비트코인에는 다양한 암호기술이 사용됩니다. 양자 컴퓨팅의 발전은 비트코인 암호기술 및 현재의 암호 시스템, 특히 공개 키 암호화와 관련된 암호화 기술에 중대한 영향을 미칠 수 있습니다. 그러나 SHA-256과 같은 해시 함수의 경우, 양자 컴퓨팅이 미치는 영향은 공개 키 암호 시스템에 비해 상대적으로 덜 심각할 수 있습니다.
비트코인 주소 만들기, Sha256 비밀키 만드는 법 | 공개키 니모닉 이해하기
비트코인 암호 기술
블록체인에서 사용하는 암호화는 블록체인 기술의 핵심 요소 중 하나로, 거래의 보안성과 무결성을 보장합니다. 여기서 사용되는 주요 암호화 기술에는 다음과 같은 것들이 있습니다.
- 해시 함수: 블록체인에서는 해시 함수를 사용하여 거래 데이터를 고정된 길이의 해시값으로 변환합니다. 이 과정은 블록 내의 모든 거래를 요약하고, 블록들을 서로 연결하는 데 사용됩니다. 해시 함수는 단방향 함수로서, 해시값으로부터 원본 데이터를 복구하는 것이 계산상 불가능합니다. 대표적인 해시 함수로는 SHA-256이 있습니다.
- 공개 키 암호화 (비대칭 암호화): 사용자는 공개 키와 개인 키라는 두 가지 키를 가지고 있습니다. 공개 키는 다른 사람과 공유되어 거래를 암호화하는 데 사용되며, 개인 키는 해당 거래의 디지털 서명을 생성하고 검증하는 데 사용됩니다. 이 시스템은 거래의 안전성을 보장하며, 전송된 데이터의 무결성과 송신자의 인증을 가능하게 합니다.
- 디지털 서명: 블록체인 거래에는 송신자의 개인 키로 생성된 디지털 서명이 포함됩니다. 이 서명은 거래의 무결성을 증명하고, 송신자가 거래에 대한 책임을 인정한다는 것을 보여줍니다. 디지털 서명은 공개 키를 사용하여 누구나 검증할 수 있으며, 이는 거래가 변경되지 않았음을 보장합니다.
- 증명 작업 (Proof of Work) 및 증명 지분 (Proof of Stake): 이들은 블록체인 네트워크 내에서의 합의 메커니즘에 관련된 암호화 기술이며, 새로운 블록의 생성과 블록체인의 유효성을 보장하는 데 사용됩니다. 이는 직접적인 암호화 기술은 아니지만, 블록체인의 보안과 무결성을 유지하는 데 필수적인 역할을 합니다.
이러한 암호화 기술들은 블록체인을 안전하게 유지하고, 사용자의 거래가 개인적이며 변경할 수 없도록 보장하는 데 중요한 역할을 합니다.
양자 컴퓨팅 위협
- 공개 키 암호화: 양자 컴퓨터는 숀의 알고리즘(Shor’s Algorithm)을 사용하여 공개 키 암호화 기술을 기반으로 하는 암호 시스템(예: RSA, ECC)을 무력화할 수 있습니다. 이 알고리즘은 양자 컴퓨터에서 실행될 경우, 현재 안전하다고 여겨지는 큰 수의 소인수분해와 타원 곡선 로그 문제를 다항 시간 내에 풀 수 있게 합니다. 이는 많은 현재 암호화 기술이 기반하고 있는 수학적 어려움을 극복할 수 있음을 의미합니다.
- 해시 함수: 해시 함수의 안전성에 대해서는, 그로버의 알고리즘(Grover’s Algorithm)이 양자 컴퓨터에서 실행될 경우 해시 함수의 충돌 저항성을 줄일 수 있다고 알려져 있습니다. 그로버의 알고리즘은 양자 컴퓨터를 사용하여 해시 함수의 충돌을 찾는 데 필요한 시간을 제곱근으로 줄일 수 있습니다. 예를 들어, SHA-256의 경우 충돌을 찾는 데 필요한 시간이 2^256에서 2^128로 줄어들 수 있습니다. 그러나 이는 여전히 상당한 계산 능력을 요구하며, SHA-256을 실용적으로 안전하지 않게 만들 정도로 충분하지는 않습니다.
양자 컴퓨터 해킹 대응책
양자 컴퓨팅에 대응하기 위한 노력이 진행되고 있으며, 이에는 양자 내성 암호(Quantum-Resistant Cryptography 또는 Post-Quantum Cryptography)의 개발이 포함됩니다. 이러한 암호 기술은 양자 컴퓨터의 공격에도 견딜 수 있도록 설계되었습니다. 여러 후보 알고리즘이 연구되고 있으며, 일부는 이미 상당한 진전을 보이고 있습니다.
암호기술의 진화 사례
SHA-1은 SHA 시리즈의 이전 버전으로, 160비트(20바이트) 길이의 해시를 생성합니다. SHA-1은 비트코인에 사용된 적이 없으며, 보안상의 취약점으로 인해 점점 더 사용이 권장되지 않는 추세입니다. 예를 들어, SHA-1은 충돌 공격에 대해 취약하다는 것이 밝혀졌으며, 이는 두 개의 다른 입력이 동일한 해시 값을 생성할 수 있음을 의미합니다.
실제 두 개의 서로다른 문서가 같은 sha-1 해쉬값을 갖는 경우가 생긴다는 것입니다. 이렇게 해쉬값이 충돌하는 것에 대한 사례를 https://shattered.io 에서 볼 수 있습니다
이러한 취약성으로 인해, 보다 안전한 해시 함수인 SHA-256이 널리 사용되고 있습니다.
이렇듯 컴퓨팅 파워의 증가에 따라 기존의 암호기술이 무력화 되는 경우가 있습니다. SHA-1에서 Sha256으로 발전한 것과 같이 암호기술도 시대에 따라 발전하게 됩니다. 암호기술은 알고리즘이 공개되어 많은 사람들의 검증을 받습니다. 이를 통해 안전한 암호 알고리즘이 만들어지게 됩니다.
결론적으로, 양자 컴퓨팅의 발전은 SHA-256과 같은 해시 함수의 안전성에 영향을 미칠 수 있지만, 현재 기술 수준에서는 이러한 해시 함수가 즉시 무효화될 위험은 낮습니다. 그럼에도 불구하고, 양자 컴퓨팅 기술의 발전에 따라 암호화 기술도 계속해서 발전하고 적응해야 할 필요가 있습니다.