현재 국제 표준 공개키 암호는 RSA와 ECDSA로 알려졌다. 해당 암호 안전성은 소인수분해와 이산대수의 문제에 기반을 두고 있다. 이 난제들은 양자 컴퓨터 개발이 완료되면 쇼어 알고리즘에 의해 실시간 해동이 가능해져 사용할 수 없게 된다. 쇼어 알고리즘은 양자 컴퓨터에서 소인수분해와 이산대수 문제를 실시간에 풀어주는 양자 알고리즘을 일컫는다. 

이러한 특성은 인터넷 쇼핑, 뱅킹 등 전자상거래와 암호 통신이 더이상 안전하지 않다는 것을 의미한다. 양자 컴퓨터 시대에선 유효하지 않아, 이에 대응할 수 있는 암호로 교체가 필요한 상황이다. 

수리연 연구진은 양자내성암호를 개발했다. 다변수 이차식 시스템의 해를 구하는 난제에 기반을 둔 공개키 암호알고리즘으로 양자컴퓨터를 이용한 공격에도 안전하게 설계했다.

이번에 개발한 암호 알고리즘은 다변수 이차식 연립방적식의 해를 구할 수 없으면 사용자의 전자서명 값을 위조할 수 없도록 설계됐다. 이에 따라 쇼어 알고리즘이 일어나지 않고, 양자컴퓨터 공격에 대한 안전성을 보장받을 수 있다. 

연구진은 공개키 암호 속도 역시 8-비트 CPU의 기기에서 국제표준 대비 30배 이상 빨라졌다고 밝혔다. 경량기기에서 속도가 현저히 느린 국제표준 공개키 암호의 기술적 한계를 극복해 리소스가 제한된 사물인터넷(IoT) 경량기기에 고속 구현이 가능하게 됐다. 또 국제 표준 공개키 암호뿐 아니라 다른 난제 기반 양자내성 암호보다도 속도가 빠른 결과를 확인했다. 

이번 연구 결과는 해외에 의존하던 기술을 국산화시켰다는 의미도 지닌다. 그간 공개키 암호는 거의 외산 암호에 의존하고 있는 상황이다. 이번 연구를 통해 인증, 무결성, 부인방지 기능을 제공하는 우수 국산 공개키 암호 원천기술을 확보한 것이다. 

연구진이 개발한 암호 알고리즘은 향후 자율주행차, 무인비행체, 착용형 스마트 기기, 스마트 제조 등 다양한 환경에서 활용 가능할 전망이다. 또 현재 블록체인에서 사용하는 국제 표준 전자서명인 ECDSA를 대체할 양자내성 블록체인 셜계도 가능할 것으로 기대된다. 

심경아 수리연 암호기술연구팀장은 "이번 연구를 통해 개발된 암호알고리즘의 국내 표준화를 추진해 외산 암호에 대한 의존율을 낮췄다"면서 "나아가 양자 컴퓨터 시대를 대비한 국산 암호의 세계화를 달성할 수 있도록 후속 연구를 진행할 예정"이라고 말했다. 

이번 연구 결과는 국제 학술지 IEEE 사물인터넷 저널 4월호에 '8-비트 사물인터넷 기기에서 구속 구현이 가능한 전자서명 알고리즘'(A High-Speed Public-Key Signature Scheme for 8-b IoT-Constrained Devices) 제목으로 게재됐다.