[E·R·C] 차세대 보안 기술, ‘양자암호통신’ 쉽게 이해하기

궁극의 보안통신기술, 도청·해킹 불가능, 해킹 원천 차단, 무적 방패, ······.  이 말들은 우리나라 언론 매체들이 ‘이것’을 소개하며 사용했던 수식어들입니다. 과연 ‘이것’의 정체는 무엇일까요?! 정답은 바로 ‘양자암호통신(Quantum Cryptography and Communications)’입니다.

명칭 자체에서 느껴지는 까닭 모를 전문가스러움(?)과 과학스러움(?) 탓인지, 왠지 우리 일상과는 동떨어진 것만 같습니다. 하지만, 아니죠. 우리 일상과 몹시 밀접하게 연결된답니다. 지금부터 그 이유를 알려드릴게요~

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핵심은 바로 ‘양자’

양자암호통신의 핵심은 ‘양자(量子, quantum)’입니다. 우선, 국어사전에서 이 단어를 찾아보도록 하죠. ‘그 이상 더 나눌 수 없는, 물질의 최소량의 단위.’라는 사전적 정의가 나오는군요. 쪼개고 쪼개고 쪼개서 더 이상 쪼개지지 않는 극도로 작은 상태, 즉 나노(nano) 상태란 뜻이죠.

1나노미터(1/10억미터)짜리 물질들의 역학 관계를 파악하고 움직임을 관리하기! 이것이 바로 오늘날 각광받는 ‘양자 기술’의 주된 내용입니다.

양자 기술이란 ‘더 이상 쪼개지지 않는 최소 단위의 물질’, ‘나노 단위의 물질’을 다루는 것!

그렇다면 이제, 이 양자 기술이 어떻게 보안 영역과 연결되는지 알아봐야겠죠? 앞서 살펴본 ‘양자’에 이어, 두 번째로 이해해야 할 것이 ‘암호화 통신’입니다. 말 그대로 통신 과정을 암호화한다는 의미예요.

여러분, 평소에 웹 서핑 많이 하시죠? 즐겨 찾기 목록의 다양한 웹페이지, 온라인 스토어 등등에 자주 방문하실 것 같은데요. 즉, 여러분은 그만큼 ‘통신’을 하고 있는 셈이에요. 사이트에 ‘접속’했다는 건 네트워크를 통했단 뜻이고, ‘네트워크를 통해 사이트에 접속’했다는 건 해당 사이트와 ‘통신’했단 뜻이죠. 

전화를 걸고 받을 때를 생각해보죠. 누군가와 통화한다는 건 발신자/수신자가 서로 신호를 주고받으며 소통하는 일이잖아요. 그래서 전화를 걸면 ‘신호음’이란 걸 듣게 되고요.

네트워크 통신엔 비록 ‘뚜~~’ 하는 신호음은 없지만, 사이트 URL을 입력하고 상세 페이지를 클릭하는 모든 행위는 일종의 ‘전화 걸기’와 같은 맥락입니다. 전화를 걸었는데 신호음만 오래 들린다? 상대가 내 전화(신호)를 안 받은 거죠. 사이트 메뉴를 눌렀는데 버퍼링이 오래 걸린다? 해당 페이지가 내 클릭(신호)을 안 받은 거죠. 통화와 통신이 이루어지지 않은 겁니다.

 

모든 종류의 통신은 발신자(caller, sender)와 수신자(receiver)의 ‘신호 주고받기’로 이루어집니다.

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초연결 시대, 양자암호로 통신해야 할 이유

‘사이트에 접속했다 = 사이트와 통신했다’라는 점을 알아봤습니다. 즉, 내가 어떤 사이트에 접속했다면 나의 신호가 그 사이트에 전달된 거예요. 내 통신정보가 넘어가는 겁니다. 만약 이 정보가 해커에 의해 인터셉트(?)된다면? 나의 사이트 방문 기록, 사이트 회원 가입 시 입력했던 데이터 등등이 유출되는 거죠.

이를 방지하기 위해 존재하는 것이 바로 ‘암호화 통신’입니다. 쉽게 말해, 내 통신정보를 암호화(encryption)하는 거죠. 해커들의 인터셉트가 불가능하도록 말입니다. 암호화 통신이 적용된 사이트들의 주소는 http가 아니라 https로 시작합니다.

그런데요, 해커들은 암호 해독(decryption)도 합니다. 제아무리 사용자의 통신정보를 암호화한들, 그 암호가 풀려버린다면 무용지물이겠죠. 자, 바로 이 지점에서 ‘양자암호통신’이 필요하게 되는 겁니다. 앞서 양자란 ‘더 이상 쪼갤 수 없는’ 상태를 의미한다고 말씀드렸죠. 그렇습니다. 양자암호통신이란, 거칠게 설명하면 암호화 체계를 나노 단위로 만드는 기술이에요. 

이런 일을 막기 위해 양자암호통신 기술이 필요합니다

예를 들어, 번호키로 보호된 금고가 있다고 가정해보죠. 도둑이 이 금고를 훔쳤습니다. 이때 만약, 번호키가 10억 분의 1 단위의 초미세 상태로 이루어졌다면 어떨까요? 도둑이 번호판을 살짝 건들기만 해도 번호키는 고장나고 말 겁니다. 왜냐, 나노 구조는 너무나 예민하거든요. 도둑이 양자물리학자가 아닌 이상, 이 극도로 예민한 나노 단위의 물질(금고 번호키)을 제어할 리 만무합니다.

양자암호통신에서 위 예의 ‘번호키’에 해당하는 것이 ‘양자 암호 키(Quantum Key)’입니다. 이를 통신정보 송신자/수신자에게 나눠주는 기술을 ‘양자 암호 키 분배(QKD, Quantum Key Distribution)’라 합니다. ‘손 대면 톡~ 하고 터질 것만 같은~’ 양자 암호 키의 온전한 건네주기/건네받기를 위한 기술이죠. 그래서 이 QKD는 양자암호통신의 핵심 기술이라 불리죠.

 

질적으로나 양적으로나 기존의 ‘연결’을 초월하는 ‘초연결’ 시대.
통신정보 보안을 위해 양자암호통신이 주목받고 있습니다.

IT 업계에선 오늘날 우리 사회를 ‘초연결 시대’라 말하는데요. 그만큼 연결의 가짓수와 깊이가 기존의 방식을 ‘초월’한다는 의미입니다. 그만큼, 어마어마한 통신정보가 오고가리라는 뜻이기도 하고요. 자연히 통신정보 보안 이슈가 커지겠죠? 양자암호통신이 주목받는 이유입니다.