원타임 테이프 (One-Time Tape, OTT)

원타임 테이프(One-Time Tape, OTT)는 원타임 패드(OTP)와 같은 원리를 텔레타이프(TTY, 텔렉스) 기기와 천공 종이 테이프로 구현한 암호 방식입니다. 키를 천공 테이프에 담아 한 번만 사용하며, OTT를 사용하는 암호 기계는 종종 믹서 기계라고 불립니다.

작동 원리: 버냄 방식

텔레타이프는 각 문자를 5비트 보도(Baudot) 부호로 테이프에 구멍 패턴으로 기록합니다. 1917년 길버트 버냄(Gilbert Vernam)이 고안한 방식에서는 평문 테이프의 각 비트와 키 테이프의 같은 위치 비트를 배타적 논리합(XOR)으로 결합해 암호문을 만듭니다.

1. 암호화: 평문 문자 P와 키 문자 K를 비트마다 XOR해 암호문 C = P ⊕ K를 얻습니다.
2. 복호화: 수신 측은 똑같은 키 테이프 사본을 같은 위치에 맞춰 넣고 C ⊕ K = P로 원래 메시지를 복원합니다.
3. 폐기: 사용한 키 테이프 구간은 다시 쓰지 않고 폐기합니다.

키 테이프가 진정한 난수이고, 메시지만큼 길며, 한 번만 쓰인다면 암호문은 평문에 대한 정보를 전혀 드러내지 않으므로 이론적으로 완전한 비밀성을 가집니다. 초기 버냄 장치는 테이프를 고리로 이어 반복 사용했는데, 이처럼 키를 재사용하면 이 성질이 사라지고 해독이 가능해집니다.

OTP와의 비교

• 공통 원리: 둘 다 메시지만큼 긴 비밀 키를 미리 나눠 갖고 한 번만 사용한다는 원리에 기반합니다.
• 형식 구분: OTP는 보통 임의의 키 자료가 적힌 종이 패드를 사람이 손으로 계산하는 데 쓰는 반면, OTT는 천공 테이프의 구멍 패턴을 키로 사용해 기계가 자동으로 결합합니다.

한계와 사용 분야

• 키 분배·관리: 키를 실물 테이프로 전달·보관해야 하므로 통신량이 많을수록 물류 부담이 커집니다.
• 동기화: 송신자와 수신자의 테이프 위치가 어긋나면 복호화가 실패합니다.
• 테이프 손상: 종이 테이프는 닳거나 훼손되기 쉽습니다.

이런 부담에도 OTT는 제2차 세계 대전과 냉전 시기에 정부·외교 통신을 보호하는 데 쓰였고, 1963년 개설된 미국–소련 직통 통신선에도 원타임 테이프 방식의 텔레타이프 암호 장비가 사용되었습니다. OTT는 키를 올바르게 생성·분배·폐기하면 단순한 재료로도 완전한 비밀성을 얻을 수 있음을 보여 주는 디지털 이전 시대의 예입니다.