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함병승 교수, 새로운 절대 보안 암호통신 기술 확보
관리자
작성일2020.07.16 15:41 조회수57

지스트(광주과학기술원, 총장 김기선) 전기전자컴퓨터공학부 함병승 교수(지스트 광양자정보처리센터장)가 양자암호키 분배 기술을 전면 대체할 수 있고, 전송 거리에 상관없이 기존 광통신 네트워크와 호환되는 새로운 절대보안 암호통신 프로토콜을 제시하였다.

함병승 교수는 기존 양자암호통신에서 필수적인 양자화된 신호, 양자채널, 양자검출기의 세 가지 요소를 완전히 배제함은 물론, 전통적 고전 암호통신 방법과 호환되는 수준에서 무조건적 정보통신 보안성을 확보하였다.

양자암호키분배(QKD; Quantum Key Distribution) 양자 통신을 위해 비밀 키를 분배·관리하는 기술로, 1984년 최초로 제시된 이후 지난 36년 동안 연구되어 온 무조건적으로 안전한 암호통신을 위한 양자기술*이다. 그러나 양자신호, 양자채널, 양자검출기의 불완전성으로 인해 무조건적 보안 확보**는 현실적으로 불가하다. 무엇보다도 절대 보안을 위해 양자키는 재사용이 불가하므로 시내 금융/행정 전산망 적용에도 어려움이 있다.

*양자기술(quantum technology): 더는 쪼갤 수 없는 양자적 특성을 정보통신 분야에 적용해 보안, 초고속 연산 등을 통해 기존의 정보통신에서 한 걸음 나아간 차세대 정보통신기술이다.

**무조건적 보안(unconditional security): 고전암호통신에서는 무조건적 보안이 원천적으로 불가하여 해킹 문제가 빈번한 사회 이슈가 된다. 무조건적 보안을 위해서는 Shannon의 정보이론에 따라 동전 던지기와 같은 무작위성에서만 확보되어야 한다. 문제는 이와 같은 무작위성을 전송/교환할 방법으로는 현재까지는 양자암호키분배가 유일하다.

본 연구는 양자암호키 생성/교환 기술에 기초한 기존 양자암호는 물론 공개키 방식 등 전통적 고전암호를 대체하는 무조건적 보안성을 보장하는 새로운 암호통신 기술에 관한 것으로 기존 고전암호 통신처럼 일반 채널을 통신 선로로 하고 고전적 신호를 열쇠로 사용하되, 양자암호와 같이 절대 보안을 담보하므로 그 파급력은 엄청날 것으로 기대된다.

기존 양자암호통신에서는 절대보안 원리가 양자화된 신호의 복제불가원리에 있었다면 이번 연구에서는 절대 보안을 신호의 양자화가 아닌 채널의 양자화(양자중첩)*에서 확보하였고, 키분배 과정이 광메모리 원리와 동일하게 확정적이다. 또한 암호키 생성/교환 속도가 광통신 데이터 전송속도와 비슷한 수준이기에 인류의 숙원사업인 일회용 암호(One Time Pad), 즉 정보의 직접 절대 보안 통신을 구현하는 데 적용 가능하다.

*양자중첩은 영(Young)의 이중슬릿 실험에서 나타나는 빛의 간섭으로서 결맞음 특성 중 하나인데, 한쪽 혹은 양쪽 선로에서 데이터 도청은 허용하되 도청된 데이터의 해독은 불허하는 원리에 따라 데이터 전송의 무조건적 보안성은 원리적으로 담보된다.

함병승 교수는 이번 연구성과는 종래 어떠한 방법으로도 불가능한 절대 보안이 담보되는 새로운 방식의 암호키분배 기술을 세계 최초로 확보하였다는데 가장 큰 의의가 있다면서, “향후 국방망, 행정망, 금융망은 물론 원격 의료를 위한 의료 데이터 전송이나 원격 강의를 위한 교육망 등 다양한 보안 분야에 적용될 수 있기를 기대한다고 말했다.

연구 결과는 네이처(Nature) 자매지인 사이언티픽 리포츠(Scientific Reports)2020715일 온라인으로 게재됐다. <>

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[그림] 무조건적 보안성을 담보하는 양자역학적 해석

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