README.md - Examples

  1# 파일 암호화 예제 (File Encryption Examples)
  2
  3XOR 기반 파일 암호화 도구 구현 예제
  4
  5## 파일 목록
  6
  7### 1. `simple_xor.c`
  8XOR 암호화의 기본 원리를 보여주는 간단한 데모
  9
 10**학습 내용:**
 11- XOR 연산의 가역성 (A ^ B ^ B = A)
 12- 비트 연산 기초
 13- 16진수 출력
 14- 바이너리 패턴 출력
 15
 16**컴파일 및 실행:**
 17```bash
 18gcc -Wall -Wextra -std=c11 simple_xor.c -o simple_xor
 19./simple_xor
 20```
 21
 22**출력 예시:**
 23```
 24=== XOR 암호화 데모 ===
 25
 26원본 메시지: Hello, World!
 27원본 (hex):  48 65 6C 6C 6F 2C 20 57 6F 72 6C 64 21
 28
 29첫 글자 'H' XOR 'K' 연산 과정:
 30  'H' = 72 (0b01001000)
 31  'K' = 75 (0b01001011)
 32  XOR = 3 (0b00000011)
 33
 34암호화 완료!
 35복호화 결과: Hello, World!
 36```
 37
 38---
 39
 40### 2. `file_encrypt.c`
 41실용적인 파일 암호화 도구 (기본 버전)
 42
 43**학습 내용:**
 44- 바이트 단위 파일 I/O (`fread`, `fwrite`)
 45- 명령줄 인자 파싱 (`argc`, `argv`)
 46- 버퍼링된 파일 처리 (4KB 버퍼)
 47- 에러 처리 (`perror`)
 48- 키 순환 적용 (modulo 연산)
 49
 50**컴파일:**
 51```bash
 52gcc -Wall -Wextra -std=c11 file_encrypt.c -o file_encrypt
 53```
 54
 55**사용법:**
 56```bash
 57# 암호화
 58./file_encrypt -e input.txt output.enc mypassword
 59
 60# 복호화
 61./file_encrypt -d output.enc decrypted.txt mypassword
 62```
 63
 64**특징:**
 65- 간단하고 직관적인 인터페이스
 66- XOR 특성상 암호화/복호화 동일 연산
 67- 모든 파일 타입 지원 (텍스트, 바이너리)
 68
 69---
 70
 71### 3. `file_encrypt_v2.c`
 72향상된 파일 암호화 도구 (헤더 + 검증)
 73
 74**학습 내용:**
 75- 구조체 활용 (`FileHeader`)
 76- 파일 매직 넘버 검증
 77- 해시 함수 구현 (djb2 알고리즘)
 78- 키 검증 (비밀번호 확인)
 79- 파일 메타데이터 저장
 80- 진행률 표시
 81- 고정 크기 정수 타입 (`uint8_t`, `uint32_t`, `uint64_t`)
 82
 83**컴파일:**
 84```bash
 85gcc -Wall -Wextra -std=c11 file_encrypt_v2.c -o file_encrypt_v2
 86```
 87
 88**사용법:**
 89```bash
 90# 암호화
 91./file_encrypt_v2 encrypt secret.txt secret.enc mypassword
 92
 93# 파일 정보 확인
 94./file_encrypt_v2 info secret.enc
 95
 96# 복호화
 97./file_encrypt_v2 decrypt secret.enc decrypted.txt mypassword
 98```
 99
100**파일 헤더 구조:**
101```
102┌─────────────────────────────────────────┐
103│  Magic Number (4 bytes): "XENC"         │
104│  Version (1 byte): 1                    │
105│  Key Hash (4 bytes): 검증용             │
106│  Original Size (8 bytes): 원본 크기     │
107├─────────────────────────────────────────┤
108│         암호화된 데이터                 │
109└─────────────────────────────────────────┘
110```
111
112**출력 예시:**
113```bash
114$ ./file_encrypt_v2 encrypt test.txt test.enc mypass
115암호화 중...
116.
117암호화 완료: test.txt -> test.enc
118원본 크기: 38 바이트
119키 해시: 0x6CBFD0D9
120
121$ ./file_encrypt_v2 info test.enc
122=== 암호화 파일 정보 ===
123매직 넘버: XENC
124버전: 1
125키 해시: 0x6CBFD0D9
126원본 크기: 38 바이트
127파일 크기: 62 바이트
128헤더 크기: 24 바이트
129암호화 데이터: 38 바이트
130
131$ ./file_encrypt_v2 decrypt test.enc out.txt wrongpass
132오류: 잘못된 비밀번호
133기대 해시: 0x6CBFD0D9, 입력 해시: 0x289A5245
134```
135
136---
137
138## 핵심 개념
139
140### XOR 암호화 원리
141```
142원리: A ^ K = C, C ^ K = A
143
144예시:
145  원본: 'H' (72) = 0b01001000
146  키:   'K' (75) = 0b01001011
147  암호: XOR     = 0b00000011 (3)
148  복호: 3 ^ 75  = 0b01001000 (72 = 'H')
149```
150
151### djb2 해시 알고리즘
152```c
153uint32_t hash = 5381;
154while ((c = *str++)) {
155    hash = hash * 33 + c;
156}
157```
158- 빠르고 효과적인 문자열 해시
159- 충돌 확률 낮음
160- 키 검증용으로 적합
161
162---
163
164## 보안 주의사항
165
166⚠️ **교육 목적 전용**
167
168이 예제는 학습 목적으로 제작되었습니다. 실제 보안이 필요한 경우:
169
1701. **XOR 암호화의 취약점:**
171   - 키 반복 사용 시 패턴 노출
172   - 알려진 평문 공격(Known-plaintext attack)에 취약
173   - 키 길이가 짧으면 브루트포스 공격 가능
174
1752. **실제 사용 권장사항:**
176   - AES-256 (대칭 암호화)
177   - RSA (비대칭 암호화)
178   - OpenSSL 라이브러리 사용
179   - 키 스트레칭 (PBKDF2, bcrypt)
180   - 솔트(Salt) 추가
181
1823. **이 구현의 한계:**
183   - 키 스트레칭 없음
184   - 솔트 미사용
185   - 무결성 검증(MAC) 없음
186   - 재생 공격 방지 없음
187
188---
189
190## 테스트 예제
191
192```bash
193# 1. 기본 테스트
194echo "Hello, World!" > test.txt
195./file_encrypt -e test.txt test.enc mykey
196./file_encrypt -d test.enc out.txt mykey
197diff test.txt out.txt  # 동일해야 함
198
199# 2. 바이너리 파일 테스트
200./file_encrypt_v2 encrypt /bin/ls ls.enc strongpass
201./file_encrypt_v2 decrypt ls.enc ls.dec strongpass
202diff /bin/ls ls.dec  # 동일해야 함
203
204# 3. 잘못된 키 테스트
205./file_encrypt_v2 decrypt test.enc wrong.txt wrongkey
206# 출력: 오류: 잘못된 비밀번호
207
208# 4. 대용량 파일 테스트 (10MB)
209dd if=/dev/urandom of=large.bin bs=1M count=10
210time ./file_encrypt_v2 encrypt large.bin large.enc mypass
211./file_encrypt_v2 info large.enc
212```
213
214---
215
216## 컴파일 옵션 설명
217
218```bash
219gcc -Wall -Wextra -std=c11 file.c -o program
220```
221
222- `-Wall`: 기본 경고 활성화
223- `-Wextra`: 추가 경고 활성화
224- `-std=c11`: C11 표준 사용
225- `-o program`: 출력 파일명 지정
226
227---
228
229## 학습 체크리스트
230
231- [ ] XOR 연산의 가역성 이해
232- [ ] 비트 연산자 사용법 (`^`, `&`, `|`, `~`, `<<`, `>>`)
233- [ ] 바이트 단위 파일 I/O (`fread`, `fwrite`)
234- [ ] 명령줄 인자 파싱 (`argc`, `argv`)
235- [ ] 구조체를 활용한 파일 헤더 설계
236- [ ] 해시 함수 구현 (djb2)
237- [ ] 에러 처리 및 검증 로직
238- [ ] 버퍼링을 통한 효율적인 파일 처리
239
240---
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242## 참고 자료
243
244- [C11 Standard](https://en.cppreference.com/w/c/11)
245- [XOR Cipher - Wikipedia](https://en.wikipedia.org/wiki/XOR_cipher)
246- [djb2 Hash Function](http://www.cse.yorku.ca/~oz/hash.html)
247- [OpenSSL Documentation](https://www.openssl.org/docs/)
248
249---
250
251## 관련 학습 자료
252
253- `/opt/projects/01_Personal/03_Study/content/ko/C_Programming/08_Project_File_Encryption.md`
254- `/opt/projects/01_Personal/03_Study/content/ko/C_Programming/14_Bit_Operations.md`