한때는 이론적 개념이었던 양자 컴퓨팅은 이제 급속히 발전하여 데이터 처리에 대한 우리의 이해를 재구성하고 있습니다.
비트를 사용하는 기존 컴퓨터와 달리 양자 머신은 큐비트를 활용하는데, 큐비트는 한 번에 여러 상태로 존재할 수 있습니다. 이는 복잡한 문제를 해결할 때 기존 컴퓨팅 시스템보다 훨씬 더 효율적입니다.
블록체인 부문에서 양자 기술의 부상은 블록체인 보안을 뒷받침하는 암호화 시스템에 중대한 위협을 가하고 있습니다. RSA(Rivest-Shamir-Adleman) 및 ECC(Elliptic-Curve Cryptography)와 같은 현재의 암호화 방법은 비트코인과 이더리움과 같은 네트워크에서 널리 사용되고 있습니다.
그들의 핵심 강점은 복잡성에 있으며, 기존 시스템은 이를 깨뜨릴 수 없습니다. 그러나 양자 머신은 이러한 시스템을 깨뜨릴 수 있다고 주장하며, 한때 불가능하다고 여겨졌던 공격에 이러한 네트워크를 취약하게 만들 가능성이 있습니다.
암호화폐, 대체 불가능한 토큰(NFT), 분산형 애플리케이션(DApp)을 포함한 전체 부문이 위험에 처해 있기 때문에 양자 저항 암호화 조치가 시급히 필요합니다. 우리가 천천히 양자 이후 시대로 이동함에 따라 블록체인 부문은 혁신하고 적응해야 합니다.
이러한 문제를 설명하기 위해, Secret Network Foundation의 전무이사이자 IEEE SA 양자 알고리즘 작업 그룹의 의장인 리사 라우드는 최근 crypto.news와 인터뷰를 갖고, 블록체인 보안에 대한 양자 컴퓨팅의 의미와 이러한 위협이 어떻게 해결되고 있는지에 대해 논의했습니다.
양자 컴퓨팅 공격이란 무엇이며, 이것이 블록체인과 암호화폐 전반에 대한 위협으로 간주되는 이유는 무엇입니까?
양자 컴퓨팅 공격은 다양한 조합을 시도할 수 있는 능력이 기존 컴퓨터보다 크게 향상된다는 점에서 오늘날의 무차별 대입 공격과 비슷합니다. 세 자리 숫자의 조합 자물쇠가 있다면 약 천 가지 조합이 있고, 인내심 있는 도둑은 모든 조합을 시도하여 가방을 열거나 자전거를 훔칠 수 있습니다. 12자리의 온라인 비밀번호가 있는 경우 순열은 7212개의 가능한 비밀번호로 늘어나는데, 이는 인간이 관리할 수 없는 숫자입니다. 하지만 기존 컴퓨터는 모든 조합을 순서대로 시도하여 결국 올바른 조합을 찾을 수 있습니다. 암호화된 개인 키가 있는 지갑이 있는 경우 가능한 옵션의 수는 2256개로 늘어납니다. 이는 기존 컴퓨팅으로는 관리하기에는 너무 많은 숫자이지만 양자 컴퓨터는 이를 처리할 수 있습니다.
이는 현실을 단순화한 것이지만 양자 컴퓨터 공격이 블록체인과 암호화폐에 위협이 되는 이유를 전달합니다. 이 위협을 해결하기 위한 많은 제안은 대체로 이론적이거나 기본 양자 저항성이 있는 새로운 블록체인을 만드는 솔루션에 의존하지만 기존 블록체인에 수백만 달러가 묶여 있는 경우 이는 실용적이지 않습니다. 대신 일부 연구자들은 기존 블록체인에 적용할 수 있는 엔드투엔드 프레임워크에 집중하고 있습니다3. 덜 명확하지만 잠재적인 또 다른 위협은 양자 컴퓨터가 기존 컴퓨터보다 훨씬 빠르게 블록을 채굴하여 잠재적으로 채굴 능력을 중앙 집중화할 수 있다는 것입니다.
양자 컴퓨팅 기술이 완전히 준비되기 전에 블록체인 부문이 이러한 문제를 해결할 수 있을까요?
이것들은 오늘날 우리가 보고 있는 문제이지만, 양자 컴퓨팅이 현실이 되면 무엇이 나타날지 누가 알겠는가. 우리는 블록체인 암호화가 이러한 위협에 대응하기 위해 특별히 발전하고 있다는 것을 알고 있지만, 가장 큰 의문은 우리가 생각하지 못한 것이 무엇인가 하는 것이다. 오늘날에는 명확하지 않지만 이 두 가지 기술이 같은 공간에 있게 되면 나타날 위협은 무엇인가? 우리는 답을 모르지만, 한 가지 확신할 수 있다. 블록체인이 양자 컴퓨팅에 부딪히면 해결해야 할 새롭고 예상치 못한 문제가 있을 것이다.
이론적으로 양자 컴퓨터는 RSA와 타원 곡선 암호화 알고리즘을 해독할 수 있습니다. 비트코인과 이더리움과 같은 현재의 블록체인 플랫폼에 대한 위협은 얼마나 임박할까요?
양자 암호화 분야는 기존 암호를 해독할 수 있는 잠재력이 유망하지만 실제 배포에는 아직 거리가 멉니다. 동시에 온체인 암호화는 계속 진화하고 있으며 오늘날의 암호학자는 지평선에 있는 양자 위협을 알고 있습니다. 이러한 일련의 조건의 결과로 새로운 온체인 암호화 방법의 개발은 양자 방지 방법이 필요하다고 생각합니다. 오늘날 비트코인이나 이더리움에 대한 임박한 위협은 없습니다. 양자 하드웨어는 여전히 대체로 이론적 구성으로 남아 있기 때문입니다.
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암호화 표준이 블록체인 네트워크를 양자 위협으로부터 보호하는 데 도움이 될 수 있다고 생각하십니까? 비트코인과 이더리움과 같은 기존 시스템에 통합할 수 있습니까?
SPHINCS+와 같이 양자 저항을 처리하도록 설계된 다양한 암호화폐 알고리즘이 있습니다. 저는 IEEE에서 양자 알고리즘 작성의 모범 사례를 정의하기 위한 표준 위원회 의장을 맡고 있지만, IEEE와 다른 많은 표준 기구에는 양자 저항 소프트웨어 개발을 위한 모범 사례를 연구하는 다른 작업 그룹이 있습니다. 블록체인은 다른 많은 산업 분야보다 더 빨리 암호화 알고리즘을 전환할 수 있을 것입니다. 특히 거버넌스 구조가 있는 체인은 전환하는 데 더 쉬울 것입니다. 비트코인이나 이더리움과 같은 체인은 더 오래 걸릴 수 있습니다.
분산형 블록체인이 양자 이후 암호화로 이전하는 데 직면한 과제는 무엇입니까? 퍼블릭 블록체인에 내재된 가명성이 문제입니까?
블록체인 사용자의 가명성은 여기서 문제가 되지 않습니다. 문제는 각 블록체인의 노드 분포이며, 비트코인이 가장 극단적입니다. 비트코인을 양자 증명으로 만들기 위한 완화 전략은 거의 확실히 지갑 주소 형식을 변경해야 합니다. 비트코인의 작업 증명 합의 메커니즘은 즉각적으로 덜 위협받지만, 주소 시스템(ECDSA – 타원 곡선 디지털 서명 알고리즘 기반)은 취약하며 변경해야 합니다. 이는 역사적으로 혼란과 일부 손실을 초래한 지저분한 프로세스였습니다. 이더리움은 주소 구조와 광범위한 분포로 비슷한 문제에 직면하지만, 스마트 계약 기능으로 인해 비트코인보다 업그레이드하기 쉽다는 장점이 있습니다.
따라서 모든 블록체인을 양자 이후 암호화로 마이그레이션하는 데는 어려움이 있을 것이고, 체인의 분포가 넓을수록 이러한 어려움을 극복하기가 더 어려울 것입니다. 마이그레이션 속도가 느린 지갑은 양자 공격에 더 큰 취약성에 직면할 수 있습니다. 전환 기간 동안 양자 이후 시스템이 레거시 시스템과 상호 작용할 수 있도록 하려면 장기간 이중 시스템을 유지 관리해야 하며, 더 큰 키 구조는 블록체인의 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.
그렇다면 이러한 전환에 적합한 블록체인 네트워크가 기존에 존재할까요?
최근에 구축된 일부 블록체인은 완화를 위한 더 쉬운 경로를 가지고 있습니다. 예를 들어, Cosmos는 더 쉬운 마이그레이션에 적합한 방식으로 구성되어 있습니다. Cosmos SDK를 기반으로 구축된 모든 체인은 지갑 통합을 더 쉽게 하기 위해 공통 양자 방지 알고리즘을 선택하고자 할 수 있습니다. Secret Network 및 Fhenix와 같이 일부 체인은 거래에서 전달하는 데이터를 암호화하도록 특별히 설계되었습니다. Secret은 안전한 하드웨어 인클레이브(예: Intel SGX의 TEE)를 사용하여 체인의 암호화된 데이터를 보호합니다. 이러한 암호화는 안전한 인클레이브가 성능에 영향을 미치면서 실시간으로 암호화 체계를 변경할 수 있기 때문에 양자 공격에 강합니다. Fhenix는 수학(또는 완전 동형 암호화)을 사용하여 양자에 강한 복잡한 암호화 체계에서 데이터를 보호합니다. FHE 기술은 현재 사용할 준비가 되지 않았지만 타임라인은 양자 컴퓨터의 타임라인보다 훨씬 짧습니다. 이를 통해 블록체인의 미래가 양자 저항이 내장된 상태로 기본적으로 구축될 수 있으며, 양자 컴퓨팅이 블록체인을 공격할 준비가 되기 훨씬 더 빠릅니다.
블록체인 분야에서 양자 컴퓨팅의 위협이 불가피해지기까지 얼마나 시간이 남았을까?
다음 10~20년 안에 (블록체인) 산업은 완전히 준비될 것입니다. 많은 전문가들은 현재의 암호화 시스템을 깰 수 있는 양자 컴퓨터가 이 기간 내에 등장할 수 있다고 믿습니다. 그 이상은 해결되지 않으면 양자 컴퓨터가 블록체인에서 사용되는 대부분의 현재 암호화 시스템을 깰 수 있을 것입니다. 양자 컴퓨팅이 비트코인과 이더리움의 암호화를 위협하는 날은 불확실한 미래입니다. 복잡한 문제를 처리할 수 있는 충분한 하드웨어와 소프트웨어를 갖춘 컴퓨터가 언제 준비될지에 관해서는 2014년 이후 개발된 큐비트 수를 모델링하고 그 타임라인을 앞으로 예측한 것에 따르면, 가장 빠른 추정치는 2035년이고, 일부는 훨씬 늦춰서 2050년까지라고 말합니다.
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