양자 암호 기술 (정보관리기술사)

양자 암호란

양자 암호는 양자역학 원리로 키를 나누거나, 양자컴퓨터에도 견디는 알고리즘으로 암호를 보호하는 기술이다.

그 방식은 두 가지다. 하나는 양자 키 분배(QKD), 다른 하나는 양자내성암호(PQC)다.

이 영상에서는 두 기술의 원리를 구분하고 함께 비교한다.

양자 키 분배(QKD)의 원리

양자 키 분배는 광자 상태에 키 정보를 실어 보내는 방식이다.

광자를 측정하면 상태가 바뀌는 불확정성 원리를 쓴다. 도청자가 엿보면 오류율이 올라간다.

송수신자는 비교 과정에서 오류율을 확인해 도청 흔적을 잡아낸다.

대표 방식인 BB84는 1984년 제안됐다. 공개된 고전 채널은 인증되어야 한다.

양자내성암호(PQC)의 원리

양자내성암호는 공개키 암호에 복잡한 수학 알고리즘을 적용해 양자컴퓨터 공격에 대응한다.

양자 물리를 쓰지 않고 소프트웨어로 구현하므로 일반 컴퓨터에서 동작한다.

NIST는 2024년 8월 13일 FIPS 203, 204, 205를 최종 공개했다.

QKD와 PQC 비교

두 기술은 같은 목적의 대체재가 아니라 보완재에 가깝다.

QKD는 물리 원리로 도청을 탐지하고 장비가 필요하다. PQC는 수학 난제에 기대고 소프트웨어로 적용한다.

시험에서는 원리, 구현 형태, 도청 탐지 방식을 나란히 적어 비교한다.

한계와 실무 전환

정답은 불확정성 원리다. 측정하면 상태가 바뀌므로 도청 흔적이 오류율로 드러난다.

두 기술 모두 한계가 있다. QKD는 거리와 비용, PQC는 키 크기와 구현 취약점이 문제다.

광섬유 감쇠를 0.2dB/km로 가정하면 100km 구간 손실은 20dB다. 광자는 약 1%만 살아남는다.

그래서 PQC를 먼저 적용하고 고보안 구간에 QKD를 병행하는 혼합 전환이 현실적이다.

정리와 직접 풀기

양자 암호는 QKD와 PQC로 나뉜다. 둘은 보호 원리와 적용 계층이 다르다.

기출에서는 양자 암호의 정의, QKD와 PQC의 원리, 두 기술의 비교를 물었다.

정리하면 QKD는 도청 탐지, PQC는 수학 난제로 방어하며 두 기술은 보완 관계다.