블록체인을 이해하기 위한 배경지식 - 암호기술

 

미래의 블록체인은 어떤 기술을 통해 구현하게 될까?

어떤 암호기술을 통해 보안성을 얻을까??

 

알아보자

물론 진짜 사용될 지는 모르겠지만.. 미래는 모르는 것

 

 

 

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링 서명, Ring Signature라는 것이 있다.

 

2001년에 처음 등장했다고 하는데

"신원을 밝히지 않고 내부 고발할 때 최적인 기술"이라고 한다.

++ Ring 토폴로지 같은 것들이 많이 쓰이는 것 같다. 

 

즉, 서명자가 그룹의 한 명인 것은 알지만 누구인지 특정되지 않는다는 점에서 좋다.

 

블록체인에서도 암호화폐를 보낸 사람의 익명으로 사용할 수 있겠지?

-> 때문에 돈세탁에 악용될 수도 있긴함.

 

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암호화한 데이터를 복호화하지 않고 각종 데이터 연산에 사용할 수 있을까???

 

이러한 데이터 연산을 은닉, Concealement라고 부르면서 현재 개발이 활발하게 진행되고 있는 분야이다.

++ 금융 거래 등의 영업 비밀을 보호하는 기술이라고 한다.

 

블록체인에서는 현재 에니그마, Enimga 라는 프로젝트가 있다

++ ??? 튜링??? 

 

즉, 완전 동형 암호, Fully Homomorphic Encryption 이라는 기술을 이용해

거래 데이터를 암호화한 상태로 연산하는 스마트 계약을 구현할 수 있다.

 

** 완전 동형 암호란 임의의 연산을 무한히 할 수 있음을 뜻한다.

 

 

현재 일본에서는 은닉 연산 분야 연구를 활발히 진행 중이다.

 

 

 

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현재 전자 서명에는 디지털 서명 알고리즘,DSA 나 타원 곡선 디지털 서명 알고리즘을 사용한다.

하지만 최근 양방향 통신 없이 개인을 인증하는 "슈노르 서명, Schnorr Signature"가 주목받고 있다.

 

블록체인에서

예를 들면 어떤 사람이 여러 주소에 있는 암호화폐를 모아서 보낼 때 한 번의 서명만해도 된다는 것이다.

이는 저장공간을 25%정도 효율적으로 관리 가능하게 해서 많은 문제를 해결할 수 있을 것이라 기대하고 있다.

 

 

다른 예를 들어보자

송신자는 슈노르 서명 알고리즘을 적용해 연산한 결과를 거래 데이터에 포함한다.

그리고 이 거래 데이터를 QR코드와 같은 형태로 상대방에게 보여준다.

그럼 수신자는 네트워크에 송신자의 개인 인증을 요청하거나 다시 데이터를 전송할 필요 없이 거래 데이터를 검증할 수 있다.

 

즉, 슈노르 서명으로 인터넷 연결 없이 QR코드와 NFC, 블루투스 등으로 상호 간에 송금이 가능하다는 이야기다.

 

** 코로나로 인해 우리나라에서 진행하고 있는 현재 각 매장에 QR코드를 찍어 본인임을 증명하는 것과 같은 원리다.

다만 우리나라는 본인 증명말고도 시간도 갱신되어야하기 때문에 QR코드가 항상 바뀐다 ㅎ

 

 

많은 서명을 하나로 통합하여 간단 전자 서명으로 바꾸는 슈노르 서명은

다중 서명 방식을 이용하는 거래에서 커다란 장점을 가지고 데이터 용량을 줄일 수 있어서

비트코인 등에서 문제로 지적되는 확장성 문제를 해결할 수도 있는 방안으로 기대받고 있다.

 

 

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해독이 불가능한 암호는 푸는 법을 몰라서가 아니라 시간이 엄청나게 걸리기 때문이라고 했다.

하지만 양자 컴퓨터는 현재 사용하고 있는 컴퓨터의 수만..수십만 배의 속도를 가질 수 있다고 하기 때문에

현재로써 100만년 걸리던 것을 몇시간 내에 풀어낼 수 있을지 모른다.

 

때문에 우리가 기존에 쓰고 있는 암호체계들이 다 무슨소용인가? 라고 생각할 수 있다.

예를 들어 블록체인에서 타원 곡선 디지털 서명 알고리즘 같은 공개 키 암호를 기반에 둔 기술에서

문제가 발생할 수 있다고 예측하는 사람들이 있다.

 

하지만  양자 후 암호, Post Quantum Cryptography 라는 기술을 연구하고 있다.

-> 기존 암호 체계의 약점을 보완하기 위한 기술

-> 양자로 풀 수 있으면 양자로 암호화도 가능하다는 원리겠지..?

-> 양자 컴퓨터가 더 좋아지면 양자 후 암호 기술도 발전시켜야 안전하겠지?

 

은닉 계산 분야에서 이용하는 격자 기반 암호, Lattice Based Cryptography나

양자 컴퓨터라도 해독하기 어려움 해시를 전자 서명에 이용한 램포트 서명, Lamport Signature 등이

위와 같은 기술에 해당된다.

 

아직까지는..

양자 후 암호는 많은 시간이 소요되고 용량이 큰 데이터를 다루는 형태라 실용화까지는 기술이 더 필요하다.

 

 

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그렇다면 과연 양자컴퓨터가 출현했을 때, 양자컴퓨터가 상용화되었을 때

블록체인은 그때도 가치를 가질 수 있을까?

 

우리가 암호화 할 때 소인수분해나 이산대수를 이용하는데 과연 양자컴퓨터가 얼마나 빠르게 풀 수 있을까?

실제로 양자컴퓨터라면 위와 같은 문제는 간단하게 풀 수 있다.

즉, 공개 키 암호 시스템은 더 이상 암호라고 보기 어렵게 된다. 

다시 말해서 암호 키를 교환해 전자 서명하는 기술의 안전성을 보장하지 못하기 때문에

블록체인에서는 거래 검증의 신뢰성에서 문제가 생긴다.

 

다만 양자컴퓨터에 강인한 해시 알고리즘 같은 경우 변조 가능성이 낮다고 한다.

블록체인이라면 해시 체인의 구조 변조 가능성과 작업 증명 기반 비잔티움 장애 허용 기반합의 알고리즘의 안전성은 낮아지지 않는다고 예측하고 있다.

 

**현재 양자 후 암호 기술을 적용한 공개 키 암호, 전자 서명, 키 교환 알고리즘을 공모하고 있으며 심사가 진행 중에 있다.

심사가 끝난 후에 암호 표준이 정해질 것이다.

 

 

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양자 컴퓨터는 과연 언제 일반인에게까지 내려올 것인가?

궁금하긴하다.