현대 사회에서 컴퓨팅은 어디에서나 찾아볼 수 있을 만큼 보편화되었습니다. 그런데, 구글과 IBM과 같은 선도적인 기업의 세계적인 컴퓨터 공학자들이 활발하게 개발중인 퀀텀 컴퓨터라는 전혀 새로운 카테고리의 컴퓨터가 있다는 사실을 알고 계셨나요?
퀀텀 컴퓨터는 “퀀텀 병렬성”을 이용해 프로세싱 파워의 극단적인 도약을 달성하기 위해 퀀텀 메카닉스를 (이색적인 물리학) 활용한다는 점에 있어 기성 컴퓨터와 차별성을 가집니다.
퀀텀 컴퓨팅은 어떻게 암호학에 대한 도전을 할까요?
퀀텀 병렬성 덕분에 퀀텀 컴퓨터는 암호학적 보안을 다지기 위해 현재 이용되는 수학적 문제들을 효율적으로 해결할 수 있습니다. 구체적으로, 현대 암호학적 알고리즘은 특정 수학적 문제들이 기성 컴퓨터가 적절한 시간 내에 해결하기엔 너무 어렵다는 가정을 기반으로 하고 있습니다. 큰 숫자를 인수분해하거나, 이산 로그를 푸는 등의 문제가 그 예입니다.
이러한 문제를 빠르게 해결하는 점이 퀀텀 컴퓨터의 특장점입니다! 따라서, 이러한 컴퓨터는 현존하는 수많은 암호학적 기준, 특히 블록체인에 적용되는 기준들의 존재 자체를 없앨 수 있는 위협이 된다고 볼 수 있습니다. 언제 퀀텀 컴퓨터가 본격적으로 위협의 존재가 될 것인지에 대해서는 불확실하지만, 이 위협에 빠르게 대처하기 위해 지금부터 준비를 해야 합니다.
구세주 Falcon이 찾아옵니다!
퀀텀 컴퓨터의 부상에 맞서기 위해 NIST는 (US Institute of Standards and Technology) 퀀텀 공격에 대비하기 위한 암호학적 알고리즘을 개발하는 목적을 두고 이 분야 최고의 인물들을 초대해 글로벌 대회를 개최했습니다.
이 대회의 열기는 매우 뜨거웠습니다. 전세계의 암호학자와 공학자들이 제출한 알고리즘은 총 50가지를 넘어섰습니다. 약 6년에 가까운 암호학적 분석, 검사 및 테스팅 끝에 몇 가지 알고리즘이 이 대회의 우승 알고리즘으로 선정되었으며 최근 발표되었습니다. 이제 우리는 드디어 퀀텀으로부터 자신을 지킬 수 있는 암호학적 기준을 갖게 되었습니다!
NIST 발표 이전 알고랜드는 이미 퀀텀에 대한 방어책으로 알고랜드 블록체인에서 Falcon을 이용하기로 결정했습니다. 물론, 알고랜드 팀은 Falcon의 기술적 히스토리 가운데 선구적인 역할을 수행했으며, 이들이 가진 힘에 대해서도 자신합니다.
Falcon의 특징
암호학적 알고리즘을 설계하고 도입하는 일은 고도로 높은 수준의 테크니컬 작업을 요하며, 특히 퀀텀으로부터 방어를 하기 위한 알고리즘을 개발하는 일은 더욱 난이도가 높습니다! 기성 암호학 알고리즘에서 당연했던 특징들은 종종 퀀텀 맥락에서 더욱 달성하기 어렵기도 합니다! 이에 따라 일반 퀀텀방어 계획은 보안을 위해 효율성을 타협해야 합니다. 이는 쉽지 않은 결정이죠!
이상적으로, 퀀텀 대비 알고리즘은 다음과 같은 특징을 가져야 합니다:
● 안전성을 유지하는 가운데 작은 키 및 서명 사이즈
● 기성 컴퓨터와 심지어 휴대폰에서 또한 사용 및 검증할 수 있는 속도
● 알고리즘의 오랜 지속성을 위한 유연성
Falcon은 위 특징을 모두 갖고 있으며, 그렇기 때문에 NIST 대회에서 Falcon이 선정될 수 있었던 것입니다.
Falcon의 역사
Falcon은 Fouque et. al이 개발한 작업물입니다. 설계 단계에서 이들의 솔루션은 Gentry (알고랜드 재단 전 멤버), Peikert (알고랜드 주식회사 암호학 책임), Vaikuntanathan (알고랜드 주식회사 MIT 및 공학 자문)의 Trapdoors for Hard Lattices and New Cryptographic Constructions를 기반으로 하고 있습니다.
래티스 기반의 서명과 함께 모든 메시지는 많은 유효 서명을 가질 수 있으며, 궁극적으로 서명 알고리즘은 이 중 하나만을 선택해야 합니다. 불행히도 이전 제안서에서 사용된 방법은 적은 양의 서명된 메시지, 심지어 기성 컴퓨터를 사용해서도 서명 키를 복원할 수 있게 만들었습니다!
Falcon이 이용하는 GPV 작업의 핵심적인 혁신은 비밀 서명 키 관련 정보를 전혀 노출하지 않고 유효 서명을 선택하는 방식입니다. 이 방법을 통해 사용자는 수많은 메시지를 안전하게 서명할 수 있습니다. 나아가, GPV는 래티스 문제를 해결하지 않으면 서명 체계를 무너뜨릴 수 없다는 것을 증명했는데, 이는 기성 및 퀀텀 컴퓨터 모두에게 해당됩니다!
알고랜드 생태계 내에서 Falcon의 활용성
모든 블록체인은 퀀텀 방지 디지털 서명 체계로부터 혜택을 누릴 것이며, 우리는 이를 당사의 블록체인에 채택하게 되어 매우 뿌듯합니다. 또, 알고랜드는 Falcon 서명을 다양한 애플리케이션에 사용할 것입니다. 특히, 이들은 알고랜드 블록체인의 최신 기술적 성과인 State Proofs의 기초가 됩니다.
State Proofs는 알고랜드 블록체인이 다른 블록체인과 탈중앙화된 방식으로 상호운용될 수 있도록 도우며, 체인을 포크할 수 있는 퀀텀 컴퓨터로부터 막아줍니다.
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