HWP문서[ETRI 보도자료] ETRI, 세계최초 암호 양자안전성 검증기술 개발_fin.hwp

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배포일자 : 2021.7.21.(수)

배포번호 : 2021-41호

정보보호연구본부

본부장

김익균(042-860-5442)

E-mail : ikkim21@etri.re.kr

미래암호공학연구실

책임연구원

이석준(042-860-5455)

E-mail : junny@etri.re.kr

홍보실

실장

정길호(042-860-0670)

E-mail : khchong@etri.re.kr

홍보실

담당

백지헌(042-860-0823)

E-mail : ctabk@etri.re.kr

매수 : 보도자료 3매(사진 5매, 참고자료 8매)

배포처 : ETRI 홍보실

ETRI, 세계최초 암호 양자안전성 검증기술 개발

-양자컴퓨팅 이용한 해킹 막을 암호 알고리즘의 검증 토대 마련

20일부터 사흘간 DCC 개최 PQCrypto 2021서 기술공개

국내 연구진이 암호분석 전용 플랫폼을 세계최초로 만들었다. 양자컴퓨터 시대를 대비해 한 층 더 높은 보안성의 암호 알고리즘 발굴 노력이 가속화될 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 20일부터 사흘간 대전컨벤션센터(DCC) 온라인으로 개최되는 피큐크립토(PQCrypto 2021) 국제학술대회에서 양자컴퓨터 환경에서도 안전한 암호체계를 검증할 수 있는 플랫폼인큐 크립을 공개했다고 밝혔다.

ETRI가 개발한 암호 양자안전성 검증플랫폼인큐 크립톤은 공개키 암호시스템의 하나인 RSA 등과 같은 기존 암호와 차세대 양자내성암호(PQC) 다양한 암호체계의 양자안전성을 검증하는 플랫폼이다. 플랫폼을 공개함에 따라 양자컴퓨터를 이용한 해킹을 막을 암호 알고리즘을 검증할 수 있는 토대가 마련된 셈이다. 향후 연구진은 이번에 공개한 플랫폼을 웹 브라우저를 통해 신청자에게 단계적으로 공개할 계획이다.

본 플랫폼은 양자컴퓨터 회사별로 다른 큐비트(Qubit) 규모, 양자컴퓨터 칩 구조, 오류율 등 다양한 환경요소를 고려할 수 있어 훨씬 정확하게 암호의 정량적 안전성을 분석하고 시뮬레이션할 수 있다.

또한, 시각화 프로그래밍 기술암호 핵심연산 라이브러리를 탑재하고 있어 암호분석에 필요한 양자 알고리즘을 빠르고 효율적으로 개발할 수 있다. 수없이 많고 복잡한 수식을 직관적으로 한눈에 볼 수 있게 양자회로를 도식화했고 일일이 입력하지 않게 단축했다.

이 밖에도 플랫폼은 양자 알고리즘에 대한 컴파일(언어처리) 가상머신을 이용한 검증 양자 자원량 분석 기능 등을 제공한다.

ETRI 연구진은 향후 기능 개선 및 라이브러리 추가를 통해 정밀한 암호 양자 안전성 분석이 가능한 최적의 환경을 지속적으로 구축해나갈 예정이다.

본 기술은 특히 ETRI 미래암호공학연구실과 양자컴퓨팅연구실 연구진이 함께 공동연구를 통해 세계최초로 실제 양자컴퓨팅 환경을 고려하는 암호 안전성 검증 플랫폼 구현에 성공했다는 점에서 의미가 크다.

ETRI 김익균 정보보호연구본부장은양자컴퓨터에 의한 현대 공개키 체계의 무력화 우려가 현실로 다가오고 있다. 암호 양자안전성 분야 세계 최고 기술력을 기반으로 차세대 보안 인프라 조기 구축에 힘쓰겠고 말했다.

본 기술의 공개를 통해 기업, 연구기관, 공공기관 등 차세대 암호 연구에 도움이 될 것으로 보인다. 또한, 양자컴퓨터에 탑재될 프로그램 성능검증도 가능해 양자컴퓨터 개발에도 기여할 전망이다.

본 연구는 과학기술정보통신부 미래컴퓨팅 환경에 대비한 계산 복잡도 기반 암호 안전성 검증 기술개발 사업의 일환으로 고려대, 부산대, 한양대, 한성대 등과 연구 중이다.

한편, 본 성과를 발표한 국제학술대회 PQCrypto 2021 ETRIKAIST가 공동개최하는 양자내성암호 분야 최고 국제학술대회다. 올해로 12회째를 맞이하는 본 행사는 온라인으로 진행되며 국내·외 양자보안 전문가 38개국 약 340여 명이 참가, 최신 연구동향을 논의한다. 참석을 원하는 사람은 공식 홈페이지() 등록 후 무료로 참석 가능하다.

ETRI는 21일, 세션 발표를 통해 큐 크립톤을 세계최초로 공개했다. <보도자료 본문 끝>

참고1

<QCrypton> 플랫폼 개념도

참고2

세계 최초 큐크립톤 공개의 의미

세계최초 <Q|Crypton> 글로벌 공개 의미

o 현재 암호 양자안전성 검증 연구의 수준

-현재 암호에 대한 양자안전성 검증 연구는 알고리즘 수준에서의 이론적 분석이 주류를 이루고 있고 실제 양자컴퓨터 환경을 고려한 양자자원량 분석 연구는 미흡함

-대용량 큐비트 시각화 프로그래밍, 양자 라이브러리 공유 등을 통하여 논리회로, 결함허용, 양자하드웨어 수준에서의 양자분석 등 정량적 안전성을 분석하는 플랫폼은 전세계적으로 사례가 없음

o <Q|Crypton> 개발 및 공개 계획

-ETRI‘22(과제 1단계 완료시점) <Q|Crypton> 버전 1.0 개발을 목표로 하고 있으며, ’19년부터 현재까지 대용량 큐비트 시각화 프로그래밍, 암호 양자 라이브러리 공유, 정밀 양자분석 기능 등을 성공리에 개발하여 시험 중

-글로벌 PQC 전문가 사이에서 암호 양자안전성 검증 분야를 선도하기 위해 PQCrypto 2021에서 <Q|Crypton> 플랫폼 세계 최초 공개 예정

PQC(양자내성암호, Post-Quantum Cryptography): 양자컴퓨팅 공격으로부터 안전하도록 설계된 공개키 암호로, 격자·다변수·코드·아이소제니·해시 기반 암호 등으로 구분됨

PQCrypto 2021: 양자내성암호 분야 최고 국제학술대회로, ’19년 한국 유치에 성공하였으며, 7.20∼22 대전(DCC)에서 온라인 개최 예정 (ETRI 주최)

o <Q|Crypton> 공개 목적

-학회에 참석하는 PQC 전문가들에게 <Q|Crypton> 기반 개발 방법론 소개, PQC 암호 양자분석 알고리즘 구현 및 안전성 검증방안 협의, 정량적 양자안전성 기준 연구 등을 제안하여 협력 가능성을 타진하는 등 기술적 우월성 선점 및 플랫폼 주도권 확보가 목표

[별첨] 과제소개

o <Q|Crypton> 연구과제 개요

- 과제명: 미래컴퓨팅 환경에 대비한 계산 복잡도 기반 암호 안전성 검증 기술개발

- 주관기관/연구책임자: 한국전자통신연구원/이석준

- 총 연구기간/총 연구비: ’19.04~‘26.12(93개월)/81.9억

- 연구개발 목표: 현존 암호(AES, RSA, ECC 등)PQC 암호에 대한 양자분석 알고리즘을 연구하고, 대용량 양자컴퓨팅 환경을 고려한 정량적 계산복잡도 분석을 기반으로 하는 암호 양자 보안강도 검증 기술 개발

o <Q|Crypton> 플랫폼 소개

- 양자컴퓨팅 기반 기술(양자컴파일러, 양자가상머신, 양자회로 합성 및 자원분석 기술 등)을 바탕으로, 효율적인 대용량 큐비트 양자 시각화 알고리즘 구현 암호 양자 라이브러리 등록·공유 수준별(논리회로, 결함허용, 양자하드웨어) 양자자원량 분석 등 암호에 대한 효율적·정량적 양자안전성 분석을 지원하는 플랫폼

암호 양자분석을 위한 양자알고리즘은 양자컴퓨팅 기술에서 킬러 어플리케이션 역할을 하면서도, 가장 높은 수준의 양자 자원(큐비트 등)을 요구함

양자컴퓨팅 기반 기술은 ETRI 양자컴퓨팅연구실(실장 최병수)과의 협업을 통해 확보하여, 요구사항 및 기능·성능 개선 등 공동연구 진행 중임

참고3

비트와 큐비트 비교

(출처: 한국물리학회)

참고4

양자내성암호(PQC)와 양자암호(QC) 비교

양자내성암호(PQC: Post-Quantum Cryptography)

양자 컴퓨터의 공격으로부터 안전하다고 알려진 공개키 암호

기존 컴퓨터에서 널리 사용 중인 공개키 암호 알고리즘(RSA, ECC)대체하는 것을 목적으로 함

기존 공개키 암호 알고리즘이 제공하던 보안 기능을 거의 그대로 지원 (암호화, 키분배, 전자서명)

유형: (1)다변수, (2)코드, (3)격자, (4)아이소제니, (5)해시 기반 암호

양자암호(QC: Quantum Cryptography)

양자역학적 특성(중첩, 얽힘, 불확정성) 기반 암호 기술

현재 많이 활용되는 대표적 양자 암호 기술은 양자 키 분배(QKD) 프로토콜로서, 유무선 통신 환경에서 안전한 비밀키 공유 방식을 제공

QKD는 기존 통신환경에서 제공하지 못하는, 완벽히 도청 불가능한 안전성 제공 목적

참고5

PQCrypto 2021 행사일정

o 행사 일정 요약

시간

세부 내용

발표자

비고

7월 21일 (수)

13:00 ~ 13:15

오프닝

- 운영위원장 메시지

- 공동주관기관장 환영사

- 프로그램위원장 메시지

김광조 교수

김명준 원장

천정희 교수

13:15 ~ 14:00

코드 기반 암호 (좌장: 김영식 교수)

논문 3편 발표

14:15 ~ 15:00

다변수이차식 기반 암호 (좌장: 서재홍 교수)

논문 3편 발표

15:00 ~ 15:45

양자 알고리즘 (좌장: Steven Galbraith)

논문 3편 발표

16:00 ~ 17:00

구현 및 부채널 공격 (좌장: Tommaso Gagliardoni)

논문 4편 발표

7월 22일 (목)

13:00 ~ 13:45

아이소제니 기반 암호 (좌장: Benjamin Smith)

논문 3편 발표

14:00 ~ 15:00

초청 강연 (좌장: Jean-Pierre Tillich)

최종 단계: NIST PQC 표준화 3라운드 종료의 시작

Dustin Moody

NIST

15:10 ~ 17:00

산업 트랙 (좌장: 정경철 박사)

대한민국 PQC 전환 정책 (산업 트랙 오프닝 메시지)

홍진배 국장

과기정통부

- PQC 전환 ANSSI 관점

Melissa Rossi

ANSSI (프랑스)

일본에서의 PQC 활동

Keita Sagawa

NTT (일본)

PQC 산업 적용에서의 진전과 도전

Peter Pessl

Infineon (독일)

PQC 산업 배치

진재환 팀장

엘지유플러스

큐크립톤, 암호 알고리즘 양자 안전성 검증 플랫폼

이석준 PL

ETRI

17:00 ~ 17:40

국내 PQC 전환관련 산학연 간담회

(비공개 행사)

7월 23일 (금)

13:00 ~ 14:00

초청 강연 (좌장: 천정희 교수)

- 모듈 격자에 대한 안전성(intractability) 가정에 대하여

Damien Stehlé

ENS de Lyon

14:15 ~ 15:30

격자 기반 암호 (좌장: Elena Kirshanova)

논문 5편 발표

15:45 ~ 16:45

암호 분석 (좌장: Scott Fluhrer)

논문 4편 발표

16:45 ~

학회 행사 종료

o 1일차 (7월 20일, 화)

o 2일차 (7월 21일, 수)

o 3일차 (7월 22일, 목)