양자암호통신과 정보보안의 미래

소광섭

Eunsung Choi, Jinseok Choi

본 논문에서는 다수의 도청자가 존재하는 현실적인 통신 환경에서 송신기가 부분적인 채널 상태 정보(CSIT)만을 아는 제약 조건 하에 물리 계층 보안을 강화하는 새로운 프레임워크를 제안한다. 제안하는 기법은 보안 프리코더와 인공 잡음(AN) 공분산 행렬의 통합 최적화를 통해 합 보안율을 극대화하는 것을 목표로 한다. 부분 CSIT를 활용하기 위해, 먼저 에르고딕 채널 용량을 근사하고 이를 통해 다루기 어려운 비볼록 최적화 문제를 해석적으로 다루기 용이한 비선형 고유값 문제(NEP)로 재구성한다. 이 구조를 기반으로, GPI 기법을 사용하여 프리코더와 AN을 공동으로 최적화함으로써 비공모 및 공모 환경에서 우수한 정상점을 계산하는 효율적인 알고리즘을 개발한다. 시뮬레이션을 통해 제안된 기법의 우수한 성능을 검증하며, 미래 무선 네트워크를 위한 실용적인 보안 솔루션이 될 수 있음을 입증한다.

Sang-Wook Han, 박병권, 김용수 +1 more

본고에서는 차세대 보안통신기술인 양자암호통신에 대해 기술한다. 양자암호통신은 양자키분배와 암호통신으로 이루어지는데 양자키분배란 양자역학적 원리에 의해 비밀키를 송/수신자가 절대 안전하게 나누어 갖는 방법을 일컫는다. 나누어진 비밀키를 이용하여 현대암호 기법을 이용한 암호통신을 수행하면 도청으로부터 절대 안전한 보안통신 구현이 완성된다. 해외에서는 양자암호통신의 가능성과 중요성을 인식하고 집중적인 투자를 통해 연구개발을 진행하고 있으나 아직까지 국내에서는 체계적인 연구개발 활동이 미약한 상황이다. KIST는 2013년 25km 떨어진 송/수신자가 비밀키를 나누어가질 수 있는 BB84 양자키분배 프로토콜 기반 시스템 하드웨어를 구현하여 해외학회에 전시 및 시연 했다. 추후 현대암호와의 융합연구 병행 기술개발을 추진한다면 조기에 양자암호통신 실용화가 가능할 것이라 기대된다. 절대 안전한 차세대 보안통신의 실현은 직접적으로는 국가적인 보안통신망의 확보를 가능하게 하고 간접적으로는 미래 초연결사회에서 활발한 지식 정보 교류를 가능하게 하여 새로운 사회·문화적 변화를 이끌어 내는 기반 기술이 될 것으로 기대한다.

박상언, 조혁, 권택용 +2 more

장회익

최중선, 고해신, 최병석 +2 more

본고에서는 미래 초고신뢰 및 최고 등급 보안 통신을 제공할 수 있는 양자암호통신 기술에서 집적화칩 형태의 양자키분배 송신부와 수신부 부품 및 모듈에 관한 최신 연구동향과 한국전자통신연구원(ETRI)에서 개발된 무선 양자암호통신을 위한 편광 부호화/복호화 집적화칩 및 모듈 기술 내용에 대해 기술한다. 양자암호통신 기술은 그 동안 시연 및 상용 시스템 개발이 진행되는 등 빠르게 발전하고 있다. 또한, 세계 각국은 2000년대 중반 이후로부터 협력을 통하거나 또는 독자적으로인 테스트베드 시스템 개발, 네트워크 구축 및 확장을 진행하고 있다. 이러한 발전에도 불구하고 양자암호통신 기술은 아직 널리 사용되지 않고 있으며 이는 범용적으로 사용되기 위한 주요 요구사항인 저가화, 소형화, 고성능, 대량 생산 가능한 기술 등이 아직 미비하기 때문이다. 이러한 요구조건을 만족할 수 있는 기술은 기존의 고가의 개별 벌크 광학 부품을 사용하지 않고 새로운 집적화칩 형태의 부품, 집적화 모듈 및 시스템을 개발하는 것이다. 본고에서는 유선과 무선 양자암호통신에서 집적화칩 및 부품과 집적화칩 기반 양자암호통신 송수신부 모듈 기술에 대한 최신 동향을 분석한다. 또한, 최근 한국전자통신연구원에서 연구된 무선 양자암호통신을 위해서 최초 제작된 평판형 광도파로 기반 4 ´ 1 편광부호화/복호화 칩 및 편광부호화칩을 이용한 무선 양자키분배기술에 대해서 소개한다.