클라우드 데이터 기밀성 강화를 위한 3계층 보안 프레임워크

클라우드 데이터 기밀성 확보를 위해 단일 암호화 알고리즘의 연산 강도를 높이는 기존 방식은 보안 수준에 비례하여 처리 시간과 암호문 크기를 증가시키는 문제를 안고 있습니다. 본 연구는 단일 암호화 방식의 한계를 극복하고, 가벼운 세 가지 변환을 순차적으로 적용하여 보안 강도를 분산함으로써 낮은 연산 및 저장 오버헤드로 높은 기밀성을 달성하는 것을 목표로 합니다. 이를 위해 Word-based Magic Rectangle Alphanumeric Data Obfuscation (WMRADO), 행렬 기반 스크램블링, 단일 키 이진 XOR 암호화를 결합한 3계층 프레임워크를 제안합니다. 평문은 시드 기반 8x8 치환 사각형을 통해 압축된 영숫자 코드로 변환된 후, 위치 행렬 스크램블링으로 구조적 무질서화를 거쳐, 최종적으로 비트 단위 XOR 연산으로 마스킹되어 업로드됩니다. 제안된 프레임워크는 DES, AES, AES-Blowfish, AES-RSA와 비교 평가되었으며, 가장 큰 데이터 크기에서 DES/AES 대비 3~18배, AES-RSA 대비 최대 99.97% 작은 암호문을 생성했습니다. 암호화 시간은 DES/AES 대비 9.5~52.0%, AES-RSA 대비 최대 77.4% 단축되었고, 대용량 데이터 복호화 시간은 DES/AES 대비 3.0%, AES-Blowfish/AES-RSA 대비 최대 97.9% 감소했습니다. 또한, 예상 월별 저장 비용은 암호화되지 않은 저장 방식 대비 99.5~99.8% 절감되었습니다. 본 프레임워크는 단어 수준 영숫자 난독화, 행렬 스크램블링, XOR 마스킹을 단일 시드/키 파이프라인으로 결합한 최초의 시도로, 클라우드 환경에서 데이터 기밀성을 효율적으로 강화하는 새로운 방안을 제시합니다.