비트코인과 양자컴퓨터에 대해

🔹 양자컴퓨터의 비트코인 보안의 위협

양자컴퓨터는 특정 수학 문제를 매우 빠르게 풀 수 있음.
특히 현재 암호화 기술이 기반하고 있는 어려운 수학 문제들을 쉽게 해결할 수 있다는 게 핵심 문제.

🔹 비트코인의 현재 보안과 양자컴퓨터의 위협

현재 사용 중인 보안 기술:

1. ECDSA(타원곡선 디지털 서명)

   • 개인키로 서명하고 공개키로 검증하는 방식
   • 타원곡선이라는 수학적 구조를 기반으로 함
   • 현재는 매우 안전하다고 평가받음

2. SHA-256 해시 함수

   • 입력값을 256비트 길이의 무작위같은 값으로 변환
   • 역산이 거의 불가능한 것이 특징 (한 방향으로만 계산 가능)

양자컴퓨터의 공격 방법:

1. Shor 알고리즘의 위험성

   • ECDSA가 사용하는 이산로그 문제를 빠르게 해결 가능
   • 기존에는 수백 년 걸리던 계산을 몇 시간으로 단축
   • 이걸로 개인키를 찾아낼 수 있음

2. Grover 알고리즘의 영향

   • 해시 함수의 역산을 기존보다 훨씬 빠르게 수행
   • SHA-256의 보안 강도를 절반으로 약화시킴
   • 예: 2^256의 계산이 2^128로 감소

🔹 구체적인 대응 방안

1. 격자 기반 암호화로 전환

• 격자: 규칙적으로 배열된 점들의 수학적 구조
• 작동 원리: 격자에서 가장 짧은 벡터를 찾는 문제 활용
• 장점: 양자컴퓨터로도 해결하기 매우 어려운 문제
• 예시: NTRU, LWE 등의 알고리즘

2. 키 관리 개선

• 일회용 주소 사용: 주소 재사용하지 않기
• 주기적 키 변경: 정기적으로 새로운 키페어 생성
• 콜드월렛 활용: 오프라인에서 키 보관
• 다중 서명 지갑: 여러 개의 키가 필요한 구조로 설계

3. 강화된 해시 함수

• SHA-3: SHA-256의 후속 버전
  • 스폰지 구조라는 새로운 설계 방식 사용
  • 더 강력한 보안성 제공
• BLAKE2:
  • 고성능 해시 함수
  • SHA-3보다 빠르면서도 동등한 보안성 제공

4. 하이브리드 보안 구조

• 다중 레이어 암호화:
  • 기존 암호화 + 양자 저항성 암호화 동시 적용
  • 한 가지가 뚫려도 다른 보안이 지킴
• 점진적 전환 전략:
  • 새로운 방식을 천천히 도입
  • 기존 시스템과의 호환성 유지

🔹 현실적인 구현 과제

소프트 포크를 통한 도입

• 기존 노드와의 호환성을 유지하면서 새 기능 추가
• 전체 네트워크 참여자의 합의 필요
• 단계적으로 새로운 보안 기술 적용

실제 구현 시 고려사항

• 거래 처리 속도 영향
• 저장 공간 요구사항
• 기존 사용자와의 호환성
• 전체 네트워크 업그레이드 조정