해외 의존하던 표준암호 ‘초강력 암호기술’로 국산화

‘양자내성 암호기술’개발

低사양 메모리서도 고속 구현
다양한 기기 IoT 확산에 활용

국가수리과학연구소(이하 수리연)가 개발한 양자 내성 암호 기술은 다변수 이차식 연립방정식의 답을 구하는 알고리즘에 뿌리를 두고 있다. 양자컴퓨터를 이용한 암호 풀이 공격에도 안전한 공개키 암호 알고리즘을 만들어낸 것. 현재 인터넷 뱅킹·쇼핑 등에 사용되는 암호 기술은 공개키로 암호화하고 개인키로 복호화하는 RSA(Rivest Shamir Adleman) 방식이 보편적이다. 상당히 큰 정수의 소인수분해가 매우 어렵다는 수학적 난제를 활용했으나, 상용화에 가까워지고 있는 양자컴퓨터의 계산력으로는 뚫리는 단점이 있다. 또 블록체인에서 사용 중인 국제표준 전자서명인 ‘ECDSA(Elliptic Curve Digital Signature Algorithm)’도 역시 양자컴퓨터에는 취약하다.

세계적으로 양자컴퓨터의 공격에 견디는 양자 내성 암호 개발 방식은 △격자 기반 암호 △다변수 이차식 기반 암호 △코드 기반 암호 △해시함수 기반 암호 △아이소제니(Isogeny) 기반 암호 등 5가지로 크게 구분된다. 현재 인터넷 뱅킹 등에 보편적으로 쓰이는 RSA, 블록체인에 사용되는 ECDSA 암호는 각각 소인수분해와 타원곡선의 해를 구하는 수학 난제로서, 조만간 양자컴퓨터 개발이 완료되면 쇼어 알고리즘(Shor’s algorithm)에 의해 해독이 가능해진다. 쇼어 알고리즘은 양자컴퓨터에서 소인수분해 및 이산대수 문제를 실시간에 풀어주는 양자 알고리즘을 말한다.

5가지 양자 내성 암호는 각각 특징이 있으나 지금의 국제표준 공개키 암호와 비교할 때 서명·암호문, 공개키·비밀키의 길이가 너무 길거나 속도가 느리다는 단점을 갖고 있다. 수리연이 개발한 다변수 이차식 기반 암호 방식은 다른 연구에 비해 주로 수학자가 많이 진행했고 상대적으로 연구 역사도 짧아 도전 과제였다. 장점은 컴퓨팅 파워가 적은 저(低)사양의 메모리(CPU)에서도 고속으로 돌아간다는 것이다. 심경아 수리연 암호기술연구팀장은 “1개의 표준 공개키 암호를 모든 환경에 범용으로 사용하던 과거와 달리, 다양한 성능의 기기들을 섞어 쓰는 사물인터넷(IoT) 환경에서는 사용 기기와 환경에 적합한 전용 공개키 암호의 사용이 필요하다”며 “주어진 환경에 따라 최적의 공개키 암호를 준비해 두는 것이 다가올 양자컴퓨터 이후 시대의 안전성을 담보할 수 있는 가장 좋은 방법”이라고 말했다.

노성열 기자 nosr@munhwa.com