2.블록체인의 정의

block1 = { 'INDEX': 0, '판매자': '파이썬', '구매자': '김민수', '개수': '3개', '시간': '2022년 5월 11일 16시 25분 16초', 'previous_block': None } block2 = { 'INDEX': 1, '판매자': '김민수', '구매자': '김영수', '개수': '3개', '시간': '2022년 5월 12일 13시 25분 16초', 'previous_block': block1 } block3 = { 'INDEX': 2, # 수정: 3 → 2 (순서대로) '판매자': '김영수', '구매자': '박명수', '개수': '3개', '시간': '2022년 5월 13일 16시 25분 16초', 'previous_block': block2 } block4 = { 'INDEX': 3, # 수정: 4 → 3 (순서대로) '판매자': '박명수', '구매자': '이미래', '개수': '3개', '시간': '2022년 5월 14일 16시 25분 16초', 'previous_block': block3 } block5 = { 'INDEX': 4, # 수정: 5 → 4 (순서대로) '판매자': '이미래', '구매자': '최용수', '개수': '3개', '시간': '2022년 5월 15일 16시 25분 16초', 'previous_block': block4 } block6 = { 'INDEX': 5, # 수정: 6 → 5 (순서대로) '판매자': '최용수', '구매자': '강영희', '개수': '3개', '시간': '2022년 5월 16일 16시 25분 16초', # 수정: 공백 추가 'previous_block': block5 }

import hashlib # 변경전 genesis_block = {'INDEX':0, '판매자' : '파공블', '구매자' : '김민수', '개수' : '3개', '시간' : '2022년 5월 11일 16시 25분 16초', 'previous_block' : None } hash_data = hashlib.sha256(str(genesis_block).encode()).hexdigest() print(hash_data)

import hashlib # 변경후 genesis_block = {'INDEX':0, '판매자' : '파공블', '구매자' : '김민수', '개수' : '3개', '시간' : '2022년 5월 11일 16시 23분 16초', 'previous_block' : None } hash_data = hashlib.sha256(str(genesis_block).encode()).hexdigest() print(hash_data)

원본: "Hello" (40비트) ↓ Step 1: "Hello" + 1 (41비트) ↓ Step 2: "Hello" + 1 + 0...0 (448비트까지 0 채움) ↓ Step 3: 앞의 448비트 + 원본길이(40을 64비트로) = 512비트

# 초기값 (소수의 제곱근에서 유도) H₀ = 0x6a09e667 # √2 H₁ = 0xbb67ae85 # √3 H₂ = 0x3c6ef372 # √5 H₃ = 0xa54ff53a # √7 H₄ = 0x510e527f # √11 H₅ = 0x9b05688c # √13 H₆ = 0x1f83d9ab # √17 H₇ = 0x5be0cd19 # √19 # 라운드마다 a,b,c,d,e,f,g,h 레지스터에 복사되어 변화

# 처음 64개 소수의 세제곱근에서 유도 K[0] = 0x428a2f98 # ∛2 K[1] = 0x71374491 # ∛3 K[2] = 0xb5c0fbcf # ∛5 K[3] = 0xe9b5dba5 # ∛7 # ... K[63] = 0xc67178f2 # ∛311 (64번째 소수) # 목적: 각 라운드를 고유하게 만듦

# 1. 원본 16개 워드 (512비트 블록을 32비트씩 분할) W[0] ~ W[15] = 원본 메시지 워드 # 2. 48개 워드 확장 생성 for i in range(16, 64): W[i] = σ₁(W[i-2]) + W[i-7] + σ₀(W[i-15]) + W[i-16] # σ₀, σ₁: 비선형 함수 (비트 회전 + XOR 조합)

for i in range(64): # 각 라운드마다 # 3가지 값을 조합하여 계산 T₁ = h + Σ₁(e) + Ch(e,f,g) + K[i] + W[i] # ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ # H값 H값기반 H값기반 K값 W값 T₂ = Σ₀(a) + Maj(a,b,c) # ↑ ↑ # H값기반 H값기반 # H값(상태) 업데이트 h, g, f, e, d, c, b, a = g, f, e, d+T₁, c, b, a, T₁+T₂ # 결과: H, K, W가 모두 섞여서 새로운 H값 생성

import hashlib def basic_hash_demo(): """기본적인 SHA-256 해싱 확인""" messages = ["Hello", "hello", "Hello!", ""] print("🔐 SHA-256 해싱 결과") print("=" * 60) for msg in messages: hash_result = hashlib.sha256(msg.encode()).hexdigest() print(f"'{msg:8}' → {hash_result}") print("\n✅ 특징:") print("- 출력 길이: 항상 64자 (256비트)") print("- 작은 변화도 완전히 다른 결과") print("- 빈 문자열도 고정된 해시값") basic_hash_demo()

def hkw_values_demo(): """SHA-256의 H, K, W 값들을 실제로 확인""" message = "Hello" print("🔍 H, K, W 값 확인하기") print("=" * 50) # H값 (초기 해시 상태) print("1️⃣ H값 - 초기 해시 상태 (8개 워드)") H_initial = [ 0x6a09e667, 0xbb67ae85, 0x3c6ef372, 0xa54ff53a, 0x510e527f, 0x9b05688c, 0x1f83d9ab, 0x5be0cd19 ] for i, h in enumerate(H_initial): print(f" H{i} = 0x{h:08x}") # K값 (라운드 상수) - 일부만 표시 print(f"\n2️⃣ K값 - 라운드 상수 (64개 중 처음 8개)") K_constants = [ 0x428a2f98, 0x71374491, 0xb5c0fbcf, 0xe9b5dba5, 0x3956c25b, 0x59f111f1, 0x923f82a4, 0xab1c5ed5 ] for i, k in enumerate(K_constants): print(f" K[{i}] = 0x{k:08x}") print(" ... (총 64개)") # W값 시뮬레이션 (실제로는 복잡한 계산) print(f"\n3️⃣ W값 - 메시지 스케줄") message_bytes = message.encode('utf-8').hex() print(f" 원본: '{message}' → {message_bytes}") print(f" W[0] = 0x48656c6c ('Hell')") print(f" W[1] = 0x6f800000 ('o' + 패딩)") print(f" W[2~15] = 패딩으로 채움") print(f" W[16~63] = 수학적 확장 (σ₀, σ₁ 함수 사용)") # 최종 해시 final_hash = hashlib.sha256(message.encode()).hexdigest() print(f"\n4️⃣ 최종 결과 - H+K+W 조합") print(f" 64라운드 후: {final_hash}") hkw_values_demo()

def combination_simulation(): """H, K, W가 어떻게 조합되는지 시뮬레이션""" print("⚙️ H+K+W 조합 과정 시뮬레이션") print("=" * 40) # 가상의 라운드 0 계산 print("📊 라운드 0 예시:") # H값 (현재 상태) h = 0x5be0cd19 e = 0x510e527f print(f" H값 사용: h=0x{h:08x}, e=0x{e:08x}") # K값 (라운드 상수) K0 = 0x428a2f98 print(f" K값 사용: K[0]=0x{K0:08x}") # W값 (메시지 스케줄) W0 = 0x48656c6c # "Hell" print(f" W값 사용: W[0]=0x{W0:08x}") # 조합 계산 (단순화) print(f"\n 조합 공식:") print(f" T₁ = h + Σ₁(e) + Ch(e,f,g) + K[0] + W[0]") print(f" = 0x{h:08x} + [복잡한 함수들] + 0x{K0:08x} + 0x{W0:08x}") print(f" = [새로운 32비트 값]") print(f"\n 결과: H, K, W가 모두 섞여서 새로운 해시 상태 생성") print(f" 이 과정을 64번 반복 → 최종 해시값") combination_simulation()

def verify_initial_values(): """SHA-256 초기값이 정말 소수의 제곱근인지 확인""" import math print("🔬 초기값 검증: 소수의 제곱근") print("=" * 40) primes = [2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19] sha256_initials = [ 0x6a09e667, 0xbb67ae85, 0x3c6ef372, 0xa54ff53a, 0x510e527f, 0x9b05688c, 0x1f83d9ab, 0x5be0cd19 ] for i, prime in enumerate(primes): # 제곱근 계산 sqrt_val = math.sqrt(prime) fractional_part = sqrt_val - int(sqrt_val) # 32비트로 변환 hex_val = int(fractional_part * (2**32)) print(f"√{prime:2d} = {sqrt_val:.8f}") print(f" 소수부분 × 2³² = 0x{hex_val:08x}") print(f" SHA-256 H{i} = 0x{sha256_initials[i]:08x}") print(f" 일치여부: {'✅' if hex_val == sha256_initials[i] else '❌'}") print() verify_initial_values()

def hkw_role_experiment(): """H, K, W 각각의 역할을 실험으로 확인""" print("🧪 H, K, W 역할 실험") print("=" * 40) # 같은 메시지, 다른 초기 H값이라면? (가정) print("실험 1: H값의 역할") print("- H값이 바뀌면 → 완전히 다른 해시") print("- 초기 상태가 최종 결과를 좌우") messages = ["A", "B", "A"] # 같은 입력도 다시 해싱 for i, msg in enumerate(messages): hash_val = hashlib.sha256(msg.encode()).hexdigest() print(f" '{msg}' → {hash_val[:16]}...") print(f"\n실험 2: K값의 역할") print("- 라운드마다 다른 K값 → 각 라운드가 고유함") print("- 만약 모든 K값이 0이라면 → 보안 취약") print(f"\n실험 3: W값의 역할") print("- 입력 메시지가 W값으로 변환됨") print("- 메시지가 바뀌면 → W값 변화 → 해시 변화") # 메시지 변화 확인 test_msgs = ["Hello", "Hello!", "Hell", "Hellp"] print(" 메시지 변화에 따른 해시 변화:") for msg in test_msgs: hash_val = hashlib.sha256(msg.encode()).hexdigest() print(f" '{msg:6}' → {hash_val[:16]}...") hkw_role_experiment()