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[국내논문] 양자키 분배 네트워크를 위한 보안 요구 사항과 양자 난수 생성기 표준화 동향 원문보기

情報保護學會誌 = KIISC review, v.30 no.4, 2020년, pp.17 - 21  

심동희 (SK텔레콤 T3K센터, 5GX기술그룹, 5GX표준화팀)

초록
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본 논문에서는 국제전기통신연합(ITU)의 정보통신기술 표준을 담당하고 있는 ITU-T에서 보안 분야 표준을 제정하고 있는 SG17에서의 양자암호통신 표준화 동향을 소개하고자 한다. 양자암호통신은 더 이상 쪼갤 수 없는 물리량의 최소 단위인 양자(Quantum)의 특성을 이용해 도청 불가능한 암호키(Key)를 생성, 송신자와 수신자 양쪽에 나눠주는 기술인 양자 키 분배 기술을 기반으로 하며, 이 양자 키 분배 기술을 통신망에 적용하여 보안 서비스를 제공하기 위한 보안 요구 사항과 관련된 상호호환성을 보장하기 위한 표준화가 ITU-T SG17에서 진행중에 있으며, 본고에서 관련 표준화 현황을 살펴보았다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 각종 센서와 수만 가지의 디바이스를 통신망에 연결하여 편리한 생활을 누릴 수 있지만, 해킹이나 도청이 발생하면 사회에 미칠 파장은 매우 크다고 할 수 있다. 최근 이러한 복잡해지고 다양해진 보안 이슈에 대응하고 해킹을 원천봉쇄하기 위해 양자암호통신 기술에 대한 관심이 증가하고 있으며, 또한 양자컴퓨팅 기술의 발전으로 기존 암호 체계에도 위협을 가할 것으로 염려되고 있어 양자물리학에 기반하여 양자컴퓨팅 기술의 공격에도 안전한 양자암호 기술이 각광 받을 전망으로 양자암호 보안 기술을 표준화하고 있는 ITU-T SG17 에서의 양자암호 표준화 동향을 살펴보고자 한다. 
  • 암호통신에서는 송신부와 수신부에서 동시에 사용하는 암호용 대칭 키의 분배(공급) 및 관리가 매우 중요한데, 이 때 양자키 암호 분배 기술이 활용될 수 있다. 양자키 분배 기술은 양자역학 원리를 이용해 도청불가한 암호키를 안전하게 송수신부에 분배(공급)하여 -암호키를 주기적으로 교체하여 안전성 향상하는 것을 목적으로 한다. 

가설 설정

  • 예를 들어, 기존 통신을 A와 B가 공을 주고 받는 행위로 비유한다면, 제3자인 C가 공을 가로챈 다음 똑같은 모양으로 복제해 B에게 전달하는 경우를 상상할 수 있는데, 이럴 경우 탈취 여부를 알기 힘들 것이다. 공 대신 비눗방울 이라고 가정한다면, 누군가 중간에서 살짝만 건드려도 비눗방울이 터지거나 모양이 변형될 것이다. 양자암호 통신은 비눗방울을 주고 받는 것과 같아, 복제 자체가 불가능하고 탈취 시도 흔적이 남게 된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
양자키 분배 기술의 장점은? 양자키 분배 기술은 기존의 암호화 장비를 활용하되 수학적 계산 기반의 암호화 키를 생성하는 키 생성 방법이 아닌 양자키 분배를 활용하여 암호화 키를 생성하는 것으로 기존 암호화 장비를 그대로 활용 가능하다. 이 때 양자키 분배 기술로 암호화 키를 생성할 수 없는 경우에는 여전히 기존의 수학적 계산 기반의 암호화 키를 생성하는 방법으로 암호화 키를 암호화 장비에 제공 해야 하는데 이 때는 기존의 비대칭 암호 체계를 활용하여 제공할 수 있다.
양자암호통신이란 정리하자면 어떤 기술인가? 그렇기 때문에 양자암호통신은 암호키가 탈취, 복제되는 것을 원천적으로 차단하는 것이다. 정리하자면, 정보보안 기술 중 하나인 암호통신에 양자현상을 이용해 암호키(비밀열쇠)를 분배(공급)하는 기술이 양자키 분배 기술이다. 
TU-T SG17 에서의 양자암호 표준화는 언제 시작되었는가? ITU-T SG17 에서의 양자암호 표준화는 2018년 8월 회의에서 시작되었다. SK텔레콤 및 ID Quantique에서 제안한 2개의 신규 표준화 과제 (Work Item)를 통해 ITU-T SG17에서 본격적으로 논의가 시작되었으며, 해당 2개의 신규 과제는 ‘양자키 분배 기술 네트워크를 위한 보안 고려 사항’ (Security considerations for quantum key distribution network) 및 ‘양자 노이즈 난수 생성기 구조’(Quantum noise random number generator architecture)‘ 등으로 통신망에서 양자 보안 기술을 직접 적용하여 활용할 수 있는 핵심 기술인 양자키 분배 기술과 양자 노이즈 난수 생성기에 대한 핵심 표준이라고 할 수 있다.
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참고문헌 (3)

  1. ITU-T 홈페이지, http://www.itu.int 

  2. ITU-T SG17 홈페이지, http://www.itu.int/en/ITU-T/studygroups/2017-2020/17/Pages/default.aspx 

  3. ITU-T Technical Report, "Security considerations for quantum key distribution network", https://www.itu.int/itu-t/workprog/wp_item.aspx?isn14825 

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