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「2012 국방정보기술(IT)조사서」의 대상기술 40개 중 하나인 암호기술은 국방에서 투자개발 중요성이 가장 높은 기술로 선정된 반면에 선진국에 비해서 기술 수준이 많이 뒤떨어진 기술로 조사됐다.
암호기술은 국가안보에 가장 중요한 기술 중 하나인 만큼 다른 나라에서 만들어진 암호기술을 이용하기보다는 자국 내에서 개발된 암호기술을 사용하는 것이 필요하다. 이런 이유로 군에서 사용하는 암호기술은 각국에서 국방부 산하기관에서 연구개발을 주도하고 있다. 예로서, 미국에서는 국방부 산하기관인 국가안보국(NSA)에서, 프랑스는 국방사무국 산하기관인 정보시스템보안센터에서, 영국은 육군성 산하기관인 통신전자보안국(GCHQ)에서 암호기술을 연구하고 있으며, 우리나라에서는 국가보안기술연구소에서 암호 기술 연구를 수행하고 있다.
서로 떨어진 두 장소 사이에 안전하게 메시지를 전달하기 위한 암호는 고대에도 사용되어졌으며, 현대는 수많은 컴퓨터로도 풀기 어려운 안전한 암호 방식이 사용되어지고 있다. 현대에 사용되는 암호 기술의 발전방향을 보면서 국가 사이버 안보 강화를 위해서 필요한 암호기술들을 고찰해 볼 수 있을 것이다.
암호는 크게 고전암호, 블록 암호, 공개키 암호, 양자 암호로 나눌 수 있을 것이며, 암호의 발전 순서 역시 이와 비슷하다고 볼 수 있다.
고전 암호는 기원전 450년경 사용된 스키테일(Scytale)암호나 시저(Caesar)암호와 같이 단순한 암호 방식들을 의미하며, 세계대전에서 사용된 에니그마(Enigma)와 같은 암호 시스템까지 포함할 수 있다. 이런 방식들은 이미 암호학자들에 의해서 해독이 된 암호들이다.
블록 암호는 컴퓨터와 암호해독 방식이 발전하면서, 컴퓨터와 암호해독에 안전한 암호방식을 연구하게 되면서 만들어진 암호 방식들이다. 대표적인 블록 암호방식들로는 DES와 AES가 있으며, 우리나라에서 개발된 ARIA와 SEED도 블록암호이다. 이 방식들은 통신하는 당사자들끼리 사전에 같은 비밀키를 공유하고 있어야 안전하게 통신을 할 수 있기 때문에 사전에 어떻게 키를 공유할 것인가와 같은 키공유 문제가 있다.
블록 암호가 가지고 있는 키공유 문제를 해결하기 위해서 1976년에 디피(Diffie)와 헬만(Hellman)에 의해서 공개키 암호 개념이 고안되었다. 대표적인 공개키 암호방식으로는 1977년에 리베스트(Rivest), 샤미르(Shamir), 아델만(Adelman)에 의해 개발된 RSA가 있으며, RSA의 암호문 길이가 길기 때문에 암호문 길이를 더욱 줄일 수 있는 타원곡선 암호시스템(Elliptic Curve Cryptosystem)이 개발되었다.
RSA는 인수분해 문제에 기반을 두고 있으며, 타원곡선 암호시스템들은 이산대수 문제에 기반을 두고 있다. 하지만 1994년 쇼르(Shor)가 양자 컴퓨터를 이용해서 인수분해 문제와 이산대수 문제를 풀 수 있음을 보였다. 이에 양자 컴퓨팅 시대에 사용할 수 있는 암호 시스템들에 대한 연구가 발전하게 되었다. 이는 크게 두 가지 분야로 나누어 볼 수 있다.
하나는 양자 역학에 기반을 두는 양자 암호들이며, 이는 양자 컴퓨터를 이용한 암호 방식이다. 양자 컴퓨팅이 대중화되는 시기는 의견이 분분하지만, 짧은 거리에서 사용 가능한 상용 제품도 이미 출시 중이다. 대표적인 양자 암호시스템은 1984년 베네트(Benett)와 브라사드(Brassard)가 개발한 양자 키 분배 시스템을 들 수 있다. 이 키 분배 시스템은 물리적인 현상에 기반을 둬서 수학적인 난제에 기반을 둔 암호시스템들과 달리 분석에 들이는 비용(시간이나 컴퓨터 용량)에 상관없이 분석이 불가능하다.
다른 하나는 양자 컴퓨터가 아닌 일반 컴퓨터에서 사용할 수 있으면서도 양자 컴퓨터 분석에도 안전한 암호방식들이며, 대표적으로 래티스(Lattice)를 이용한 암호 기법들이다. 래티스 암호 기법들은 1990년도에 아이타이(Ajtai)등에 의해서 시작된 공개키 암호이지만, RSA나 타원곡선 암호시스템과 달리 래티스 상에서의 worst-case 문제들에 안전성을 두고 있으며, 속도 또한 빠르다. 하지만 RSA나 타원곡선 암호시스템에 비해서 암호문 길이가 매우 길기 때문에 이를 줄이기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
래티스 기반의 암호 시스템은 전 세계적으로 차세대 암호 시스템으로써 암호 기술을 선도하는 국가 기관이나 대학들에서 연구가 활발히 진행되고 있음을 주지할 필요가 있으며, 우리나라 역시 래티스 기반의 암호 연구에 더욱 박차를 가할 필요가 있다. 암호기술은 국방에서 중요한 기술인만큼 암호기술의 세계적인 흐름을 파악하고, 나아가서는 암호기술을 선도하는 암호기술 강국으로의 도약이 바로 사이버국방 강국이 되는 지름길임을 잊지 말아야 할 것이다.
※ 다음 달 고려대학교 사이버국방학과 홍석희 교수님의 <국가 사이버안보 강화를 위한 암호기술(2)>로 이어집니다.
[작성일] 2012. 1. 23.
[필자] 정익래 (고려대학교 사이버국방학과 교수)
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정익래 교수는 2004년 고려대학교 정보보호대학원에서 박사학위를 받았으며, 2006년부터 ETRI 암호기술연구팀에서 연구를 하였다. 이후 2008년부터 고려대학교 정보보호대학원 교수로 부임하였다. 주요 연구 분야는 프라이버시 향상 기술, 데이터베이스 보안, 래티스 암호 등이다. |
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