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Jouranl of Information and Security

Quantum Key Distribution System integrated with IPSec

한국과학기술정보연구원, Eun-Joo Lee, IlKwon Sohn, Kyuseok Shim, Wonhyuk Lee

Published Sep 30, 2021• 0 citations
Publisher

Abstract

현존하는 대부분의 인터넷 보안 프로토콜은 소인수분해 문제의 수학적 복잡도에 기초한 고전적인 암호화 알고리즘에 의존하고 있으나, 이러한 고전 알고리즘은 양자 컴퓨터의 공격에 취약하다고 알려져 있다. 최근 양자 컴퓨팅 기술이 비 약적으로 발전하면서 기존 통신의 물리 및 네트워크 계층 보안을 위해 양자키분배 기술을 적용하는 것이 국제적으로 필수적인 과제가 되고 있다. 본 연구에서는 성형 네트워크에 적용하기 위한 plug & play 방식의 양자키분배 장치를 제작 하고, 생성된 양자키를 IPSec의 키 교환 과정에 이용함으로써 기존 IPSec 장치와 연동 실험한 결과를 보고하고자 한다.

DOI
10.33778/kcsa.2021.21.3.003

Related papers

Utilization of IPSec Protocol Applied with Quantum Key Distribution (QKD)

제주대학교 대학원 융합정보보안학협동과정, Jeunghun Park, Jinsu Kim +1 more

양자기술의 발전에 따라 기존의 암호화는 취약점이 될 수 있다. 고전적인 수학적 어려움의 암호화 방식을 양자 키 분배(QKD)로 대체하여 발생할 수 있는 취약점을 보완하여야 한다. Q-IPsec(Quantum-IPsec)은 2021년 한국과학 기술정보연구원에 의해 제안된 개념으로, 양자 환경에서 안전한 키 교환을 위해 적용 가능한 IPsec 시스템을 의미 한다. IPSec의 기능적 장점과 키 교환의 취약점을 양자 키 교환으로 보완한다면 중요한 여러 분야에서 활용이 가 능할 것이다. 양자정보통신 기술과 시장은 진입장벽이 높고 경제⋅사회적 부가가치가 매우 높아 핵심기술 확보를 위해 세계 각국이 치열한 경쟁을 하고 있다. 본 논문에서는 변화와 기대의 양자정보통신 시대에 Q-IPSec을 활용 한 다양한 분야를 알아보고자 한다.

Journal of Convergence Science Technology and Society•Jun 30, 2022•0 citations

양자키분배와 IPSec을 결합한 네트워크 보안 장치 연구

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현존하는 대부분의 인터넷 보안 프로토콜은 소인수분해 문제의 수학적 복잡도에 기초한 고전적인 암호화 알고리즘에 의존하고 있으나, 이러한 고전 알고리즘은 양자 컴퓨터의 공격에 취약하다고 알려져 있다. 최근 양자 컴퓨팅 기술이 비 약적으로 발전하면서 기존 통신의 물리 및 네트워크 계층 보안을 위해 양자키분배 기술을 적용하는 것이 국제적으로 필수적인 과제가 되고 있다. 본 연구에서는 성형 네트워크에 적용하기 위한 plug & play 방식의 양자키분배 장치를 제작 하고, 생성된 양자키를 IPSec의 키 교환 과정에 이용함으로써 기존 IPSec 장치와 연동 실험한 결과를 보고하고자 한다.

융합보안논문지•Sep 1, 2021•0 citations

A Keyword Network Analysis on Trends in Quantum Cryptography Using Domestic Research Reports

Sang-Wook Kang, Sung-Uk Park

양자암호 기술은 기업 기밀이나 국가적 정보를 보호하기 위해 필수적인 역할을 수행하는 기술로 주목받고 있다. 만약 양자 컴퓨터의 발전으로 기존의 암호화 방식이 무효화 된다면, 개인정보 보호를 위해 양자암호 기술이 유일한 대안으로 부상할 가능성이 크다. 이러한 이유로, 해당 기술은 국가적으로도 매우 중요한 사안으로 인식되고 있다. 본 논문에서는 국내 최초로 양자암호에 대한 국내 연구보고서를 대상으로 키워드 네트워크 분석을 하였고 이에 대한 시사점과 향후 연구방향을 제시함으로써 학술적 가치를 지닌다. 빈도분석, 중심성분석, CONCOR분석을 통해 도출된 주요 키워드와 주요 도전과제, 양자암호 기술의 미래에 대해서는 다음과 같이 요약할 수 있다. 첫째, 클라우드 및 블록체인 보안 강화를 위한 양자암호 알고리즘의 경량화 및 안전성 확보, 둘째, 양자암호 통신 시스템의 기술적 구현을 위한 하드웨어 개발과 표준화, 셋째, 광자기반 양자암호 통신에서 보안성과 해킹 방지를 위한 물리적 인프라 강화, 넷째, 국가 인프라와 에너지 관리 시스템의 보안을 위한 양자암호 기술 적용 및 대규모 데이터 처리이다.

Journal of Korea Technology Innovation Society•Apr 30, 2025•0 citations

Comparative Analysis of Quantum Computing Performance Analysis Methods

Duwon Lee, Byung-Soo Choi

양자 컴퓨팅은 양자역학적 특성을 이용한 신개념 컴퓨팅을 의미한다. 양자 컴퓨팅과 관련한 연구개발은 크게 활용기술 개발과 구현 기술 개발로 구분되며, 다양한 활용기술과 구현 기술이 제안되고 있다. 현재까지 다양한 구현 기술이 제안되고 있으나, 실제로 비트 컴퓨팅의 한계를 뛰어넘기 위해서는 다양한 기술적 이슈들이 해결되어야 한다. 이 과정에서 양자 컴퓨팅의 성능에 영향을 끼치는 모든 구성 요소들에 대한 기능적, 성능적 요구 수준을 명확히 분석하는 것이 매우 중요하다. 이에 따라, 양자 컴퓨팅 성능 평가 기술 연구개발도 최근 급격한 관심을 받고 있다. 관련하여 이미 다수의 양자 컴퓨팅 성능 평가 기술이 개발되었으나, 양자 컴퓨팅 시스템의 모든 구성요소 중 일부분을 주로 다루고 있거나 혹은 분석 가능 수준이 제한되는 한계점이 지적되고 있다. 이에 양자 컴퓨팅 성능 평가 기술들을 체계적으로 비교 분석하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 이를 달성하기 위하여 최초로 양자 컴퓨팅 풀 스택 구조 관점에서 분석하는 기술을 적용한다. 다음으로 양자 컴퓨팅 성능 평가 기술들을 양자 컴퓨팅 계산 성능 지표 범위(계산 시간 등)와 도출 능력(분석 시간 등) 측면에서 체계적으로 비교하였다. 결론적으로 본 연구를 통해 양자 컴퓨팅 성능 평가 기술은 아직까지는 풀 스택 구조를 모두 분석하지 못하고 있으며, 분석 기술 측면에서 해결해야 할 기술적 이슈가 많음을 확인하였다. 이를 통해 최종적으로 향후 지향해야 하는 연구개발 방향성을 제시한다.

Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers•Mar 31, 2024•0 citations

양자 정보통신 기술 동향과 시사점

이성용, 정현수

본 고에서는 최근 IT-NT 융합 기술 중 각광받고 있는 양자 정보통신 기술의 기초 이론 및 최신 동향 그리고, 실제적인 시스템 구현을 위한 구성 요소들을 살펴보고자 한다. 양자정보통신 기술은 광자(光子)의 양자역학적 특성에 기반을 둔 기술로서 양자 이론과 밀접한 관련을 가진 기술 분야이다. 일반적으로 양자정보처리 기술은 크게 양자 컴퓨터(quantum computer)와 양자 암호화(quantum cryptography) 기술, 양자 통신(quantum communication) 등으로 구분된다. 양자정보통신의 각 분야 기술이 아직은 기초연구 수준에 있지만 세계적으로 그 중요성을 인식하고 대규모 투자를 아끼지 않는 분야이기 때문에, 이 분야에 대한 투자를 소홀히 하면 기술 종속 또는 기술 후진국으로 전락할 수도 있다. 그러므로, 본 고에서는 외국의 기술 발전 추세에 대처하고 자체적인 관련 기반 기술을 확보하기 위한 기초 이론과 기술 동향에 대해 간략히 살펴보기로 한다.

전자통신동향분석 = Electronics and telecommunications trends•Dec 1, 2002•0 citations

Integrated Data Structure for Quantum Key Management in Quantum Cryptographic Network

남서울대학교 컴퓨터소프트웨어학과 교수, Hyuncheol Kim

양자 역학을 기반으로 하는 양자암호통신에서는 각각의 정보를 개별적인 광자에 실어 전송하기 때문에 일부만 도청하는 것이 기본적으로 불가능하며, 침입자가 광자를 불법적으로 가로채 수신자에게 재전송을 하여도 양자 복제 불가능성원리에 의해 같은 정보를 광자에 실어 보내는 것이 불가능하다. 한편 네트워크 기반 다양한 서비스의 폭발적 증대와 함께 해당 서비스의 보안성 보장이 필수적으로 요구되면서 양자암호 통신망의 구축 및 관련 서비스가 다양한 형태로 추진되고 있다. 그러나 양자키 분배(QKD: Quantum Key Distribution) 기술의 발전과는 별개로 이를 활용한 네트워크 구축및 다양한 양자암호 기반 서비스 제공 방안에 관해서는 많은 연구가 필요한 상태이다. 본 논문에서는 양자암호 장치를기반으로, 다양한 양자암호 통신망 장비 간에 양자키를 전달하고 암호화된 전송환경 구현을 위한 통합 데이터 구조를제안하였다.

Jouranl of Information and Security•Mar 31, 2021•0 citations
현존하는 대부분의 인터넷 보안 프로토콜은 소인수분해 문제의 수학적 복잡도에 기초한 고전적인 암호화 알고리즘에 의존하고 있으나, 이러한 고전 알고리즘은 양자 컴퓨터의 공격에 취약하다고 알려져 있다. 최근 양자 컴퓨팅 기술이 비 약적으로 발전하면서 기존 통신의 물리 및 네트워크 계층 보안을 위해 양자키분배 기술을 적용하는 것이 국제적으로 필수적인 과제가 되고 있다. 본 연구에서는 성형 네트워크에 적용하기 위한 plug & play 방식의 양자키분배 장치를 제작 하고, 생성된 양자키를 IPSec의 키 교환 과정에 이용함으로써 기존 IPSec 장치와 연동 실험한 결과를 보고하고자 한다.
양자기술의 발전에 따라 기존의 암호화는 취약점이 될 수 있다. 고전적인 수학적 어려움의 암호화 방식을 양자 키 분배(QKD)로 대체하여 발생할 수 있는 취약점을 보완하여야 한다. Q-IPsec(Quantum-IPsec)은 2021년 한국과학 기술정보연구원에 의해 제안된 개념으로, 양자 환경에서 안전한 키 교환을 위해 적용 가능한 IPsec 시스템을 의미 한다. IPSec의 기능적 장점과 키 교환의 취약점을 양자 키 교환으로 보완한다면 중요한 여러 분야에서 활용이 가 능할 것이다. 양자정보통신 기술과 시장은 진입장벽이 높고 경제⋅사회적 부가가치가 매우 높아 핵심기술 확보를 위해 세계 각국이 치열한 경쟁을 하고 있다. 본 논문에서는 변화와 기대의 양자정보통신 시대에 Q-IPSec을 활용 한 다양한 분야를 알아보고자 한다.
현존하는 대부분의 인터넷 보안 프로토콜은 소인수분해 문제의 수학적 복잡도에 기초한 고전적인 암호화 알고리즘에 의존하고 있으나, 이러한 고전 알고리즘은 양자 컴퓨터의 공격에 취약하다고 알려져 있다. 최근 양자 컴퓨팅 기술이 비 약적으로 발전하면서 기존 통신의 물리 및 네트워크 계층 보안을 위해 양자키분배 기술을 적용하는 것이 국제적으로 필수적인 과제가 되고 있다. 본 연구에서는 성형 네트워크에 적용하기 위한 plug & play 방식의 양자키분배 장치를 제작 하고, 생성된 양자키를 IPSec의 키 교환 과정에 이용함으로써 기존 IPSec 장치와 연동 실험한 결과를 보고하고자 한다.
양자암호 기술은 기업 기밀이나 국가적 정보를 보호하기 위해 필수적인 역할을 수행하는 기술로 주목받고 있다. 만약 양자 컴퓨터의 발전으로 기존의 암호화 방식이 무효화 된다면, 개인정보 보호를 위해 양자암호 기술이 유일한 대안으로 부상할 가능성이 크다. 이러한 이유로, 해당 기술은 국가적으로도 매우 중요한 사안으로 인식되고 있다. 본 논문에서는 국내 최초로 양자암호에 대한 국내 연구보고서를 대상으로 키워드 네트워크 분석을 하였고 이에 대한 시사점과 향후 연구방향을 제시함으로써 학술적 가치를 지닌다. 빈도분석, 중심성분석, CONCOR분석을 통해 도출된 주요 키워드와 주요 도전과제, 양자암호 기술의 미래에 대해서는 다음과 같이 요약할 수 있다. 첫째, 클라우드 및 블록체인 보안 강화를 위한 양자암호 알고리즘의 경량화 및 안전성 확보, 둘째, 양자암호 통신 시스템의 기술적 구현을 위한 하드웨어 개발과 표준화, 셋째, 광자기반 양자암호 통신에서 보안성과 해킹 방지를 위한 물리적 인프라 강화, 넷째, 국가 인프라와 에너지 관리 시스템의 보안을 위한 양자암호 기술 적용 및 대규모 데이터 처리이다.
양자 컴퓨팅은 양자역학적 특성을 이용한 신개념 컴퓨팅을 의미한다. 양자 컴퓨팅과 관련한 연구개발은 크게 활용기술 개발과 구현 기술 개발로 구분되며, 다양한 활용기술과 구현 기술이 제안되고 있다. 현재까지 다양한 구현 기술이 제안되고 있으나, 실제로 비트 컴퓨팅의 한계를 뛰어넘기 위해서는 다양한 기술적 이슈들이 해결되어야 한다. 이 과정에서 양자 컴퓨팅의 성능에 영향을 끼치는 모든 구성 요소들에 대한 기능적, 성능적 요구 수준을 명확히 분석하는 것이 매우 중요하다. 이에 따라, 양자 컴퓨팅 성능 평가 기술 연구개발도 최근 급격한 관심을 받고 있다. 관련하여 이미 다수의 양자 컴퓨팅 성능 평가 기술이 개발되었으나, 양자 컴퓨팅 시스템의 모든 구성요소 중 일부분을 주로 다루고 있거나 혹은 분석 가능 수준이 제한되는 한계점이 지적되고 있다. 이에 양자 컴퓨팅 성능 평가 기술들을 체계적으로 비교 분석하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 이를 달성하기 위하여 최초로 양자 컴퓨팅 풀 스택 구조 관점에서 분석하는 기술을 적용한다. 다음으로 양자 컴퓨팅 성능 평가 기술들을 양자 컴퓨팅 계산 성능 지표 범위(계산 시간 등)와 도출 능력(분석 시간 등) 측면에서 체계적으로 비교하였다. 결론적으로 본 연구를 통해 양자 컴퓨팅 성능 평가 기술은 아직까지는 풀 스택 구조를 모두 분석하지 못하고 있으며, 분석 기술 측면에서 해결해야 할 기술적 이슈가 많음을 확인하였다. 이를 통해 최종적으로 향후 지향해야 하는 연구개발 방향성을 제시한다.
본 고에서는 최근 IT-NT 융합 기술 중 각광받고 있는 양자 정보통신 기술의 기초 이론 및 최신 동향 그리고, 실제적인 시스템 구현을 위한 구성 요소들을 살펴보고자 한다. 양자정보통신 기술은 광자(光子)의 양자역학적 특성에 기반을 둔 기술로서 양자 이론과 밀접한 관련을 가진 기술 분야이다. 일반적으로 양자정보처리 기술은 크게 양자 컴퓨터(quantum computer)와 양자 암호화(quantum cryptography) 기술, 양자 통신(quantum communication) 등으로 구분된다. 양자정보통신의 각 분야 기술이 아직은 기초연구 수준에 있지만 세계적으로 그 중요성을 인식하고 대규모 투자를 아끼지 않는 분야이기 때문에, 이 분야에 대한 투자를 소홀히 하면 기술 종속 또는 기술 후진국으로 전락할 수도 있다. 그러므로, 본 고에서는 외국의 기술 발전 추세에 대처하고 자체적인 관련 기반 기술을 확보하기 위한 기초 이론과 기술 동향에 대해 간략히 살펴보기로 한다.
양자 역학을 기반으로 하는 양자암호통신에서는 각각의 정보를 개별적인 광자에 실어 전송하기 때문에 일부만 도청하는 것이 기본적으로 불가능하며, 침입자가 광자를 불법적으로 가로채 수신자에게 재전송을 하여도 양자 복제 불가능성원리에 의해 같은 정보를 광자에 실어 보내는 것이 불가능하다. 한편 네트워크 기반 다양한 서비스의 폭발적 증대와 함께 해당 서비스의 보안성 보장이 필수적으로 요구되면서 양자암호 통신망의 구축 및 관련 서비스가 다양한 형태로 추진되고 있다. 그러나 양자키 분배(QKD: Quantum Key Distribution) 기술의 발전과는 별개로 이를 활용한 네트워크 구축및 다양한 양자암호 기반 서비스 제공 방안에 관해서는 많은 연구가 필요한 상태이다. 본 논문에서는 양자암호 장치를기반으로, 다양한 양자암호 통신망 장비 간에 양자키를 전달하고 암호화된 전송환경 구현을 위한 통합 데이터 구조를제안하였다.