양자컴퓨터와 블록체인

민식킴·2021년 4월 10일
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    이 글은 띵빵한 사견이 많이 들어간 글이므로 남겨놓은 출처를 보다 신뢰하십시오.

기존 통신 기술 - 공개키 암호(큰 수의 소인수분해)
기존 통신 기술은 큰 수의 소인수분해를 통해 보안을 유지해왔다. 그러나 양자컴퓨터의 등장으로 계산이 월등히 빨라지면서 기존 암호체계가 흔들리고 있다.

양자 키분배 암호 체계 - 도청이 절대로 불가능한 양자 암호 전송 방식
정보를 생성하고 측정하는데 여러 방식을 사용, 게다가 이를 측정하려 할경우 송신자의 양자 정보가 훼손됨, 이를 즉각적으로 알 수 있음(? - 도청하려는 순간 정보가 망가짐 -> 이를 감지).

https://steemit.com/kr/@hunhani/100-chapter-7

...그동안 암복호화, 서명, 비밀 공유, 불확정 전송, 비트 위임, 다자간 계산 등 다양한 양자 암호 관련 연구가 진행되어 왔지만, 양자 메모리 및 양자 컴퓨팅 구현의 기술적 한계들로 인해 양자 키 분배 및 양자 난수 생성 기술만이 상용화 수준에 이르러 있습니다...

이것이 약 4년전의 기술이다.

양자보안

그로버의 알고리즘? 생성되는 키의 길이를 절반으로 줄일 수 있습니다?

양자 암호 체계

  • 양자 키 분배
    도청이 절대로 불가능한 양자 암호 전송 방식
    정보를 생성하고 측정하는데 여러 방식을 사용, 게다가 이를 측정하려 할경우 송신자의 양자 정보가 훼손됨, 이를 즉각적으로 알 수 있음(? - 도청하려는 순간 정보가 망가짐 -> 이를 감지).

  • 양자 난수 생성
    양자 난수 생성을 검색해보다 흥미로운 기사를 보았다.

    SK텔레콤은 “QRNG 칩셋이 ‘진짜’ 난수를 생성한다”고 설명했다. 그렇다면 이제껏 이용된 난수는 ‘가짜’ 난수였을까.

난수

각종 정보통신 기술에서 보안용 암호를 생성하기 위해서는 난수(random number)가 필요하고 이는 겉으로 보이기에 정말 무작위의 수를 뱉어내는 것 같다. 하지만 사실을 그렇지 않다. 난수를 생성하는 함수는 인자값을 받게되있어 사람들이 예측하기 힘든 것, 예를 들면 현재 온도, 시간, 등을 인자로 넣고 이것들을 볶음밥 마냥 섞고 섞어서 난수가 생성된다. 그런데 만약 이 예측하기 불가능해 보이는 인자를 예측하여 같은 인자가 들어가게 한다면? 똑같은 난수가 생성될 것이다.
이 예측하기 불가능해 보이는 인자를 양자컴퓨터라면 충분히 예측할수도 있다는 것이다.

게임에서 예를 들자면, 뽑기에서 특정 시간, 최고급 아이템이 나온다고 하자, 정확히 같은 시간을 예측한다면 계속해서 최고급 아이템을 얻어낼 수 있게 되는것이다.

양자 난수 생성은 이를 보안하여 양자의 반응을 인식해 인자값으로 하여 난수를 생성하는 것이다.
출처 (http://dongascience.donga.com/news.php?idx=38581)

양자 대항 암호화폐

  • Byteball
  • QRL

    ...QRL은 XMSS라는 해시 기반 서명 체계를 사용하여 트랜잭션에 대해 사전 양자 보안 서명을 적용할 수 있다. 뿐만 아니라 QRL은 반복 되풀이 해시 체인입증 가능한 해시 기반의 의사 난수 함수 를 통해...
    ...25% 더 적은 크기의 서명을 운용하여 노트북과 같은 저전력 장치에서도 노드를 실행하면서도 최소한의 보안 요구 사항만으로 가장 안전하고 입증 가능

    즉, 쉬운 문제를 여러번 내어서 진입장벽을 낮추고 양자컴퓨터가 까다로워 하게 하면서 보안도 떨어지지않게 한다?

  • IL Coin

    ...ILCoin의 혁신적인 C2P(command chain protocol)가 성공적으로 최근 사이버 보안 감사를 성공적으로 통과했다.

    일종의 차단 알고리즘이라고 하는데 양자 컴퓨터의 51%어택 및 여러 공격들을 모두 막아냈다고 전해진다.
    (출처 : http://m.coinreaders.com/5731)

사견

양자컴퓨터가 나오면서 블록체인의 암호 체계가 위협받고 있다고 전해진다. 블록체인 뿐만 아니다. 세계의 모든 금융시스템이 무너질 수도 있는 상황이다.
처음엔 양자 컴퓨터가 기존 암호체계를 무너뜨릴 수 있고 양자 보안을 적용시킬수 없을것이란 전제에 실물경제가 잠시동안 각광받지 않을까 생각했었다.
하지만 사람들은 바보가 아니었다.
국내에선 이미 13년도에 양자 보안에 대한 중요성을 인지하고 기술개발에 대한 움직임이 있었고, 세계는 당연히 이보다 훨씬 빨랐다. 중국의 경우,

...중국은 ‘16년 북경 상해를 연결하는 2000km의 양자암호네트워크를 구축하였으며, ‘16년 8월 양자시험위성을 발사하여 ‘17년 7월 양자 얽힘에 의한 양자키 분배에 성공하였다.

대단하긴 하다... 거기에 4년전 일이다.

이처럼 양자보안 기술이 양자컴퓨터의 성능을 상회하고 있다.
또한 이러한 양자보안은 이미 기존 기술에 적용되고 있었다.
sk의 모든종류의 네트워크가 양자보안에 의해 보호받고 있다.

암호화 키를 전달할 때 누군가 함부로 탈취하지 못하도록 양자의 특성을 활용하는 것을 ‘양자암호통신’이라고 하는 거예요.
양자는 복제가 불가능하고, 한 번 측정되고 나면 훼손되는 성질이 있어서 수신자가 아닌 다른 누군가가 해킹을 시도했을 때 바로 알 수 있어요. 일반적으로 트래픽을 암호화할 때 양자가 쓰인다고 잘못 생각하시는데, 사실 양자기술은 암호화 키를 전달할 때 쓰이는 것이랍니다.

어떻게 양자보안을 적용시킨걸까, 양자를 케이블로 보내기라도 한것인가 했는데 진짜 큐비트를(양자로 생각) 보내 통신하고 있었다.

따라서 양자기술에 의한 보안위협은 대비가 갖춰져 있는 상황임을 알수있다!


출처: https://www.skcareersjournal.com/tag/양자암호 [SK채용 공식 블로그]

출처 : (2017 금융보안원 pdf 다운로드)
https://www.fsec.or.kr/common/proc/fsec/bbs/146/fileDownLoad/1809.do
(sk채용 공식 블로그 - 양자보안)
https://www.skcareersjournal.com/tag/%EC%96%91%EC%9E%90%EC%95%94%ED%98%B8


ps. 누군가는 해쉬함수의 비트를 늘려 양자공격을 막을 수 있다고 하지만 이는 복호화에 걸리는 시간이 늘어날 뿐아니라 양자컴퓨터의 큐비트가 증가하면 무용지물이 된다. 즉 시간을 끄는 임시방편일 뿐, 근본적인 해결책은 아니다.

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