 이제 막 기초를 탈출한 수준일 것이다. 그러나 거의 무엇이든 만들 수 있는 수준이기도 하다. 공개 키 암호를 만들 수 있는 것이다. https로 시작하는 웹페이지 통신과 공인인증서에서 쓰는 바로 그 기술이다. 한편으로 공개 키 암호를 이해했다는 것은 현대 암호학의 많은 부분을 이해했다는 뜻이기도 하다. 이 책은 파이썬에 이미 익숙한 독자에게도 유용하다. 파이썬 경험이 있는 독자는 이 책을 통해 빠른 속도로 암호학에 대한 지식을 독파해낼 수 있다.
그럼 즐거운 여정이 되기를!