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절대방어 ‘양자내성암호’, 공략 가능성 등장
  • 박설민 기자
  • 기사입력 2022.11.16 11:20

    ETRI 등 공동연구진, ‘분할정복 알고리듬’ 제시

    • 양자컴퓨터로도 해독할 수 없어 ‘난공불락’이라 불리던 양자내성암호에 대한 공략 가능성을 국내 연구진이 제시했다. 사진은 관련 연구를 진행하고 있는 ETRI연구원들./ 한국전자통신연구원
      ▲ 양자컴퓨터로도 해독할 수 없어 ‘난공불락’이라 불리던 양자내성암호에 대한 공략 가능성을 국내 연구진이 제시했다. 사진은 관련 연구를 진행하고 있는 ETRI연구원들./ 한국전자통신연구원

       ‘양자내성암호(PQC)’는 기하급수적으로 늘어나는 변수로 구성된 암호기술이다. 슈퍼컴퓨터를 뛰어넘는 성능을 가진 양자컴퓨터로도 해독할 수 없어, ‘절대 뚫을 수 없는 암호’라고 불리기도 한다. 

      이런 양자내성암호의 공략 가능성을 국내 연구진이 밝혀내는데 성공했다. 인공지능(AI), 슈퍼컴퓨터 등 미래 정보통신기술(ICT) 분야 기술 발전에 도움이 될거라는 예상과, 난공불락으로 여겨지던 기존 암호체계를 처음부터 다시 검증해야 한다는 우려가 동시에 나올 것으로 보인다.

      한국전자통신연구원(ETRI)은 양자내성암호의 공략 가능성을 세계 최초로 입증해 내는데 성공했다고 16일 밝혔다. 이번 연구는 한국과학기술연구원(KIST), 서울대, 한양대, 한국인터넷진흥원(KISA), 영국임페리얼대 연구팀이 공동으로 진행했다.

      양자내성암호에는 이산수학 및 인수분해 분야의 수학적 난제가 적용됐다. 때문에 이를 풀기 위해선 기하급수적으로 증가하는 변수를 모두 해독할 수 있는 컴퓨터 자원이 필요하다. 이는  현존 최대 성능의 슈퍼컴퓨터보다 1000만 배 이상 빠른 양자컴퓨터로도 해독하는데 수조 년이 걸리는 수준이다.

      이때 공동 연구진은 ‘선형잡음문제 분할정복’ 알고리듬을 이용하면 양자내성암호의 공략법을 제안했다. 이 알고리듬은 엄청나게 많은 양자내성암호 변수들의 전체 구조를 하부 구조로 잘게 쪼갠 다음, 각각을 개별 공략하는 방법이다. 이 알고리듬을 사용하면 비교적 소규모 수준의 양자컴퓨터로도 양자내성암호를 해독하는 것이 가능하다. 

      연구팀은 이번에 이 알고리듬 계산에 필요한 ‘양자샘플’의 구성하는 등 양자내성암호 공략 과정 최적화도 진행했다. 양자샘플 구성에는‘원-핫(One-Hot) 인코딩’방법을 활용했다. 원-핫 인코딩은 다수의‘0’과 한 개의‘1’값으로 데이터를 구분하는 인코딩 방식이다. 알고리듬 계산에는 ‘이진(Binary) 인코딩’을 사용했다. 이진 인코딩은 잘 알려진 ‘0’과‘1’ 방식의 이진법을 활용한 계산 방법이다. 연구팀은 이번에 제안한 개별 인코딩 적용 방식을 기반으로, 양자 데이터 검색 알고리듬 계산자원량의 결함허용 관련 연구도 수행할 예정이다. 

      방정호 ETRI 양자컴퓨팅연구실장은 “이번 연구는 양자내성암호 공략가능성에 대해 한 걸음 더 전진한 성과”라며 “양자내성암호의 공략 가능성이 제기된 만큼, 향후 수학, 물리학, 암호학 등 다양한 분야 연구자들의 상호협력을 통해 기술 발전을 이뤄나가는 것이 중요할 것”이라고 말했다.

      이번 연구 성과는 국제학술지 ‘뉴 저널 오브 피직스’ 10월 13일자에 게재됐다.

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