양자내성암호(PQC)

‘양자내성암호화 키’라고 들어보셨나요? 요즘 우리나라 주요 이동통신사에서는 인공지능(ai) 뿐만 아니라 양자기술 개발에도 박차를 가하고 있다고 해요. 기존에는 인터넷 상에서의 전자상거래나 공인인증 체계의 전자 서명 등을 상용화할 수 있게 만들어준 공개키 암호화 방식(혹은 비대칭키 암호화 방식)이 주류였어요. 기본 논리로 사용되는 수학적 난제에 기반을 두고 있는 공개키 암호 알고리즘은 사용된 수학적 난제(RSA)가 해결되면 암호 알고리즘도 깨지게 되어있어요. 그래서 대부분의 공개키 암호는 슈퍼컴퓨터로도 해결하기 어려울 정도로 무척 길고 복잡하게 만든다고 해요. 하지만, 이러한 수학 난제를 슈퍼컴퓨터보다도 빨리 단 몇 초만에 풀 수 있는 양자 컴퓨터의 개발과 상용화를 앞두고 공개키 암호화 방식에 대한 신뢰감이 흔들리고 있다고 해요.

0과 1중 하나의 값만 나타낼 수 있는 기존 컴퓨터는 여러 변수를 통해 문제를 해결할 때 변수가 바뀔 때마다 새롭게 다시 계산을 수행해야 하는 것과는 달리 양자컴퓨터는 0과 1 동시 중첩이 가능하기 때문에 여러 계산을 동시에 병렬로 수행함으로써 여러 복잡한 방식의 공개키 암호도 금방 몇 초만에 풀 수 있다고 해요. 이렇게 무서운 양자컴퓨터에 대항하기 위해 나온 암호화 기술이 바로 양자내성 암호 기술이에요.

양자내성암호(PQC)가 뭔가요?

양자 컴퓨터의 특징인 대규모의 병렬처리와 양자 병렬성을 통해 고전적 컴퓨터보다 빠르게 수학 난제를 해결할 수 있다는 점을 고려하여 양자 컴퓨터에 대한 내성을 갖는 암호화 알고리즘을 사용해요. 수학적 난제에 따라 다변수 기반, 코드 기반, 격자 기반, 아이소제니 기반, 해시 기반 이렇게 총 5가지 유형으로 분류가 돼요.
다변수 기반 암호는 말 그래로 다변함수 문제의 어려움에서 기반하는 암호 시스템으로써 주로 이차함수가 사용돼요. 
코드 기반 알고리즘은 일반적인 선형 코드를 디코딩하기 어렵다는 것에 기반하는 암호 시스템으로써 의도적으로 오류를 주입해서 오류를 알고 있는 사용자만 메시지를 복원할 수 있게 만들어요.
격자 기반 암호는 인수분해 등의 어려운 수학이 아닌 행렬처럼 쉬운 문제의 답을 조금씩 다르게 하여 수학적으로 어렵게 만들어요.
아이소제니 기반 암호는 순서가 같은 두 개의 타원곡선 사이에 존재하는 아이소제니를 구하는 문제의 어려움에 기반을 두는 암호 시스템이에요.
해시기반 암호는 해시 함수의 안전성을 기반으로 한 전자 서명 시스템이에요.

이에 KISA를 비롯한 국내기업 및 연구기관에서는 다양한 알고리즘 서비스에 양자내성암호를 적용할 때 발생할 수 있는 문제점을 미리 파악하고 대비하기 위해 다양한 연구와 시험을 진행하고 있다고 해요. 또한 정부는 2035년까지 국가 암호체계 전반은 양자내성 암호로 전화하기 위한 종합대책을 수립한다고 해요. 양자 컴퓨터의 상용화를 앞둔 지금 양자내성암호 기술은 앞으로 단일기업 차원보다는 국가 차원에서 주요 과제로 정해 기업과 함께 발전해 나가야 할 거에요.

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