MDC란? 무결성을 위한 해시 알고리즘 정리

1. 개요

해시 함수는 암호학과 보안 분야에서 데이터의 무결성을 보장하는 핵심 기술이다. 그중에서도 MDC(Modification Detection Code, 변조 감지 코드)는 데이터가 변조되었는지를 판별하는 기능을 수행한다. 그러나 모든 해시 함수가 MDC에 속하는 것은 아니다. 특히, HMAC(Hash-based Message Authentication Code)와 같은 알고리즘은 무결성 검증뿐만 아니라 인증(Authentication) 기능을 포함하기 때문에 MDC로 분류되지 않는다.

이 글에서는 MDC의 개념과 역할을 살펴보고, 대표적인 해시 알고리즘과 MDC에 포함되지 않는 알고리즘을 구분하여 분석한다.

2. MDC(Modification Detection Code)란?

MDC는 데이터의 무결성을 보장하는 해시 함수로, 입력값을 일정한 크기의 해시값으로 변환하여 데이터의 변경 여부를 감지하는 데 사용된다. MDC는 암호화 키 없이 독립적으로 작동하며, 메시지의 변조 여부만을 판별할 수 있다.

MDC는 다음과 같은 두 가지 유형으로 나뉜다.

1. 일반 MDC: 순수한 변조 감지를 위한 해시 함수로, 외부 요소 없이 데이터의 무결성을 검증하는 역할을 한다.
2. 강화된 MDC: 충돌 저항성을 향상시키기 위해 설계된 해시 함수로, 보다 안전한 데이터 검증이 가능하다.

MDC는 인증 기능이 포함되지 않기 때문에, 데이터의 무결성 확인 이외의 용도로 사용될 수 없다.

3. MDC에 포함되는 해시 알고리즘

다음은 MDC에 속하는 대표적인 해시 함수들이다.

3.1 MD(Message Digest) 계열

MD 계열 해시 함수는 데이터 요약을 목적으로 하는 알고리즘이다. 주요 알고리즘으로 MD4와 MD5가 있다.

• MD4: 128비트 해시값을 생성하는 알고리즘으로, 현재는 보안성이 낮아 거의 사용되지 않는다.
• MD5: MD4를 개선한 버전으로, 한때 널리 사용되었으나 현재는 충돌(Collision) 발생 가능성 때문에 보안성이 낮다고 평가된다.

3.2 SHA(Secure Hash Algorithm) 계열

SHA 계열은 미국 국립표준기술연구소(NIST)에서 개발한 암호학적 해시 함수로, 보안성이 높은 알고리즘들이 포함되어 있다.

• SHA-1: 160비트 해시값을 생성하지만, 충돌 공격에 취약하여 현재는 사용이 권장되지 않는다.
• SHA-2: SHA-256, SHA-512 등의 변형이 있으며, 현재까지 가장 널리 사용되는 강력한 해시 알고리즘이다.
• SHA-3: 기존 SHA 계열보다 보안성이 강화된 최신 해시 알고리즘이다.

3.3 LSH(Lightweight Secure Hash)

LSH는 한국에서 개발된 고성능 해시 알고리즘으로, 대량의 데이터를 빠르게 처리할 수 있도록 설계되었다.

• LSH-256, LSH-512 등의 변형이 있으며, 각 버전은 비트 크기에 따라 다르다.
• 기존 SHA 계열보다 빠른 연산 속도를 제공하며, 충돌 저항성이 뛰어난 것으로 평가된다.

이러한 해시 함수들은 모두 MDC에 포함되며, 데이터 무결성 검증에 활용될 수 있다.

4. MDC에 포함되지 않는 해시 알고리즘

모든 해시 함수가 MDC에 포함되는 것은 아니다. 특히, HMAC(Hash-based Message Authentication Code) 은 MDC와 구별된다.

4.1 HMAC(Hash-based Message Authentication Code)

HMAC은 메시지 인증 코드(MAC) 기법 중 하나로, 해시 함수를 기반으로 메시지 인증을 수행하는 방식이다. 단순한 무결성 검증을 넘어, 송신자가 인증된 사용자인지 여부까지 검증할 수 있다.

HMAC의 특징

• HMAC은 SHA-256, MD5 등의 해시 함수를 기반으로 하지만, 추가적인 비밀키를 사용하여 보안성을 강화한다.
• 해시 값만으로는 데이터를 인증할 수 없으며, 반드시 비밀키와 함께 사용해야 한다.
• 순수한 MDC와 달리 메시지 인증 기능이 포함되므로 MDC에 속하지 않는다.

HMAC과 MDC의 차이

비교 항목 MDC HMAC

비교 항목	MDC	HMAC
목적	무결성 검증	무결성 검증 + 인증
키 사용 여부	X (비밀키 없음)	O (비밀키 필요)
대표 알고리즘	MD5, SHA-256, LSH	HMAC-SHA256, HMAC-MD5
용도	파일 변조 감지	메시지 인증, 데이터 보호

HMAC은 메시지 위변조 방지에 효과적이지만, MDC처럼 단순한 변조 감지만 수행하는 것이 아니라 송신자의 인증까지 포함하기 때문에 MDC와 구별된다.

5. 결론

MDC(Modification Detection Code)는 데이터 변조 여부를 확인하는 데 사용되는 해시 함수이며, 대표적으로 MD 계열, SHA 계열, LSH가 포함된다. 이러한 해시 함수는 입력값을 일정한 크기의 해시값으로 변환하여, 데이터가 변경되었는지를 쉽게 감지할 수 있도록 한다.

반면, HMAC(Hash-based Message Authentication Code)는 MDC의 범주에 포함되지 않는다. HMAC은 무결성 검증뿐만 아니라 메시지 인증 기능까지 제공하며, 비밀키를 필요로 한다는 점에서 MDC 해시 함수와 차이가 있다.

MDC 해시 함수는 파일 무결성 검증이나 데이터 변조 감지에 사용되며, HMAC은 네트워크 보안 및 메시지 인증이 필요한 환경에서 활용된다. 따라서 각 알고리즘의 목적과 특징을 명확히 이해하고, 적절한 용도에 맞게 선택하는 것이 중요하다.