20. 기출·예상문제: 암호·키관리·PKI

이 편은 실제 기출 문제가 아닙니다. 정보보호학 3단계 관련 reference/ 기출 원문은 확보되어 있지 않습니다. 아래 20개 문항은 국가평생교육진흥원 독학학위제 정보보호학 3단계 출제기준(평가영역) 에 명시된 “암호화, 키관리, 전자서명 및 인증기술” 영역의 세부 항목을 근거로 새로 구성한 예상 문항입니다. 실제 시험의 문장·숫자·보기 배열과 다를 수 있으므로, 문장을 암기하기보다 개념과 계산 절차 자체를 익히는 데 써야 합니다.

회차별 실제 출제 문항 수·배점·시간은 매 공고마다 다를 수 있으므로, 응시 전 국가평생교육진흥원 공고 원문을 반드시 확인하십시오.

이 편이 다루는 범위와 접근법

이 편은 05~08편에서 다룬 암호 시스템 개요·대칭키 암호, 공개키 암호·전자서명·키교환, 해시·MAC, PKI·보안 프로토콜을 하나로 묶어 문제 형태로 점검합니다. 독학사 3단계 암호 영역은 크게 세 가지 방식으로 출제됩니다.

정의·비교형 — “OO와 OO의 차이는 무엇인가”, “설명이 바르게 짝지어진 것은” 유형. 대칭키 대 공개키, 해시 대 MAC 대 전자서명처럼 역할이 비슷해 보이지만 목적이 다른 개념 쌍을 헷갈리게 배치합니다.
절차·순서형 — TLS 핸드셰이크 순서, 인증서 검증 절차처럼 단계를 뒤섞어 제시합니다.
계산형 — RSA 키 생성·암복호화, Diffie-Hellman 키교환처럼 작은 숫자로 직접 계산하게 합니다. 독학사는 실무 자격증과 달리 계산 과정 자체의 이해를 묻기 때문에, 공식만 외우면 숫자가 바뀐 변형에서 틀립니다.

풀 때는 다음 순서를 지키십시오. 먼저 문제가 묻는 것이 정의인지 절차인지 계산인지를 구분하고, 계산형이면 손으로 직접 대입해 계산 전 과정을 적어 봅니다. 해설은 정답 근거뿐 아니라 각 오답이 어떤 개념과 착각되어 나온 오답인지까지 적어 두었으니, 틀린 문항은 해당 개념이 다뤄진 05~08편으로 돌아가 다시 확인하십시오.

마무리 복습

유형 1 — 대칭키·암호 시스템 기본 구조

이 유형은 이렇게 접근한다: 암호 시스템은 평문·암호문·키·알고리즘 네 요소로 이루어지며, 대칭키는 “빠르지만 키 분배가 어렵다”, 공개키는 “느리지만 키 분배가 쉽다”는 대칭성으로 짝을 이룹니다. 블록 암호 운용 모드(ECB·CBC·CTR)는 “같은 평문 블록이 같은 암호문 블록이 되는가”라는 질문 하나로 대부분 구분됩니다.

문제 14지선다

암호 시스템의 구성 요소와 대칭키 암호의 특징에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 암호 시스템은 평문, 암호문, 암호화·복호화 알고리즘, 키로 구성된다② 대칭키 암호는 암호화와 복호화에 동일한 키를 사용하므로 송수신자가 키를 사전에 안전하게 공유해야 한다③ 대칭키 암호는 공개키 암호보다 연산 속도가 느려 대용량 데이터 암호화에는 거의 쓰이지 않는다④ 블록 암호는 평문을 고정된 크기의 블록 단위로 나누어 암호화하고, 스트림 암호는 평문을 비트·바이트 단위로 순차 암호화한다

문제 24지선다

블록 암호 운용 모드에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① ECB(Electronic Codebook) 모드는 같은 평문 블록이 항상 같은 암호문 블록으로 변환되어 패턴이 노출될 위험이 있다② CBC(Cipher Block Chaining) 모드는 이전 블록의 암호문을 다음 블록의 평문과 XOR한 뒤 암호화하여 같은 평문이라도 다른 암호문이 나온다③ CTR(Counter) 모드는 블록 암호를 스트림 암호처럼 사용할 수 있게 하며 암호화와 복호화 모두 같은 카운터 값 암호화 연산을 사용한다④ CBC 모드는 병렬 처리가 CTR 모드보다 쉬워 다중 코어 환경에서 항상 CTR보다 빠르게 동작한다

유형 2 — 공개키 암호·전자서명·키교환(계산 포함)

이 유형은 이렇게 접근한다: RSA 계산 문제는 항상 같은 다섯 단계를 거칩니다. ① 두 소수 $p$ , $q$ 를 곱해 $n$ 을 구한다 → ② 오일러 파이 함수 $\phi(n) = (p-1)(q-1)$ 을 구한다 → ③ $\phi(n)$ 과 서로소인 $e$ 를 고른다(공개키) → ④ $e \times d \equiv 1 \pmod{\phi(n)}$ 을 만족하는 $d$ 를 구한다(개인키) → ⑤ 암호화는 $c = m^e \bmod n$ , 복호화는 $m = c^d \bmod n$ . 숫자가 바뀌어도 이 다섯 단계만 그대로 따라가면 됩니다.

문제 34지선다

RSA 키를 생성하기 위해 두 소수 p=7, q=11을 선택했다. 오일러 파이 함수 φ(n)의 값과, 공개키 지수 e=7을 사용할 때 이에 대응하는 개인키 지수 d의 값을 바르게 구한 것은? (단, e와 d는 e×d mod φ(n) = 1을 만족하는 가장 작은 양의 정수 조합이다)

① n=77, φ(n)=60, d=43② n=77, φ(n)=66, d=19③ n=18, φ(n)=60, d=43④ n=77, φ(n)=60, d=13

문제 44지선다

위 3번 문제에서 구한 RSA 공개키 (n=77, e=7)를 사용해 평문 m=2를 암호화한 암호문 c의 값은? (c = m^e mod n)

① c = 128② c = 51③ c = 14④ c = 30

문제 54지선다

Diffie-Hellman 키교환에서 소수 p=23, 원시근 g=5를 공개로 합의했다. A는 비밀값 a=6을, B는 비밀값 b=15를 선택했다. A가 B에게 보내는 공개값 A_pub = g^a mod p의 값은?

① 8② 15③ 19④ 30

문제 64지선다

공개키 암호와 전자서명에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 공개키 암호에서 기밀성을 확보하려면 송신자가 수신자의 공개키로 암호화하고, 수신자는 자신의 개인키로 복호화한다② 전자서명은 서명자가 자신의 개인키로 서명 값을 생성하고, 검증자는 서명자의 공개키로 서명을 검증한다③ 전자서명은 메시지의 위조 여부를 검증할 수 있게 하지만, 서명자가 서명 사실을 나중에 부인하는 것을 막는 부인방지 기능은 제공하지 않는다④ 공개키 한 쌍에서 개인키는 소유자만 보관하고, 공개키는 상대방이나 인증기관을 통해 공개적으로 배포된다

유형 3 — 해시·MAC·전자서명 비교

이 유형은 이렇게 접근한다: 해시·MAC·전자서명은 모두 “메시지가 변조되지 않았는가”와 관련되지만 쓰는 키가 다릅니다. 해시는 키가 없고(무결성만), MAC은 대칭키를 공유한 양쪽만(무결성+인증), 전자서명은 서명자의 개인키만(무결성+인증+부인방지). 이 표 하나만 정확히 기억하면 관련 문항 대부분이 풀립니다.

문제 74지선다

암호학적 해시 함수의 성질에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 역상 저항성(preimage resistance)은 해시값 h가 주어졌을 때 h=H(x)를 만족하는 원본 x를 찾기 어려운 성질이다② 제2역상 저항성(second preimage resistance)은 특정 x1이 주어졌을 때 H(x1)=H(x2)인 다른 x2를 찾기 어려운 성질이다③ 충돌 저항성(collision resistance)은 H(x1)=H(x2)를 만족하는 임의의 서로 다른 x1, x2 쌍을 찾기 어려운 성질이다④ 좋은 해시 함수는 입력 길이가 길어질수록 출력 해시값의 길이도 비례해서 길어져야 한다

문제 84지선다

다음 A~D의 설명과 대응하는 개념을 바르게 짝지은 것은? A. 키 없이 메시지의 무결성만 확인하며 누구나 같은 결과를 계산할 수 있다. B. 송수신자가 공유한 대칭키로 메시지의 무결성과 발신 인증을 함께 확인한다. C. 서명자의 개인키로 생성해 무결성·인증·부인방지를 모두 제공한다. D. 해시 함수를 반복 적용해 키 기반 메시지 인증 코드를 만드는 표준 구성 방식이다.

① A-해시함수, B-MAC, C-전자서명, D-HMAC② A-MAC, B-해시함수, C-HMAC, D-전자서명③ A-전자서명, B-HMAC, C-MAC, D-해시함수④ A-HMAC, B-전자서명, C-해시함수, D-MAC

문제 94지선다

HMAC(Hash-based Message Authentication Code)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① HMAC은 해시 함수와 비밀키를 결합해 메시지 인증 코드를 생성한다② HMAC의 안전성은 내부에서 사용하는 해시 함수의 안전성에 크게 의존한다③ HMAC은 송신자와 수신자가 같은 비밀키를 공유하고 있어야 검증이 가능하다④ HMAC은 서명자의 개인키만으로 생성되므로 제3자가 서명자의 공개키로 결과를 검증할 수 있다

유형 4 — PKI 구조와 인증서 검증

이 유형은 이렇게 접근한다: PKI 문항은 누가 무엇을 하는 기관인가(CA·RA)와 인증서가 살아있는지 확인하는 두 방법의 차이(CRL·OCSP)를 정확히 구분하는 것이 핵심입니다. 인증서 체인 문제는 “신뢰의 뿌리(루트 CA)에서 아래로 내려가며 서명을 확인한다”는 방향만 기억하면 됩니다.

문제 104지선다

PKI(Public Key Infrastructure) 구성 요소에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 인증기관(CA, Certification Authority)은 공개키와 소유자 정보를 묶어 인증서를 발급하고 전자서명한다② 등록기관(RA, Registration Authority)은 인증서 발급을 신청한 사용자의 신원을 확인하는 역할을 하며 인증서에 직접 서명하지는 않는다③ CRL(Certificate Revocation List)은 아직 유효기간이 남았지만 폐기된 인증서 목록을 인증기관이 주기적으로 배포하는 방식이다④ OCSP(Online Certificate Status Protocol)는 CRL 전체를 내려받아야만 인증서의 폐기 여부를 확인할 수 있는 오프라인 프로토콜이다

문제 114지선다

브라우저가 웹사이트의 X.509 인증서를 검증하는 절차로 가장 적절한 것은?

① 서버가 보낸 인증서의 서명을 그 인증서 자신의 공개키로 검증한 뒤 곧바로 신뢰한다② 인증서 체인을 따라 상위 인증서의 공개키로 하위 인증서의 서명을 검증하는 과정을 미리 신뢰하고 있는 루트 CA 인증서에 도달할 때까지 반복한다③ 브라우저는 인증서 내용을 확인하지 않고 통신이 TLS로 암호화되어 있는지만 확인한다④ 인증서 체인 검증은 클라이언트가 아니라 항상 서버 쪽에서 수행하고 그 결과만 브라우저에 통보한다

문제 124지선다

X.509 인증서에 일반적으로 포함되는 정보로 보기 어려운 것은?

① 인증서 소유자의 공개키② 인증서를 발급한 CA의 이름과 전자서명③ 인증서의 유효기간(시작일·만료일)④ 인증서 소유자가 실제로 사용하는 개인키 값

유형 5 — TLS·IPsec 등 보안 프로토콜

이 유형은 이렇게 접근한다: TLS 핸드셰이크는 “인사(ClientHello) → 서버 신원 증명(인증서) → 키교환 자료 교환 → 대칭키 확정 → 암호화 통신 시작”이라는 큰 흐름만 잡으면 세부 순서 문제도 풀립니다. IPsec은 AH(인증만)와 ESP(암호화+인증)의 기능 차이가 핵심입니다.

문제 134지선다

TLS(Transport Layer Security) 핸드셰이크 과정을 순서대로 바르게 나열한 것은? ㉠ 서버가 인증서를 클라이언트에 전송한다 ㉡ 클라이언트가 ClientHello 메시지로 지원 암호 스위트 목록을 보낸다 ㉢ 클라이언트와 서버가 교환한 키 자료로 세션(대칭)키를 계산해 암호화 통신을 시작한다 ㉣ 클라이언트가 서버 인증서를 검증하고 키교환에 필요한 값을 서버에 전달한다

① ㉡ - ㉠ - ㉣ - ㉢② ㉠ - ㉡ - ㉢ - ㉣③ ㉡ - ㉢ - ㉠ - ㉣④ ㉣ - ㉠ - ㉡ - ㉢

문제 144지선다

IPsec의 AH(Authentication Header)와 ESP(Encapsulating Security Payload)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① AH는 발신지 인증과 무결성 검증 기능을 제공하지만 기밀성(암호화)은 제공하지 않는다② ESP는 데이터의 암호화를 통한 기밀성뿐 아니라 인증·무결성 검증 기능도 함께 제공할 수 있다③ AH와 ESP는 모두 전송 모드(Transport Mode)와 터널 모드(Tunnel Mode) 두 가지 운용 방식을 지원한다④ AH는 IP 헤더 전체를 포함한 패킷의 기밀성을 암호화로 보호하므로 ESP보다 강력한 보안을 제공한다

문제 154지선다

Kerberos 인증 프로토콜의 KDC(Key Distribution Center)에 대한 설명으로 가장 적절한 것은?

① KDC는 사용자와 서비스가 매번 서로의 개인키를 직접 교환하도록 중계만 하는 장비다② KDC는 인증 서버(AS)와 티켓 발급 서버(TGS) 기능을 함께 수행하며, 사용자에게 세션키가 담긴 티켓을 발급해 대칭키 기반으로 상호 인증을 중개한다③ KDC는 공개키 인증서를 발급하는 인증기관(CA)의 다른 이름일 뿐 PKI의 CA와 동일한 방식으로 동작한다④ KDC는 해시값만 비교해 사용자 비밀번호를 검증하고 별도의 키나 티켓을 발급하지 않는다

유형 6 — 법·제도 연계 개념

이 유형은 이렇게 접근한다: 전자서명의 법적 효력은 “기술 자체”가 아니라 “그 서명이 진짜 서명자의 개인키로 만들어졌다고 신뢰할 근거가 있는가”에서 갈립니다. 국내 제도 명칭이 바뀐 이력(공인인증서 폐지 등)도 시험에서 자주 다뤄지므로 최신 여부를 확인해야 합니다.

문제 164지선다

국내 전자서명 제도의 변화에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 과거의 공인전자서명 제도는 전자서명법 개정으로 폐지되고 공인·사설 전자서명 간 법적 효력의 차등이 사라졌다② 전자서명법 개정 이후에도 전자서명이 법적 효력을 가지려면 서명 생성 방식이 신뢰할 수 있는 절차를 따랐음을 입증할 수 있어야 한다③ 전자서명의 기술 방식이 반드시 PKI 기반 공개키 암호 방식이어야만 법적 효력을 인정받을 수 있다④ 전자서명 인증사업자에 대한 평가·인정 제도를 통해 전자서명 수단의 신뢰성을 확보하는 방향으로 제도가 개편되었다

유형 7 — 종합 비교·응용

이 유형은 이렇게 접근한다: 마지막 유형은 지금까지 배운 개념을 실제 시나리오에 적용하는 문제입니다. 문제 속 상황을 하나씩 대응되는 개념으로 치환하면서 읽는 습관이 중요합니다.

문제 174지선다

회사 A가 거래처 B에게 계약서 파일을 보내면서 다음 두 가지를 모두 만족시키고자 한다. 조건1: B만 파일 내용을 볼 수 있어야 한다(기밀성). 조건2: B는 그 파일이 정말 A가 보낸 것이며 위조되지 않았음을 확인할 수 있어야 한다(인증·무결성·부인방지). 이를 만족하는 절차로 가장 적절한 것은?

① 파일을 A의 개인키로 암호화해 전송하고, B는 A의 공개키로 복호화해 기밀성과 인증을 모두 확보한다② 파일을 B의 공개키로 암호화하고, 별도로 파일의 해시값을 A의 개인키로 서명해 함께 전송한다③ 파일을 A와 B가 사전에 공유한 대칭키로만 암호화해 전송하면 두 조건이 모두 자동으로 충족된다④ 파일의 해시값만 계산해 평문 파일과 함께 전송하면 두 조건이 모두 충족된다

문제 184지선다

다음 중 대칭키 암호와 공개키 암호를 함께 사용하는 하이브리드(hybrid) 암호 방식을 채택하는 가장 근본적인 이유로 옳은 것은?

① 공개키 암호는 키 분배 문제를 해결하기 어렵지만 대칭키 암호는 매우 빠르므로, 공개키로 대칭키를 안전하게 전달한 뒤 실제 데이터는 빠른 대칭키로 암호화하기 위해서다② 대칭키 암호는 수학적으로 안전성이 증명되지 않았기 때문에 반드시 공개키 암호로 이중 검증해야 하기 때문이다③ 공개키 암호가 대칭키 암호보다 항상 더 빠르므로 속도를 극대화하기 위해서다④ 하이브리드 방식은 키교환 없이도 두 당사자가 즉시 같은 키를 알 수 있게 하기 위해서다

문제 194지선다

다음 중 전자서명과 메시지 인증 코드(MAC)의 차이를 바르게 설명한 것은?

① MAC은 부인방지를 제공하지만 전자서명은 부인방지를 제공하지 못한다② 전자서명은 서명자만 아는 개인키로 생성해 제3자에게도 서명자를 증명할 수 있지만, MAC은 공유된 대칭키로 생성되어 그 키를 아는 상대방도 같은 MAC을 만들 수 있어 제3자에 대한 증명력이 없다③ MAC과 전자서명 모두 공개키 쌍을 사용하는 동일한 원리로 동작한다④ 전자서명은 메시지 전체를 암호화하는 방식이고 MAC은 메시지를 전혀 건드리지 않는 방식이다

문제 204지선다

어떤 조직이 대칭키 암호 알고리즘의 키 길이를 128비트에서 256비트로 늘렸다. 이 조치가 주는 효과에 대한 설명으로 가장 적절한 것은?

① 키 공간이 2배로 늘어나 brute-force(전수조사) 공격에 필요한 시도 횟수도 정확히 2배가 된다② 키 길이가 늘어나도 가능한 키의 개수는 동일하게 유지되므로 안전성에는 실질적인 차이가 없다③ 키 길이가 1비트 늘어날 때마다 가능한 키의 개수가 2배가 되므로, 128비트에서 256비트로 늘리면 키 공간은 2^128배로 커져 brute-force 공격이 사실상 불가능한 수준이 된다④ 키 길이는 암호화 속도에만 영향을 주고 brute-force 공격의 성공 가능성과는 무관하다

참고 자료

국가평생교육진흥원 독학학위제: https://bdes.nile.or.kr
NIST(암호 표준·가이드라인): https://csrc.nist.gov
한국인터넷진흥원(KISA): https://www.kisa.or.kr