양자 컴퓨팅의 부상과 암호화폐에 미치는 영향
양자 컴퓨팅은 기존의 컴퓨터가 해결할 수 없는 복잡한 문제를 풀 수 있는 기술로 주목받고 있습니다. 이러한 기술의 발전은 암호화폐 프로토콜에 심각한 위협을 줄 수 있습니다. 특히 ECDSA와 같은 널리 사용되는 암호 알고리즘이 양자 컴퓨터에 의해 쉽게 깨질 가능성이 있습니다.
- 2022년 IBM과 Google은 자사의 양자 컴퓨터가 수백 개의 큐비트를 사용해 전통적인 슈퍼컴퓨터를 능가할 수 있는 시연을 성공하였다고 발표했습니다.
- ECDSA는 현재 비트코인과 대부분의 블록체인에서 사용되는 알고리즘이며, 쇼어 알고리즘을 구동하는 양자 컴퓨터에 256비트 키 길이의 해킹을 시도할 경우 약 6000큐비트가 필요할 것으로 예상됩니다.
암호화폐의 양자저항 대응 방안
양자 컴퓨터가 암호화폐에 위협이 되는 시점은 약 10년 후로 예상되지만, 여러 암호화폐 프로젝트는 이미 포스트-양자 암호화 알고리즘을 도입하며 대비하고 있습니다. 이는 복잡한 기술적 도전일 뿐 아니라 분산화된 커뮤니티의 사회적, 경제적 합의가 필요하여 어려움을 겪을 수 있습니다.
- 양자저항 알고리즘 중 주요 후보인 ‘라티스 기반 암호화’는 수백 기가바이트의 복잡한 수학적 문제 해결을 요구하며, 이는 현재 블록체인의 처리 용량과 성능 한계에 도전 중입니다.
- 포스트-양자 암호화는 미국 국가표준기술연구소(NIST)에서 새로운 표준을 2024년까지 확립하려는 노력을 기울이고 있습니다. 이 표준은 향후 블록체인 업계의 주요 지표로 활용될 것입니다.
양자 컴퓨팅과 전통 컴퓨팅의 차이
전통적인 컴퓨터는 이진 비트를 사용해 데이터를 저장하고 처리하는 반면, 양자 컴퓨터는 큐비트를 사용하여 데이터를 처리합니다. 큐비트는 양자 입자를 조작하고 측정하여 생성되며, 이를 결합하여 데이터를 지수적으로 확장할 수 있습니다.
- 큐비트의 사용은 현재의 이진 연산을 기반으로 0과 1의 상태를 동시에 처리할 수 있는 ‘중첩(superposition)’이라는 원리를 기반으로 하여, 병렬적으로 연산하는 능력을 증가시킵니다.
- 양자 얽힘(entanglement)은 큐비트 간의 정보를 상호 연결하여 연산 능력을 높이는 기초 기술로, IBM의 이벤트에서는 최대 127큐비트의 양자 컴퓨터가 구현되어 그 가능성을 보여주었습니다.
양자 컴퓨팅의 암호화폐 보안 위협
양자 컴퓨터의 발전은 암호화폐 블록체인에 저장된 데이터를 보호하는 암호화 알고리즘을 깨뜨릴 수 있는 잠재력을 지니고 있습니다. 이는 지갑 해킹, 트랜잭션 조작, 이중 지출 및 51% 공격 등의 형태로 나타날 수 있습니다.
- 양자 컴퓨터의 성장세에 대한 우려로, 2022년 비트코인 해커톤에서는 포스트-양자 서명을 검증하는 코드가 일부 도입되어 그 실효성을 실험하고 있습니다.
- 51% 공격은 현재도 블록체인 네트워크에서 주의 대상인 공격으로, 양자 컴퓨터는 이를 실질적으로 수행할 수 있는 기술적 능력을 가질 수 있습니다.
양자저항 암호화폐의 대표 사례
몇몇 암호화폐는 이미 양자저항성을 확보하고 있거나 이를 준비 중에 있습니다. Quantum Resistant Ledger (QRL), Nervos Network, Cellframe, Algorand, Internet Computer (ICP) 등이 그 예입니다. 이들은 각각의 독특한 방법으로 양자 위협에 대응하고 있습니다.
- Quantum Resistant Ledger (QRL)은 하이퍼엘립틱 커브 서명을 사용하여 양자저항을 구축하며 이는 최초로 도입된 본격적인 양자저항 블록체인입니다.
- Algorand는 최근 포스트-양자 암호화기술로 평가받는 ‘Dilithium’ 서명을 시험하며, 신속한 트랜잭션 확인과 양자 보안을 동시에 충족할 수 있는 방식에 중점을 두고 있습니다.
암호화폐의 사회적, 경제적 도전
양자저항 암호화폐로의 전환은 기술적 문제뿐 아니라 사회적, 경제적 합의가 필요합니다. 커뮤니티 간의 의견 차이가 발생할 경우 하드 포크가 일어날 수 있으며, 이 과정에서 불확실성과 미지의 결과가 나타날 수 있습니다.
- 2017년 비트코인과 비트코인 캐시의 하드 포크 사례에서와 같이, 합의하지 못한 기술적 전환은 체인의 분리에 이르게 되고, 네트워크의 가치와 신뢰성에 중대한 영향을 미칠 수 있습니다.
- 암호화폐 시장의 변동성은 이러한 변화에 따라 극심한 변화가 발생할 수 있으며, 2022년 Rickard Falkvinge의 보고서는 양자 위협 초기의 긴장감이 시장의 가치 변동성을 더욱 확대시킬 수 있다고 경고했습니다.
양자저항을 위한 암호화폐의 준비
암호화폐 커뮤니티는 양자 위협에 대비하기 위해 새로운 암호화 알고리즘 도입, 지갑 주소 재사용 금지, 양자안전 블록체인 기술 구현 등을 추진하고 있습니다. 이러한 노력은 양자 컴퓨터가 실질적인 위협으로 다가오기 전에 필요한 조치입니다.
- Eth 2.0 업그레이드의 주요 과제 중 하나는 향후 양자 컴퓨팅에 대항하는 지속 가능한 기술적 구성을 갖추는 것입니다. 이를 통해 스마트 계약의 안정성을 강화합니다.
- 비트코인의 Schnorr 서명은 현재 중요한 보안 강화 수단으로, 성능을 높이는 동시에 양자 및 비양자 환경에서 보안을 강화하는데 중점을 두고 있습니다.
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