[영상] “실용적 양자컴퓨터 나오면 비트코인 붕괴… 본인 인증하는 ‘암호’ 깨뜨려”

“실용적인 양자컴퓨터가 나오면 현 비트코인은 확실히 붕괴된다. 양자컴퓨터가 비트코인 암호체계를 이루는 ‘공개키 암호’ 알고리즘을 깨뜨릴 수 있기 때문이다. 공개키 암호는 비트코인 거래자가 본인임을 인증하는 중요한 절차에 활용된다. 공개키 암호가 깨지면 비트코인 시스템 전체가 무너진다는 의미다.”
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서화정 한성대 IT융합공학부 교수는 양자컴퓨터의 비트코인 해킹 가능성을 이렇게 설명했다. 서 교수는 정부와 산업계, 학계 전문가로 구성된 양자내성암호연구단의 연구위원으로 비트코인 암호체계와 양자컴퓨터를 모두 연구한다.

서화정 한성대 IT융합공학부 교수. [박해윤 기자]

암호 해킹은 결국 수학 문제 풀이

서 교수는 1월 저명한 연구협회 IACR(International Association for Cryptologic Research·국제암호연구협회)이 발행하는 학술 저널 ‘TCHES’ (Transactions on Cryptographic Hardware and Embedded Systems·암호화 하드웨어 및 임베디드 시스템 거래)에 비트코인 암호 알고리즘을 해킹하는 최고 성능의 양자 회로를 발표했다. 현 비트코인 암호체계를 양자컴퓨팅으로 해킹할 수 없는 암호체계로 변경했을 때 나타나는 차이를 분석하는 연구도 진행하고 있다. 1월 24일 서 교수를 만나 양자컴퓨터가 비트코인 암호체계를 해킹하는 원리를 물었다.
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양자컴퓨터를 통한 해킹이 기존 해킹과 다른 점은 무엇인가.
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“피싱(Phishing)이나 스미싱(Smishing) 같은 기존 해킹은 ‘사회공학적 공격’으로 불린다. 암호체계 자체가 아니라 사람을 공격한다는 의미다. 암호체계 자체를 무너뜨리려면 복잡한 수학 문제를 풀어야 한다. 슈퍼컴퓨터도 이 문제를 풀 수는 있지만 계산에 수십조 년이 걸려 문제를 푸는 의미가 없다. 하지만 양자컴퓨터는 이 수학 문제의 답을 빠르게 내놓을 수 있다.”
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비트코인 암호체계는 어떻게 이루어져 있나.
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“비트코인 암호체계는 ‘공개키 암호’와 ‘해시함수’라는 암호 알고리즘으로 이루어져 있다. 공개키 암호는 비트코인 거래를 인증하는 전자서명 절차에 사용되고, 해시함수는 해커들로 하여금 비트코인 거래 기록이 저장된 원장(元帳)을 복사하지 못하게 한다. 두 역할 모두 안전한 비트코인 거래에 필수적이라 공개키 암호와 해시함수 중 하나라도 깨지면 비트코인은 무너진다.”

실용적인 양자컴퓨터가 나오면 비트코인의 ‘공개키 암호’ 알고리즘을 해킹할 수 있다. [GettyImages]

‌양자컴퓨터가 공개키 암호와 해시함수를 무력화하는 건가.
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“해시함수를 해킹하는 것은 양자컴퓨터로도 불가능하다고 본다. 해시함수를 무너뜨릴 수학 문제를 푸는 데 너무 긴 시간이 걸리기 때문이다. 하지만 공개키 암호는 실용적인 양자컴퓨터가 나오면 분명히 깨진다.”
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실용적인 양자컴퓨터란 무엇인가.
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“양자컴퓨터가 지금처럼 연구소나 기업에서만 쓰이는 게 아니라 일반인도 사용할 수 있는 수준을 말한다. 젠슨 황 엔비디아 최고경영자(CEO)는 실용적인 양자컴퓨터가 나오기까지 20년이 걸린다고 했지만, 전문가마다 견해가 달라 정확한 시기를 예측하기는 어렵다.”

지난해 양자컴퓨터도 못 깨는 암호 국제 승인

양자컴퓨터가 공개키 암호를 깨뜨리는 원리는.
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“비트코인의 공개키 암호를 무너뜨리려면 두 입력값을 곱한 결괏값만 아는 상태에서 곱해진 두 입력값을 거꾸로 찾아내는 ‘역연산 문제’를 해결해야 한다. 이 두 입력값을 찾기가 어려워 공개키 암호를 깨기 힘든 것이다. 하지만 양자컴퓨터는 ‘쇼어 알고리즘(Shor’s Algorithm)’을 통해 역연산 문제를 ‘주기(period) 찾기 문제’로 바꿀 수 있다. 즉 문제 해결에 필요한 주기를 빠르게 찾아 입력값을 구하는 것이다.”
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양자컴퓨터를 통한 비트코인 해킹을 막을 방법은.
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“지난해 양자컴퓨터가 깰 수 없는 특정 암호 알고리즘이 국제적으로 인정받았다. 비트코인의 현 공개키 암호 알고리즘을 양자컴퓨터에도 안전한 암호 알고리즘으로 변경하면 비트코인의 안전성을 유지할 수 있다.”