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양자 컴퓨터는 어떻게 해커 공격으로부터 방어할 수 있나?

출처:KIC China 발표 시간:2019-09-09 15:52:41 조회 수:
발표 시간:2019-09-09 15:52:41

양자 컴퓨터는 어떻게 해커 공격으로부터 방어할  있나?
   디엔즈파샤오요우왕(发烧)제공
 

블록체인
 

비트 코인을 훔치고 싶은가? 희생자의 16 자 공개 키를 찾아 소위 "타원 곡선 이산 로그 문제"를 해결하여 개인 키를 계산하기만 하면 된다. 일반 컴퓨터의 경우 이를 수행하려면 약 5 천만 배 우주 자신의 남은 시간, 약 6 억 5 천만 년이 소요된다.
 

그러나 적합한 양자 컴퓨터라면 정보를 기하 급수적으로 처리할 ​​있지 않은가? 갑자기 쳐부술 수 없어 보이던 것은 어린아이의 유희처럼 변해 10 분이 안되어 깨질 수 있게 된다.
 

양자 컴퓨터 문제는 암호화 세계에 새로운 것이 아니며, 많은 전문가들은 우리가 적어도 10 년 혹은 더 긴 시간 동안에야 겨우 양자에 대항하는 암호술을 생각해낼 수 있다고 여기고 있다. 그러나 일부 관측통은 최근 예상치 못한 급격한 발전으로 인해 시간이 크게 단축되었다고 말한다. 일련의 사실적인 통찰을 바탕으로 가장 급진적인 추정은 2027 년이 되면 비트 코인이 해킹될 것이라는 주장이다.
 

IonQ의 수석 운영관인 Stewart Allen은 Decrypt와의 인터뷰에서 “과거의 15 년이나 20 년보다 우리는 지난 2 년 동안 더 빠르게 성장했습니다.라고 말한다. 이 회사는 세계에서 가장 강력한 양자 컴퓨터를 만든다고 주장한다.
 

목요일, 최고 암호 전문가들은 캘리포니아 대학교 산타 바바라 분교에서 양자 암호의 준결승을 마친 후 국가표준과 기술연구소NIST (National Institute of Standards and Technology) 컨퍼런스를 개최하려 한다. NIST 공모전 최종 후보자는 회의가 끝난 몇 달 안에 발표할 예정이다. 암호 학자에 따르면, 이러한 표준은 블록 체인이 양자 컴퓨터의 빠른 침식을 견뎌낼 수 있는 가장 큰 희망을 나타낸다.
 

메릴랜드 볼티모어 Med 네트워크 안전회사 총재 로브 캠벨 (Rob Campbell)은 Decrypt사이트와의 인터뷰에서 "만약 누군가 당신의 암호를 깼다면 그들은 원하는 대로 할 수 있다 말하며 현금, 개인 데이터, 의료 기록 민감한 정보의 사람 모두 리스크가 있다. 이러한 유형의 정보를 통해 양자 해커는 "이름을 위조하고 당신의 자산을 가져갈 수 있다" 의료 데이터를 찾게되면 악의적으로 조제량을 배로 증가시킬 것이다.
 

비트 코인 블록 체인을 예로 들어 보겠다. 모든 비트 코인 거래는 암호화되지 않은 공개 키를 전송하는데,  키는 네트워크가 블록을 확인하는 필요한 시간 내에 (약 10 분) 암호화되지 않는다. 이론적으로 양자 기술을 사용하는 해커는 공개 키에서 개인 키를 계산하고 자신의 주소를 자체 주소로 교체할 수 있는 충분한 시간이 있다.
 

양자?

기존 컴퓨터의 트랜지스터는 1과 0의 형태로 데이터를 포획한다. 오늘 하늘이 푸른가요? 그렇다면, 1. 그렇지 않으면 0이다. 계산은 기본적으로 이러한 계산의 조합이다. 충분한 트랜지스터를 사용하면 거의 모든 것을 계산할 수 있다.
 

양자 컴퓨터를 사용하는 경우, 큐비트라고 하는 동일한 입력은 0과 1을 모두 나타내며 이는 양자 중첩이라고 하는 이진이 아닌 상태이다. 이를 통해 퀀텀 컴퓨터의 기능을 배가할 수 있다.
 

해커는 수정 버전의 쇼어 알고리즘(Shor’s algorithm)’ 사용하여 개인 키의 해독하기 어려운 프로세스를 되돌릴 있다. 쇼어 알고리즘은 일종의 양자 알고리즘으로 많은 수의 숫자를 빠르게 소인수로 변환할 수 있다.
 

그러나 현재로서는 최고의 양자 컴퓨터는 아마도 72 큐 비트의 구글 브리스톨 콘Bristlecone 양자 컴퓨터 것이다. 양자 양자 암호학 박사 과정인 Miruna Rosca는 현재 암호 알고리즘을 해독하는데 약 4000 개의 큐비트가 필요할 수 있다고 Decrypt에게 말했다.
 

우리는 얼마나 오래  있을까?

양자 컴퓨터 제조를 생업으로 하는 Allan은 양자 포스트 암호화가 약 10 년 정도 시간이 걸릴 것이라고 추측한다. 그는 그때까지 누군가가 일종의 양자 대항 블록 체인을 개발할 것으로 추정했다. 이더리움 가상화폐의 핵심 연구원인 대니 라이언 (Danny Ryan)도 같은 생각을 가지고 있다. “향후 10 년 동안 이것은 실제로 의미있는 문제가 아니며 20 년에서 30 년 내에도 거의 가능하지 않을 것이다. 우리가 그런 것들을 추정하는 것은 좋지 않으므로 가능한 빨리 넘어갈 준비를 해야 한다. "고 말했다.
 

그러나 다른 사람들은 문제에 즉각적인 주의가 필요하며 비트 코인의 위협 외에도 양자 컴퓨팅이 사이버 보안에 위협이 있다고 말한다. 메드 캠벨 (Med Campbell) 네트워크 안전회사의 캠벨 (Rob Campbell)은 양자 암호 해독 소프트웨어를 가진 정부가 세계의 모든 비밀을 읽을 수 있다고 말했다.
 

캠벨은 훈련을 거친 미국 해군 신호관이며 기밀 연구와 개발 경험을 말해주며, 정부의 비밀 기술이 상업상 사용되는 기술을 능가하는 경우가 많다며 “우리는 수십년 동안 비즈니스 세계를 이끌고 있다. 우리는 잠재적인 맞수가 우리의 능력이 무엇인지 알기를 원치 않는다."고 말했다.
 

캠벨의 말은 야심만만해 보인다. 그는 적의 안보 기구가 모든 암호화된 데이터를 수집하고 강력한 양자 컴퓨터를 구축하면 모든 데이터를 해독할 수 있다고 지적했다. 이것은 양자 암호 기술의 개발을 국가 안보의 문제로 만들기에 충분하다.
 

어쨌든 양자 패권을 위한 군대의 준비 경쟁은 맹렬하게 진행되고 있다. 중국은 양자 컴퓨터 연구 센터를 짓기 위해 막 100 억 달러의 자금을 댔으며 미국은 이 분야에 이미 수억 달러를 투입했다.

양자 대항 기술

양자 컴퓨팅은 암호 전문가에게 해커만큼 효과적이다. 관찰되지 않은 중첩된 입자는 여러 상태로 존재하지만 일단 감지되면 공간과 시간의 특정 지점으로 "중력이 붕괴"된다. 양자 암호학은 동일한 성질을 가지고 있다. 코딩 교역을 구성하는 양성자가 관찰 중에 변위되기 때문에 성공적인 공격자는 반드시 물리 법칙을 어겨야만 가로막을 수 있다.
 

이것은 양자 레벨로 코딩된 정보가 소위 중간자 (man in the middle)공격 저항할 있게 한다. 즉 공격자는 키를 해독하지 않고 전송 자체를 가로막을 수 있다.
 

일부 블록 체인은 QRL, IOTA, HyperCash, starkware를 포함하여 서명 및 해시가 암호화된 상태로 유지되도록 양자 대항 기술을 사용한다고 주장한다. 그러나 양자 컴퓨팅은 여전히 ​​형성 단계에 있기 때문에 이러한 주장의 강도를 확정하는 것은 어렵다.
 

양자 대항 알고리즘이 광범위한 학계에서 테스트되고 수용될 때까지 이러한 블록 체인이 양자 컴퓨터에 충분히 유연하다는 보장은 없다. 캠벨과 같은 과학자들은 다음 주 캘리포니아 대학교 산타 바바라 분교에서 NIST 대회 결과를 기다리고 있지만 최종 우승자는 발표하는 데 몇 년이 걸릴 수 있다. NIST는 2022 년경 표준화 초안이 완성될 것으로 초보 예상했다.
 

캠벨은 "이러한 우승자는 지구상에서 가장 좋은 후보자로 여겨진다. 표준 암호학를 달성하고 나면 지구상의 대부분 사람들이 사용할 가능성이 높다"고 말했다.
 

그러나 Ethereum 또는 Bitcoin과 같은 대규모 블록 체인의 경우 그러한 알고리즘을 개발하는 것이 어렵지 않을 수 있다. 중앙 집중식 계약의 소유자는 마음대로 시스템을 업데이트 할 수 있지만 블록 체인은 본질적으로 민주적이며 업그레이드를 통과하려면 수천 수만 명의 채광부가 광범위한 공공 인식에 도달해야 하며 이로써 겨우 승급할 수 있게 된다.
 

업그레이드된 상황하에, 양자에 저항할 수 없는 모든 지갑은 공격을 쉽게 받는다. 여기에는 Bitcoin의 가명 발명가인 Satoshi Nakamoto가 채굴한 백만 비트 코인이 포함된다. 이 비트 코인이 새로운 양자 대항 지갑으로 이전되지 않으면 강력한 양자 컴퓨터를 가진 첫 번째 사람에게 보물이 될 것이다.
 

이더리움의 Ryan은 "고성능 양자 컴퓨터가 등장하면 우리들은 더 많은 문제에 직면하게 될 것이며 이는 블록 체인의 보안 문제에만 국한된 것이 아니다라고 말했다.

2019 년 미국 국립 과학아카데미(National Academy of Sciences)의 보고서에 따르면 양자 컴퓨팅은 여전히 ​​약 10 년이 걸리더라도 잠재한 보안과 개인 정보 재해 가능성 최대로 낮추기 위해서는 연구의 1순위로 두어야 한다고 결론지었다. 가장 좋은 것은 바로 행동하는 것이다.