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 들킴. 그리고 양자컴퓨터로도 안 깨지는 양자내성암호(PQC). 다음 시대의 자물쇠 두 길임.
대응은 두 갈래임
앞 강에서 양자컴퓨터가 기존 자물쇠를 위협한다고 했음. 대응은 두 갈래로 감.
하나는 QKD(양자키분배). 키를 광자로 나눔. 도청하면 흔적이 남아 즉시 들킴 / 양자의 성질을 방패로 쓰는 것.
다른 하나는 PQC(양자내성암호). 양자컴퓨터로도 못 푸는 수학 문제로 알고리즘 자체를 갈아탐. 둘은 경쟁 아님 / 같이 감.
광자로 키를 나눔
도청하면 들킴
새 수학 문제로 교체
양자로도 안 깨짐
경쟁 아님 · 같이 가는 두 길
QKD — 측정하면 무너지는 광자
QKD는 키를 빛 알갱이 광자에 실어 보냄. 비밀은 광자의 편광(기울기)에 담김.
양자에는 규칙이 있음. 광자를 측정하는 순간 상태가 바뀜.살짝 엿보고 원래대로 되돌리는 게 불가능함 / 본 순간 끝임.
그래서 도청자가 중간에서 광자를 가로채 재면 광자가 교란됨. 받는 쪽에 오류가 섞임 / 이 오류가 곧 도청의 지문임.
↑ → ↗ ↘ ↑ → · · ·
편광 그대로 도착 · 키 맞음
↑ ↘ ↗ → ↑ ↘ · · ·
편광 어긋남 · 오류로 흔적 남김
살짝 보고 원상복구 불가 = 도청은 무조건 자취를 남김
도청하면 오류율로 들킴
오른쪽에서 직접 굴려 보셈. 앨리스가 광자를 쏘고 밥이 받아 키를 맞춤.
[도청자 ON]을 켜면 이브가 중간에서 광자를 측정함. 상태가 무너져 밥의 비트가 어긋남 / 오류율(QBER)이 확 올라가 빨개짐.
OFF면 오류율이 거의 0임 — 안전함.오류율 하나로 도청을 잡아냄 / 이게 QKD의 핵심임.
✓ 오류율 낮음 — 도청 없음. 안전하게 키 확정.
아무도 안 건드리면 어긋남이 거의 없음. 측정 기저가 같은 광자만 골라 키로 씀.
PQC — 양자로도 어려운 문제로
QKD는 특수 장비·광케이블이 필요해 어디서나 못 씀. 그래서 PQC가 같이 옴.
기존 암호는 큰 수 인수분해 같은 문제에 기댐 — 양자컴퓨터가 빠르게 푸는 그것임. PQC는 양자컴퓨터로도 어려운 문제(격자 등)로 토대를 바꿈.
소프트웨어만 갈아끼우면 됨. 인터넷·앱에 바로 적용 가능함 / 같은 문에 새 자물쇠를 다는 것.
큰 수 인수분해
양자컴이 빠르게 풂 ✗
격자 문제
양자컴도 못 풂 ✓
소프트웨어만 교체 · 같은 문에 새 자물쇠
지금부터 갈아타는 중
이건 먼 미래 얘기가 아님. 지금부터 갈아타는 중임.
오늘 훔쳐 저장했다가 나중에 양자컴퓨터로 까보는 “지금 수집, 나중에 해독” 공격 때문임. 그래서 표준 기관들이 PQC 알고리즘을 이미 확정해 깔기 시작함.
정리하면 둘임. QKD는 도청하면 양자상태가 무너져 들킴 / PQC는 양자로도 어려운 문제로 알고리즘 교체. 이게 다음 시대의 자물쇠임. 완주 축하함.
Q. QKD에서 도청을 탐지할 수 있는 이유는?
광자를 측정하면 양자상태가 변하기 때문임. 도청자가 중간에서 가로채 측정하면 광자가 교란됨 / 받는 쪽 키에 오류가 섞임. 그래서 오류율(QBER)이 올라가면 둘이 즉시 도청을 알아챔. 살짝 보고 들키지 않게 되돌리는 게 양자에선 불가능함.“지금 수집, 나중에 해독” 때문에 이미 갈아타는 중