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블록체인은 탈중앙화와 보안성을 기반으로 금융, 의료, 물류 등 다양한 산업에 혁신을 가져왔습니다. 그러나 양자 컴퓨팅(Quantum Computing) 기술이 발전함에 따라 기존 시스템이 심각한 위협에 노출될 가능성이 제기되고 있습니다. 기존 암호화 기술을 쉽게 해독할 수 있기 때문에, 구조의 근본적인 변화가 필요합니다. 보안에 미치는 위협과 이를 해결하기 위한 기술적 대안을 살펴보겠습니다.
블록체인과 양자 컴퓨팅 보안 위협
블록체인은 거래 데이터를 탈중앙화 방식으로 저장하고, 암호화(Hashing)와 공개 키 암호화(Public Key Cryptography)를 통해 보안성을 유지합니다.
블록체인의 기본 구조 해시 함수(Hash Function): 데이터의 무결성을 보장하고 위조를 방지하는 역할 공개 키 암호화: 사용자의 프라이빗 키로 생성된 서명을 검증하기 위한 암호화 방식 작업 증명(Proof of Work): 합의 알고리즘을 통해 거래의 유효성을 검증 컴퓨팅의 등장과 영향 양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터보다 수천 배 빠른 연산 능력을 제공하며, 특히 쇼어 알고리즘(Shor's Algorithm)과 같은 알고리즘은 RSA, ECC와 같은 기존 암호화 기술을 쉽게 해독할 수 있습니다.
해시 함수에 대한 위협으로 컴퓨터는 그로버 알고리즘(Grover's Algorithm)을 사용해 해시 함수를 빠르게 역추적할 수 있습니다.
기존 SHA-256 해시 함수는 컴퓨터에 의해 강도가 절반으로 감소합니다. 해시 기반 보안 기술은 무력화될 위험이 있습니다. 공개 키 암호화에 대한 위협 현재 블록체인에서 사용하는 RSA와 ECC 암호화 방식은 컴퓨터의 쇼어 알고리즘에 의해 몇 초 만에 해독 가능합니다.
비트코인, 이더리움 등 공개 키 암호화를 사용하기 때문에 사용자의 개인 키가 쉽게 노출될 위험이 있습니다. 합의 알고리즘 무력화 위험 작업 증명(Proof of Work) 방식의 블록체인은 복잡한 연산을 통해 거래의 무결성을 검증하지만, 작업 증명 알고리즘을 빠르게 해결하여 합의 과정에 혼란을 일으킬 수 있습니다.
양자 컴퓨팅 보안 위협 해결책
양자 컴퓨팅에 대응하기 위해 산업에서는 새로운 암호화 기술과 시스템을 연구하고 있습니다.
① 해독되지 않는 알고리즘을 개발하는 기술로 대표적인 알고리즘으로는 다음과 같은 방식들이 연구되고 있습니다.
② 난수 생성기(Quantum Random Number Generator, QRNG) QRNG는 양자역학적 원리를 이용하여 예측 불가능한 난수를 생성하는 기술입니다. 기존 난수 생성기보다 훨씬 강력한 보안을 제공하며, 키 생성과 서명 시스템에 적용될 수 있습니다.
③ 블록체인 네트워크 자체를 내성 방식으로 업그레이드하는 연구도 진행 중입니다. 이더리움 2.0: 향후 양자 컴퓨팅 위협에 대비해 새로운 암호화 알고리즘 도입 계획 IBM Hyperledger Fabric: 보안 기반 스마트 계약 시스템 연구
양자 보안 블록체인 연구 사례와 전망
양자 컴퓨팅의 발전은 블록체인 기술에 위협인 동시에 새로운 기회가 될 수 있습니다. 내성 기술 개발로 보안성을 강화하고 활용해 거래 속도와 데이터 처리 효율을 높이는 기술 개발 스마트 계약 자동화와 데이터 검증 기술 강화등이 있습니다. 양자 컴퓨팅은 블록체인 보안에 심각한 위협을 가하지만, 동시에 새로운 기술과 암호화 방식 개발을 촉진하는 계기가 되고 있습니다. 산업은 내성 암호화, 난수 생성, 프로토콜 개선을 통해 대비하고 있습니다. 앞으로 기술이 발전함에 따라, 더 강력하고 안전한 탈중앙화 시스템이 등장할 것입니다.