• Review of KIISC
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• v.33 no.3
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• pp.49-57
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• 2023

Shor 알고리즘의 영향으로 RSA 등 기존 잘 알려진 암호 알고리즘들은 양자컴퓨터가 등장하면 안전성에 대한 위험을 받게 된다. NIST에서는 양자컴퓨터 환경으로부터 보안성이 유지되는 암호를 선정하기 위한 양자내성암호 공모전을 개최하였다. 또한, 국내에서도 양자내성암호 분야의 경쟁력 향상과 기술 저변 확대를 위해 양자내성암호 국가공모전(KpqC 공모전)을 개최하였다. 본 논문은 KpqC 공모전 1라운드에 제출된 4개의 코드 기반 양자내성암호 알고리즘에 대한 소개, 퍼포먼스 및 안전성에 관하여 살펴볼 것이다.

• Review of KIISC
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• v.28 no.5
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• pp.31-35
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• 2018

최근 양자 컴퓨팅 환경에서도 안전한 양자내성암호에 대한 많은 연구가 진행되고 있으며, 이에 따라 미국 국립표준기술연구소에서는 2017년 11월 30일부터 양자내성암호에 대한 연방 표준화 사업을 진행하고 있다. 현재 표준화 1라운드가 진행되고 있으며, 제출된 양자내성암호들에 대한 안전성 분석이 진행되고 있다. 또한 CHES와 같은 세계 유수의 학회에서도 이러한 양자내성암호에 대한 많은 연구결과들이 발표되고 있으며, 본 논문에서는 양자내성암호 표준화와 연구의 최신 동향을 살펴보며, 이에 따른 향후 연구 전망을 제시하고자 한다.

• Review of KIISC
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• v.33 no.3
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• pp.97-101
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• 2023

양자컴퓨터의 개발이 가속화됨에 따라 기존의 공개키 암호에서 양자내성암호로 시급하게 전환해야 하는 상황이다. 이러한 상황을 가장 신속하게 대응하고 있는 미국은 NIST를 통해 양자내성암호로의 전환을 위한 표준화를 진행하고 있으며, 표준화 대상 알고리즘까지 선정한 상황이다. 그 외 일본, 중국, 및 유럽의 각국도 양자내성암호 기술을 확보하기 위해 많은 투자를 하고 있다. 본 고에서는 양자내성암호의 국적 및 세부기술별 특허출원 동향을 살펴보고, 나아가 양자내성암호의 구현특허 출원 동향도 함께 분석한다.

• Review of KIISC
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• v.32 no.1
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• pp.57-63
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• 2022

공개키 암호에 치명적인 위협이 될 것으로 예상하는 양자 컴퓨터가 빠르게 발전하면서, 암호학계에서는 공개키 암호를 대체하기 위한 양자 내성 암호 개발이 주요 화두로 떠올랐다. 이와 더불어 양자 컴퓨팅 환경에서의 대칭키 암호 및 구조의 안전성에 관해서도 많은 연구가 제안됐다. 하지만, 해시함수에 대한 분석은 2020년 Hosoyamada와 Sasaki가 양자 컴퓨팅 환경에서 해시함수의 충돌쌍 공격을 제안하면서 비로소 연구자들의 관심을 받기 시작했다. 그들의 연구는 양자 컴퓨터를 이용할 수 있는 공격자가 고전 컴퓨터만을 이용할 수 있는 공격자보다 해시함수의 더 많은 라운드를 공격할 수 있음을 보여준다. 또한, 양자 컴퓨팅 환경에서 해시함수의 충돌쌍을 찾는 문제는 해시함수 자체의 안전성에도 영향이 있지만, 양자 내성 암호의 안전성에도 영향을 준다는 점에서 매우 중요하다. 본 논문에서는 해시함수 충돌쌍 공격이 수행되는 양자 환경과 기 제안된 양자 충돌쌍 공격을 제시한다.

• Review of KIISC
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• v.30 no.6
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• pp.117-123
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• 2020

NIST에서는 앞으로 다가올 사물인터넷 환경과 양자 컴퓨터 시대를 대비하기 위해 2019년부터 경량암호 표준화 공모전을 그리고 2017년부터 양자내성암호 표준화 공모전을 각각 진행해 오고 있다. 경량암호 표준화 공모전은 경량 블록암호 운영 모드를 통해 저전력 사물인터넷 환경 상에서 높은 가용성을 만족하는 암호 개발을 그리고 양자내성암호 표준화 공모전은 양자컴퓨터 상에서의 양자알고리즘으로부터 안전한 공개키 암호 개발을 각각 목표로 하고 있다. 본 고에서는 차세대 암호의 표준화에 큰 영향을 미치게 될 NIST 경량암호 그리고 양자내성암호 표준화 공모전 동향을 상세히 확인해 보도록 한다.

• Review of KIISC
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• v.33 no.1
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• pp.7-12
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• 2023

현존 암호인프라에 대한 양자컴퓨터 위협이 가시화됨에 따라, 다각도의 양자리스크 대응 연구가 이루어지고 있다. 그 중에서 양자컴퓨터 상에서 주어진 암호를 해독하기 위해서 소요되는 양자자원량(큐비트수, 양자게이트수, 수행시간 등)을 계산하여 양자보안강도를 추정하는 양자안전성 검증 기술은 대규모의 큐비트를 컨트롤할 수 있는 범용 양자컴퓨터가 아직 없는 상태에서는 쉽지 않은 기술이라 할 수 있다. 이에, 본 고에서는 암호 양자안전성 검증을 위한 현실적이고 유일한 접근이라 할 수 있는 <Q|Crypton> 기술 개념을 설명하고, 이러한 개념을 바탕으로 개발되고 있는 <Q|Crypton> 플랫폼의 전반적인 설명을 제공하고자 한다. 이러한 <Q|Crypton> 기술은 향후, 효율적이면서 높은 양자 저항성을 가지는 암호를 선별하는 데 있어서 실제적인 기여를 할 것으로 예상되고 있다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2022.05a
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• pp.183-186
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• 2022

고성능 양자 컴퓨터가 개발될 것으로 기대됨에 따라 잠재적인 양자 컴퓨터의 공격으로부터 안전한 양자 후 보안 시스템을 구축하기 위한 연구들이 진행되고 있다. 대표적인 양자 알고리즘인 Grover 알고리즘이 대칭키 암호에 적용될 경우 보안 강도가 제곱근으로 감소되는 보안 훼손이 발생한다. NIST는 대칭키 암호에 대한 양자 후 보안 요구사항으로, 암호 알고리즘 공격에 요구되는 Grover 알고리즘 비용을 기준을 기준으로 양자 후 보안 강도를 추정하고 있다. 대칭키 암호를 공격하기 위한 Grover 알고리즘의 비용은 대상 암호화 알고리즘의 양자 회로 복잡도에 따라 결정된다. 본 논문에서는 NIST 경량암호 공모전 최종 후보에 오른 Sparkle 알고리즘의 양자 회로를 효율적으로 구현하고 Grover 알고리즘을 적용하기 위한 양자 비용에 대해 분석한다. 마지막으로, NIST 양자 후 보안 요구사항과 분석한 비용을 기반으로 경량암호 Sparkle에 대한 양자 후 보안 강도를 평가한다. 양자 회로 구현 및 비용 분석에는 양자 프로그래밍 툴인 ProjectQ가 사용되었다.

• Review of KIISC
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• v.33 no.2
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• pp.5-11
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• 2023

양자는 물리학에서 더 이상 나눌 수 없는 물리량의 최소 단위이다. 양자에는 일반적인 물리법칙이 적용되지 않는 대신, 양자역학이라는 법칙이 적용된다. 이를 활용한 알고리즘으로 양자암호통신과 양자난수발생기가 존재한다. 양자암호통신은 기존 암호통신과는 다른 차원의 보안성을 제공하는 통신기술이다. 이는 양자를 관측하면 양자상태가 붕괴된다는 특징을 활용하여 도청자를 손쉽게 발견할 수 있게 한다. 양자난수발생기는 의사난수를 대체할 수 있는 알고리즘으로, 가장 완벽한 난수 장치로 여겨진다. 의사난수는 결정론적 알고리즘이기 때문에 값을 예측할 수 있는 반면, 양자난수는 자연 현상에서 뽑아내는 난수이기 때문에 예측할 수 없다. 다만 수학적 연산을 통해 계산하는 의사난수와는 다르게 양자난수는 난수를 추출할 장치가 필요하다. 본 고에서는 양자암호통신과 양자난수발생기의 최신 동향에 대해 확인해 보도록 한다.

• Review of KIISC
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• v.32 no.2
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• pp.37-49
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• 2022

양자컴퓨터의 발전에 따라 양자알고리즘에 대한 보안성을 보장하는 양자내성암호의 중요성이 대두되고 있다. 미국 국립표준기술연구소 (NIST, National Institute of Standards and Technology)는 양자내성암호 표준화 공모전을 개최하여 차세대 공개키 암호에 대한 검증을 현재 Round 3까지 진행한 상태이다. 본 고에서는 최근에 활발히 연구되고 있는 NIST 양자내성암호 공모전에 제안된 양자내성암호에 대해서 확인해 보도록 한다. 또한 해당 양자내성암호의 연산 효율성을 높이기 위해 사물인터넷 장비 상에서 최적 구현 기법에 대해 확인해 보도록 한다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2023.11a
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• pp.183-187
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• 2023

양자 컴퓨터가 빠르게 발전됨에 따라 기존의 공개키 암호들이 기반하고 있는 난제인 소인수분해, 이산로그 문제를 다항 시간 안에 풀 수 있는 Shor 알고리즘에 의해 기존 암호의 보안 강도 약화 및 무력화 시기가 다가오고 있다. NIST에서는 양자 컴퓨터 시대에 대비하여 양자 컴퓨터가 등장하더라도 안전한 암호인 양자내성암호에 관한 공모전을 개최하였다. 양자 컴퓨터 환경에서 암호 분석을 통해 암호의 보안 강도를 확인할 수 있는데, 이를 위해서는 암호를 양자회로로 구현해야한다. 본 논문에서는 NIST PQC 공모전의 4 라운드 후보 알고리즘인 HQC (Hamming Quasi-Cyclic)의 PKE (Public Key Encryption) 버전에 대한 키 생성 및 인코딩 연산 중 핵심 역할을 하는 바이너리 필드 산술과shortened Reed-Solomon 코드의 인코딩 연산에 대한 최적화된 양자회로 구현을 제안하고, 이를 위해 필요한 자원을 추정한다.