수리연 연구진이 개발한 양자내성암호의 비밀키 형태

[디지털데일리 이종현기자] 국가수리연구소 암호기술연구팀은 양자 컴퓨터를 이용한 공격에도 안전한 다변수 이차식 문제 기반 공개키 암호 알고리즘을 개발하는 데 성공했다고 27일 밝혔다.

공개키 암호 알고리즘의 안전성은 기본 논리로 사용되는 수학적 난제에 기반을 두고 있다. 사용된 수학적 난제가 해결되면 암호 알고리즘도 뚫리게 되는 구조다.

현재 국제표준 공개키 암호는 RSA와 ECDSA로 소인수분해 및 이산대수의 문제에 기반을 두고 있다. 이 난제들은 양자 컴퓨터 개발이 완료되면 양자 컴퓨터에서 소인수분해 및 이산대수 문제를 실시간으로 풀어주는 ‘쇼어 알고리즘’에 의해 실시간 해독이 가능해져 사용할 수 없게 된다.

RSA와 ECDSA가 뚫린다는 것은 인터넷 쇼핑, 뱅킹 등의 전자상거래와 암호통신이 더이상 안전하지 않음을 의미한다. 때문에 양자 컴퓨팅의 발전과 함께 이에 대응할 수 있는 암호기술의 연구개발이 필요하다.

수리연 연구진이 새로이 개발한 양자내성암호는 다변수 이차식 시스템의 해를 구하는 난제에 기반을 둔 공개키 암호알고리즘이다. 수리연에 따르면 양자 컴퓨터를 이용한 공격에도 안전하게 설계됐다.

수리연 암호알고리즘의 경우 다변수 이차식 연립방정식의 해를 구할 수 없으면 사용자의 전자서명 값을 위조할 수 없게 설계됐다. 해당 알고리즘은 쇼어 알고리즘에 적용되지 않기 때문에 양자 컴퓨터에 대한 안전성을 보장받을 수 있다.

공개키 암호의 속도 역시 8비트 중앙처리장치(CPU) 기기에서 국제표준 대비 30배 이상 빨라졌다. 경량기기에서 속도가 현저히 느린 국제표준 공개키 암호의 기술적 한계를 극복해 리소스가 제한된 사물인터넷(IoT) 경량기기에 고속 구현이 가능하게 됐다. 또한 국제표준 공개키 암호뿐 아니라 달느 난제 기반 양자내성 암호보다도 속도가 빠른 것을 측정 결과 확인했다.

현재 공개키 암호는 대부분 외산암호에 의존하고 있다. 이번 연구를 통해 인증, 무결성, 부인방지 기능을 제공하는 국산 공개키 암호 원천기술을 확보했다는 것이 수리연 측 설명이다.

연구진이 개발한 암호알고리즘은 향후 자율주행차, 무인비행체, 착용형 스마트기기, 스마트 제조 등 다양한 환경에서의 기기인증에 활용될 것으로 보인다. 또한 현재 블록체인에서 사용하고 있는 국제표준 전자서명인 ECDSA를 대체할 양자내성 블록체인의 설계도 가능할 것으로 기대된다.

<이종현 기자>bell@ddaily.co.kr



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