포스트 퀀텀 암호화

포스트 퀀텀 암호화란?

포스트 퀀텀 암호화는 양자 역학이나 하드웨어를 사용하지 않습니다. 격자 기반, 해시 기반, 코드 기반, 다변수 암호화를 포함한 최신 암호화는 기존 컴퓨터에서 사용됩니다. 이러한 방법은 강력한 암호화, 키 공유, 디지털 서명을 통해 민감한 데이터와 시스템을 양자 공격으로부터 보호합니다.

양자 컴퓨팅이 발전함에 따라 PQC는 안전한 디지털 통신과 인프라에서 필수가 될 것입니다. 새로운 위험에 앞서 대비하기 위해 조직과 정부가 PQC 지침을 도입하고 있습니다.

여러 포스트 퀀텀 암호화 방법은 다음과 같이 양자 공격에 안전하다고 주장되는 어려운 수학 문제를 기반으로 합니다.

• 격자 기반 암호화: 암호 기술에서 가장 성숙하고 잘 연구된 주제 중 하나인 격자 기반 암호화는 다차원 격자에서 문제를 해결하는 복잡성에 의존합니다. 이는 동형 암호화, 디지털 서명, 암호화를 허용하며, 다양한 NIST 표준화 알고리즘의 기초로 사용됩니다.
• 해시 기반 서명: 이러한 기술은 수십 년간 연구되어 해시 함수를 보호하고 디지털 서명을 설정하는 데 활용됩니다. 이 방식은 안전하고 잘 알려져 있지만 데이터의 암호화보다 서명에 더 적합하며 키 재사용에 제한이 있습니다.
• 다변수 다항식 암호화: 이 접근 방식은 유한체에 비선형 다항 방정식을 사용합니다. 키 크기가 매우 클 수 있지만 작업 속도가 빠르고 컴퓨팅 요건이 낮아 디지털 서명에 적합할 수 있습니다.
• 코드 기반 암호화: 오류 정정 코드를 기반으로 하기 때문에 보안 측면에서 광범위한 기록을 보유하고 있으며 기존 공격과 양자 공격에 대한 저항력이 뛰어납니다. 암호화에는 매우 유용하지만 크기가 큰 공개 키를 생성하므로 일부 애플리케이션에서 문제가 될 수 있습니다.
• 아이소제니 기반 암호화: 새롭고 실험적인 아이소제니 기반 암호화는 타원 곡선 사이의 아이소제니라는 수학적 원리를 사용합니다. 이 방법은 매우 작은 키 크기를 지원하고 키 교환 프로토콜에 유망하지만 다른 계열에 비해 성숙도가 낮고 면밀히 검토를 받고 있습니다.

각 구성요소에는 속도, 키 크기, 구현 복잡성, 특정 사용 사례에 대한 적용성 면에서 장단점이 있습니다. 이러한 다양성은 포스트 퀀텀 시대에 암호학자와 엔지니어가 개별적인 요구와 한계에 따라 올바른 방법을 선택하는 데 도움이 될 것입니다.

PQC(포스트 퀀텀 암호화)와 양자 암호화는 서로 다른 관점에서 양자 보안을 다루므로 상호 교환이 불가능합니다. 양자 암호화, 특히 QKD(양자 키 분배)는 양자 물리학을 사용하여 통신 채널을 보호합니다. 물리적 원리를 이용한 도청 감지 및 키 비밀 유지가 핵심 목표이지만 이를 위해서는 양자 하드웨어와 광 인프라가 필요합니다.

포스트 퀀텀 암호화는 고전적인 컴퓨팅만 적용합니다. 이는 양자 컴퓨터 공격에 견딜 수 있고 양자 인프라가 없는 현재의 장치, 네트워크, 시스템에도 배포할 수 있는 암호화 알고리즘을 개발하는 것을 의미합니다. 이를 통해 PQC를 산업계에서 더 쉽게 접근하고 확장할 수 있습니다.

이러한 기술은 경쟁 관계가 아니라 상호 보완적입니다. 양자 암호화는 완벽한 비밀 유지와 하드웨어 투자가 필요한 틈새 사용 사례에 가장 적합하며, PQC는 일반 암호화와 디지털 서명에 더 적합합니다.

PQC의 시급성은 이론적인 것이 아니라 전략적입니다. 암호화된 데이터는 수년 또는 수십 년 동안 민감한 상태로 유지될 수 있습니다. 양자 컴퓨터가 발전함에 따라 적대적인 공격자는 암호화된 데이터를 수집하여 나중에 해독하기 위해 저장할 수 있습니다. 이를 ‘지금 수집하고 나중에 해독(Harvest Now, Decrypt Later)’ 공격 시나리오라고 합니다. PQC는 시간이 지나고 기술이 발전해도 암호화 기술이 견딜 수 있도록 보장함으로써 이 문제를 극복합니다.

PQC를 선제적으로 도입하는 조직은 다음을 실현할 수 있습니다.

• 중요한 데이터, 지식 재산권, 국가 기밀의 보안 유지.
• 적보다 앞서서 회사 위험 감소.
• 컴플라이언스를 촉진하고 특히 NIST 표준 의무화 등의 향후 규제 준수 보장.
• 암호화 민첩성을 인프라에 통합하여 비용이 많이 드는 사후 대응식 변화 방지.
• 파트너와 소비자에게 보안이 사전 예방이라는 것을 보여줌으로써 디지털 신뢰 강화.

PQC는 단순히 미래의 양자에 대비하는 것을 넘어 변화하는 위협 환경에서의 회복력과 리더십을 필요로 합니다. 이는 기업이 디지털 기반을 보호하기 위해 취할 수 있는 가장 중요한 조치 중 하나입니다.