오늘 끝나면
양자 암호 & PQC
- ✓양자 암호 & PQC의 핵심 문제를 한 문장으로 설명한다
- ✓오른쪽 실습에서 양자이 어떻게 움직이는지 관찰한다
- ✓다음 강의와 이어지는 한계를 말할 수 있다
실습 미션
양자키분배(QKD)와 양자내성암호 — 다음 시대의 자물쇠 이 문장이 실제로 무슨 뜻인지 실습에서 한 번 손으로 확인한다.
성공 조건
- □실습의 기본값을 먼저 관찰
- □입력값이나 모드를 한 번 이상 바꿔 결과 비교
- □왜 결과가 바뀌었는지 한 문장으로 설명
암호 & 보안 · 20
양자 암호
& 다음 자물쇠
양자키분배(QKD)는 도청하면 들킨다. 그리고 양자컴퓨터로도 안 깨지는 양자내성암호(PQC)가 있다. 다음 시대의 자물쇠 두 길이다.
대응은 두 갈래다
앞 강에서 양자컴퓨터가 기존 자물쇠를 위협한다고 했다. 대응은 두 갈래로 간다.
하나는 QKD(양자키분배)다. 키를 광자로 나눈다. 도청하면 흔적이 남아 즉시 들킨다. 양자의 성질을 방패로 쓰는 방식이다.
다른 하나는 PQC(양자내성암호)다. 양자컴퓨터로도 못 푸는 수학 문제로 알고리즘 자체를 갈아탄다. 둘은 경쟁이 아니라 같이 간다.
광자로 키를 나눈다
도청하면 들킨다
새 수학 문제로 교체한다
양자로도 안 깨진다
경쟁이 아니라 같이 가는 두 길
QKD, 측정하면 무너지는 광자
QKD는 키를 빛 알갱이 광자에 실어 보낸다. 비밀은 광자의 편광(기울기)에 담긴다.
양자에는 규칙이 있다. 광자를 측정하는 순간 상태가 바뀐다.살짝 엿보고 원래대로 되돌리는 일은 불가능하다. 본 순간 끝이다.
그래서 도청자가 중간에서 광자를 가로채 재면 광자가 교란된다. 받는 쪽에 오류가 섞이고, 이 오류가 곧 도청의 지문이다.
↑ → ↗ ↘ ↑ → · · ·
편광 그대로 도착, 키 일치
↑ ↘ ↗ → ↑ ↘ · · ·
편광 어긋남, 오류로 흔적을 남긴다
살짝 보고 원상복구가 안 되니, 도청은 무조건 자취를 남긴다
도청하면 오류율로 들킨다
앨리스가 광자를 쏘고 밥이 받아 키를 맞춘다.
도청자를 켜면 이브가 중간에서 광자를 측정한다. 상태가 무너져 밥의 비트가 어긋나고, 오류율(QBER)이 확 올라간다. 도청자가 없으면 오류율은 거의 0이다.
오류율 하나로 도청을 잡아낸다. 이게 QKD의 핵심이다.
✓ 오류율 낮음, 도청 없음. 안전하게 키 확정.
아무도 안 건드리면 어긋남이 거의 없다. 측정 기저가 같은 광자만 골라 키로 쓴다.
PQC, 양자로도 어려운 문제로
QKD는 특수 장비와 광케이블이 필요해 어디서나 못 쓴다. 그래서 PQC가 같이 온다.
기존 암호는 큰 수 인수분해 같은 문제에 기댄다. 양자컴퓨터가 빠르게 푸는 바로 그 문제다. PQC는 양자컴퓨터로도 어려운 문제(격자 등)로 토대를 바꾼다.
소프트웨어만 갈아끼우면 된다. 인터넷과 앱에 바로 적용할 수 있다. 같은 문에 새 자물쇠를 다는 셈이다.
큰 수 인수분해
양자컴이 빠르게 푼다 ✗
격자 문제
양자컴도 못 푼다 ✓
소프트웨어만 교체, 같은 문에 새 자물쇠
지금부터 갈아타는 중
이건 먼 미래 얘기가 아니다. 지금부터 갈아타는 중이다.
오늘 훔쳐 저장했다가 나중에 양자컴퓨터로 까보는 “지금 수집, 나중에 해독” 공격 때문이다. 그래서 표준 기관들이 PQC 알고리즘을 이미 확정해 깔기 시작했다.
정리하면 둘이다. QKD는 도청하면 양자상태가 무너져 들킨다. PQC는 양자로도 어려운 문제로 알고리즘을 교체한다. 이게 다음 시대의 자물쇠다. 완주를 축하한다.
Q. QKD에서 도청을 탐지할 수 있는 이유는?
광자를 측정하면 양자상태가 변하기 때문이다. 도청자가 중간에서 가로채 측정하면 광자가 교란되고, 받는 쪽 키에 오류가 섞인다. 그래서 오류율(QBER)이 올라가면 둘이 즉시 도청을 알아챈다. 살짝 보고 들키지 않게 되돌리는 일은 양자에선 불가능하다.“지금 수집, 나중에 해독” 때문에 이미 갈아타는 중