FPE (Format-Preserving Encryption)

개요

FPE(Format-Preserving Encryption)는 암호화 후에도 원본 데이터의 형식(길이, 문자 구성 등)을 유지하는 암호화 방식으로, 데이터베이스나 시스템의 구조 변경 없이 민감 데이터를 안전하게 보호할 수 있는 기술입니다. 주로 금융, 의료, 통신 등 규제 산업에서 개인정보 및 계좌번호, 주민등록번호 등 민감정보 보호에 활용됩니다.

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1. 개념 및 정의

항목	내용	비고
정의	암호화된 결과가 원본 데이터 형식과 동일한 형태를 유지하는 암호 기술	NIST SP 800-38G 표준 기반
목적	데이터 구조를 변경하지 않고 보안을 강화	시스템 호환성 유지
필요성	기존 암호화로 인한 데이터 포맷 불일치 문제 해결	DB 및 애플리케이션 호환

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2. 특징

항목	내용	비고
형식 유지	숫자, 문자열 등 원본 데이터 형식 동일 유지	16자리 카드번호 → 16자리 암호화 값
역복호화 가능	복호화 키를 통해 원본 데이터 복원	대칭키 방식 운영
표준 알고리즘 지원	FF1, FF3, FF3-1 알고리즘	NIST 인증 방식
비식별화 지원	개인식별정보(PII) 보호	GDPR, PCI-DSS 준수

FPE는 기존 암호화 대비 운영 호환성과 효율성이 뛰어납니다.

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3. 구성 요소

구성 요소	설명	비고
암호화 엔진	FPE 알고리즘(FF1, FF3 등) 수행	AES 블록 암호 기반
키 관리 시스템(KMS)	암호 키 생성 및 관리	HSM, 클라우드 KMS 통합 가능
암호화 도메인	데이터 형식을 정의하는 매핑 영역	예: 숫자(0-9), 알파벳(A-Z)
정책 관리 모듈	암호화 대상 및 범위 설정	데이터 마스킹 정책 포함

이 구성은 기존 IT 인프라에 쉽게 통합 가능합니다.

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4. 기술 요소

기술 요소	설명	비고
FF1 알고리즘	AES-CBC 기반 FPE 방식	다양한 문자셋 지원
FF3 알고리즘	AES-CTR 기반 고속 암호화	NIST SP 800-38G 승인
FFX 모드	형식 보존 암호화를 위한 확장 모드	ISO/IEC 18033-6 표준화 진행
HSM 연동	하드웨어 보안 모듈 기반 키 보호	고신뢰 보안 환경 구성

FPE는 암호학적 안정성과 실제 데이터 호환성을 모두 충족시킵니다.

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5. 장점 및 이점

장점	설명	기대 효과
시스템 호환성	암호화 후에도 동일 데이터 형식 유지	애플리케이션 수정 불필요
데이터 보호	민감정보 유출 방지	개인정보보호법 준수
규제 대응	PCI-DSS, GDPR, HIPAA 등 규정 준수	보안 인증 용이
운영 효율성	복잡한 변환 과정 제거	데이터 처리 성능 유지

FPE는 금융, 공공, 의료 분야에서 데이터 보안을 표준화하는 핵심 기술입니다.

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6. 주요 활용 사례 및 고려사항

사례	설명	비고
결제 시스템	신용카드 번호 및 계좌정보 암호화	PCI-DSS 준수
고객 DB 보호	이름, 주민등록번호 등 개인식별정보 보호	비식별화 및 마스킹 적용
클라우드 데이터 보호	외부 저장 시 데이터 노출 방지	Multi-cloud 보안 강화
로그 데이터 보호	감사 로그 내 민감정보 암호화	로그 무결성 보장

도입 시 암호화 키 관리, 성능 최적화, 규제별 알고리즘 호환성을 고려해야 합니다.

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7. 결론

FPE는 데이터의 형식을 그대로 유지하면서 보안을 강화하는 혁신적인 암호화 기술로, 기존 시스템의 구조 변경 없이 개인정보 및 금융 데이터를 안전하게 보호할 수 있습니다. 클라우드 네이티브 및 규제 준수 환경에서도 유연하게 적용 가능하며, 향후 데이터 보안의 핵심 기술로 지속 확산될 것입니다.