양자 증거 암호화란 무엇이며 아직 테스트할 수 없는 이유는 무엇입니까?

암호학은 코드를 작성하고 해결하는 연구로 정의됩니다. 이는 보안 프로토콜 및 통신의 중요한 부분으로 개인 정보를 개선하고 의도한 수신자만 데이터를 읽을 수 있도록 합니다.

그러나 양자 컴퓨터의 출현으로 기존의 암호화 방법은 더 이상 실행 가능하지 않을 것으로 널리 예상됩니다. 결과적으로 프로그래머와 전문가들은 이미 양자 증거 암호화라고 부르는 작업에 착수했습니다.

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그렇다면 양자 증거 암호화는 무엇입니까? 그리고 실제로 아직 테스트할 수 없는 이유는 무엇입니까?

양자 증거 암호화란 무엇입니까?

양자 증명 암호화는 단순히 양자 컴퓨터로도 해킹할 수 없는 일련의 알고리즘을 의미합니다. 양자 증거 암호화는 일반적으로 두 개의 키 세트(하나는 인코딩용이고 다른 하나는 디코딩용)에 의존하는 공개 키 암호화에 의존하는 기존 알고리즘을 대체할 것으로 예상됩니다.

1994년 Bell Labs의 수학자 Peter Shor는 양자 컴퓨터에 관한 논문을 썼습니다. 양자 컴퓨터는 본질적으로 표준 컴퓨터가 할 수 있는 것보다 훨씬 더 강력한 계산을 수행할 수 있는 강력한 컴퓨터였습니다. 그러나 그 당시에는 가능성에 불과했습니다. 현재로 빠르게 이동하고 컴퓨팅 장치는 먼 길을 왔습니다. 사실, 많은 사람들은 양자 컴퓨터가 10년 정도 남았다고 믿습니다.

말할 필요도 없이 이것은 양자 컴퓨터가 현실이 된다면 기존의 암호화 방법이 무용지물이 될 것이라는 심각한 우려를 야기합니다. 그 결과 과학자들은 양자 후 암호화 잠시 동안.

양자 증거 암호화 표준 개발

NIST(National Institute of Standards and Technology)는 양자 컴퓨터에 저항할 수 있는 양자 후 암호화 표준을 찾기 위해 2016년부터 경쟁을 시작했습니다.

이것은 주로 복잡한 수학 문제를 해결하는 데 의존하는 기존의 암호화 시스템과 다릅니다. 2022년에 NIST는 '양자 증거'로 간주되는 4가지 주요 암호화 알고리즘을 최종 후보 목록에 올렸다고 발표했습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

CRYSTALS-Kyber 알고리즘.
CRYSTALS-Dilithium 알고리즘.
매.
스핑크스+.

CRYSTALS-Kyber 알고리즘은 일반 암호화 표준으로 사용하기 위해 개발 중입니다. 이 알고리즘은 암호화 키가 작아서 양쪽 당사자가 빠르게 교환할 수 있기 때문에 널리 사용됩니다. 이것은 또한 CRYSTALS-Kyber가 다른 것과 비교할 때 엄청나게 빠르다는 것을 의미합니다.

나머지 3개는 디지털 서명을 위해 선택되었으며, 디지털 문서에 원격으로 서명하거나 디지털 거래 중 양 당사자의 신원을 확인하는 데 이상적입니다.

NIST는 공식적으로 CRYSTALS-Dilithium을 디지털 서명의 첫 번째 선택으로 권장하고 FALCON은 Dilithium이 다루지 않을 수 있는 보다 기본적인 서명을 권장합니다. 둘 다 상당히 빠른 것으로 알려져 있습니다. 세 가지 모두 구조화된 격자 수학 문제를 사용하여 데이터를 암호화합니다.

네 번째 SPHINCS+는 다른 것보다 비교적 느리지만 다른 세 가지와 완전히 다른 수학적 문제 세트에 의존하기 때문에 양자 증거로 간주됩니다. 구조화된 격자를 사용하는 대신 해시 함수에 의존합니다.

양자 저항 암호화 개발의 중요성

오늘날 주요 조직의 가장 큰 우려 중 하나는 양자 컴퓨팅이 주류가 되면 현재 안전하게 암호화된 모든 데이터가 위험에 처할 가능성이 높다는 것입니다. 많은 사람들이 그렇게 믿는다. 양자 컴퓨팅은 세상을 완전히 바꿀 것입니다 , 그리고 암호화는 크게 영향을 받을 가능성이 있는 한 분야입니다.

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예를 들어 오늘날 기존 암호화를 사용하여 민감한 정보를 보내는 경우 악의적인 제3자가 데이터를 가로채어 저장할 수 있는 위험이 있습니다. 이것은 오늘날 기밀 문서의 비밀이 미래에도 중요하게 될 정부 기관에 특히 해당됩니다.

양자 컴퓨팅이 주류가 되면 이 민감한 정보가 해독되어 대중에게 공개되거나 협박 목적으로 사용될 수 있다는 실제 위험이 있습니다. 심지어 수십 년이 지난 후에도 마찬가지입니다. 이것이 정부와 보안 기관이 가능한 한 빨리 양자 안전 암호화를 개발하는 데 진지한 이유 중 하나입니다.

IKEv1 프로토콜과 함께 사전 공유 키를 사용하는 경우 본질적으로 양자 내성으로 간주되는 암호화를 사용하는 것입니다. 많은 사람들도 그렇게 믿는다. AES-256, 일반적으로 사용되는 암호화 , 또한 양자 내성입니다.

그러나 NIST에 따르면 위에서 언급한 4가지 암호화는 '양자 증명'으로 간주되는 유일한 암호화입니다. 많은 회사에서 이미 양자 안전 암호화를 제품에 도입하고 있습니다. 예를 들어, Verizon의 양자 안전 VPN 양자 컴퓨터의 공격에 저항할 수 있도록 설계되었습니다.

양자 증거 암호화를 아직 테스트할 수 없는 이유는 무엇입니까?

우리가 양자 안전하다고 생각하는 여러 암호화 표준이 있지만 실제로 테스트된 표준은 없습니다. 그 이유는 매우 분명합니다. 아직 양자 컴퓨터가 없습니다.

그러나 우리는 점점 더 가까워지고 있습니다. 나노컴퓨팅 , 한 시점에서는 불가능하다고 여겨졌던 것이 현실이 되었습니다. 현재 여러 최신 장치에서 길이가 100나노미터 미만인 채널이 있는 트랜지스터를 사용하고 있습니다.

실제로 2019년에는 구글, 네이처에 획기적인 보고서 발표 , 양자 컴퓨터인 Sycamore로 양자 우위를 달성했다고 주장했습니다. 실험 물리학자인 John Martinis가 이끄는 팀에서 그들은 양자 컴퓨터를 사용하여 시간이 걸릴 복잡한 계산을 수행할 수 있었습니다. 표준 슈퍼컴퓨터 100,000년 이상.

이것은 아직 경고의 원인이 아닙니다. 그들은 하나의 특정 사례에서만 양자 우위를 달성했지만 양자 컴퓨팅이 대부분의 사람들이 생각하는 것만큼 멀리 있지 않고 매우 현실적이라는 것을 보여줍니다.

결과적으로 양자 컴퓨팅은 실제로 사용할 수 없기 때문에 제대로 테스트하는 것이 불가능합니다. 실제로 Sycamore가 해결한 문제가 얼마나 구체적인지 설명하기 위해 팀은 실제로 컴퓨터가 양자 난수 생성기를 사용하여 다른 결과의 확률을 계산해야 하는 경우를 제시했습니다.

이것은 일반적으로 수학 방정식을 포함하는 기존 암호화와 분명히 매우 다릅니다. 그러나 과학자들이 그것을 완전히 숙달할 수 있게 되면 그것이 차선책으로 얼마나 강력해질 수 있는지를 보여줍니다.

지금 귀하의 정보를 암호화하기 위한 조치를 취하십시오

양자 증거 암호화는 아직 멀었지만 오늘날 적절한 안전 조치를 사용하는 것은 나쁘지 않습니다. 예를 들어 클라우드 저장소를 사용하여 개인 파일이나 데이터를 저장하는 경우 항상 종단 간 클라우드 저장소 공급자를 사용해야 합니다.