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'이 암호' 양자컴퓨터도 못푼다는데...

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'이 암호' 양자컴퓨터도 못푼다는데...

2020.04.27 17:39
수리연, 고속암호알고리즘 개발
국가수리과학연구소 제공
국가수리과학연구소 제공

특정한 문제를 빠르게 풀어낼 수 있는 양자컴퓨터가 현실로 다가오면서 양자컴퓨터가 통신에 이용되는 암호도 풀어낼 수 있다는 우려가 커지고 있다. 국내 연구팀이 양자 컴퓨터에도 뚫리지 않으면서 국제 표준보다 속도는 30배 빠른 새로운 암호 기술을 개발했다.

 

국가수리과학연구소 암호기술연구팀은 양자컴퓨터를 이용한 공격에도 안전한 다변수 이차식 문제 기반 공개키 암호 알고리즘을 개발했다고 27일 밝혔다.

 

공개키 암호 알고리즘의 안전성은 수학적 난제에 기반을 두고 있다. 사용된 수학적 난제가 해결되면 암호 알고리즘도 깨진다. 국제표준 공개키 암호인 ‘RSA’와 ‘ECDSA’는 소인수분해와 이산대수 난제를 푸는 방식을 활용한다. 난제의 답을 미리 알고 있는 사용자만 안전하게 암호통신을 활용할 수 있다.

 

문제는 이 난제들이 양자 컴퓨터를 이용해 이를 실시간으로 풀 수 있는 양자 알고리즘인 ‘쇼어 알고리즘’에 쉽게 해독된다는 것이다. 양자 컴퓨터가 상용화하면 사용할 수 없게 된다. RSA와 ECDSA를 사용하는 인터넷쇼핑이나 뱅킹 등 전자상거래와 암호통신도 양자컴퓨터가 출현하면 안전하지 않게 된다.

 

연구팀은 여러 개의 변수가 포함된 이차식 연립방정식의 해를 구하는 난제에 기반을 둔 공개키 암호알고리즘을 활용한 양자내성암호를 설계했다. 이 알고리즘은 방정식의 해를 구할 수 없으면 사용자의 전자서명 값을 위조할 수 없도록 설계됐다. 이 방식은 쇼어 알고리즘을 적용할 수 없어 양자컴퓨터도 암호를 풀어내기 어렵다.

 

8비트 경량 기기에서의 서명 생성 속도를 비교한 표다. 수리연 제공
8비트 경량 기기에서의 서명 생성 속도를 비교한 표다. 수리연 제공

연구팀이 개발한 공개키 암호는 다른 공개키 암호보다 암호를 만드는 속도가 빨라졌다. 측정 결과 8비트 CPU에서 국제표준 전자서명 알고리즘과 비교했을 때 서명을 만드는 속도가 30배 이상 빨라졌다. 속도가 느려 암호 도입이 어려웠던 사물인터넷(IoT) 기기에도 고속으로 암호를 만드는 것이 가능해졌다. 또 다른 난제 기반 양자내성 암호보다도 속도가 빠른 것으로 나타났다.

 

심경아 수리연 암호기술연구팀장은 “이번 연구를 통해 개발된 암호알고리즘의 국내 표준화를 추진해 외산 암호에 대한 의존율을 낮출 것”이라며 “양자컴퓨터 시대를 대비해 국산 암호의 세계화 달성을 위한 후속 연구를 계속 진행할 예정”이라고 말했다.

 

이번 연구결과는 국제학술지 ‘전기전자기술자협회(IEEE) 사물인터넷 저널’ 4월호에 실렸다. 

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