BB84 프로토콜

BB84 프로토콜(BB84 protocol)란

개요

양자키분배에 사용되는 프로토콜로, BB84 프로토콜 외에도 B92 프로토콜, 6-state 프로토콜, Ekert91 프로토콜, BBM92 프로토콜 등이 양자키분해에 사용된다. BB84 프로토콜과 다른 몇몇 기법들만 이론상 무조건부 안전성이 증명되었는데, BB84 프로토콜은 다양한 양자키분해 프로토콜 중 단일광자를 사용하는 구현 모델에서 이론적인 안정성이 잘 증명되어 있어, 현재 가장 많이 사용되는 프로토콜이다. 하지만 물리적으로 단일광자 구현이 불가능해서 디코이 기법과 함께 사용되는데, 이 또한 안전성이 잘 증명되어 있다. 따라서 한국정보통신기술협회의 정보통신단체표준에는 디코이 기법을 적용한 BB84 프로토콜을 대상으로 어떻게 양자비분배를 해야할지에 대해 서술되어 있다.

용어

• 양자키분배 프로토콜 : 양자키분배를 하기 위한 통신 규약들이다.
• raw키 : 양자 채널을 통한 양자상태의 송수신 결과인 키 수열이다.
• 걸러진 키 : 송수신 자 간에서 동일한 기저를 사용한 키 수열이다.
• 광자 : 빛의 입자인 양자로 빛 에너지의 최소 단위를 의미한다.
• 광자수 분리 공격 : 단일 광자 상태를 가정한 양자키분배 장비를 실제로 구현할 때는 기술상의 한계로 인하여 높은 확률로 다중 광자가 전송된다. 따라서 공격자가 다중 광자 중 일부 광자를 가로채어 키 정보를 알아내는데, 이 공격을 광자수 분리 공격이라고 부른다.
• 공개채널 : 도청자를 포함하여 외부에 완전히 공개된 채널로, 양자 정보가 전송되는 채널이다. 공개채널로 전송되는 정보는 누구나 확인할 수 있지만, 변조되지 않았다고 가정하여 일반적으로는 양자키분배에서 사용되는 공개채너은 고전채널이라고 칭하기도 한다.
• 기저 : 양자상태를 구분짓는 기준 좌표이다.
• 디코이 : PNS 공격 감지를 위하여 시그널과 다른 평균 광자 수를 가지도록 조작되서 섞인 양자의 상태를 의미한다.
• 비밀증폭 : 오류를 정정할 때 공개된 정보와 이로 인해 비밀키의 유추할 수 있는 정보를 제거하는 과정이다.
• 비밀키 : 양자키분배를 통해서 생성된 최종 키이자 최종 결과물이다.
• 시그널 : 일반적으로 신호를 뜻하는 말이지만, 양자키분배에서는 키 정보를 전달하는 데 직접적으로 관여한다.
• 양자비트오류율 : 걸러진 키에서의 오류의 정도를 의미한다.
• 양자채널 : 양자의 물리적 상태를 전송하는 채널
• 오류정정 : 걸러진 키의 오류를 수정하는 과정
• 위상 부호화 : 광자의 위상차를 이용하여 부호화한다.
• 유니버셜 해시함수 : 한방향 함수의 일종으로 볼 수 있다. 충돌이 일어날 가능성이 최대 $1/2^{M}$이 되는 함수를 의미한다. 여기서 M은 입력 메시지의 전체 길이이다.
• 인증키 : 사용자나 장비 인증에 사용되는 키로, 사전에 나누어 공유되거나 비밀키 중에서 일부를 인증키로 사용한다.
• 편광 부호화 : 광자의 방향성을 이용해서 부호화한다.
• 후처리 과정 : 오류 정정 단계와 비밀 증폭 단계를 합쳐서 일컫는 과정이다.

참고자료

• BB84 위키피디아 - https://en.wikipedia.org/wiki/BB84
• 김나영 외 7인, 〈양자 키 분배 - 제2부: BB84 프로토콜〉, 《한국정보통신기술협회》, 2018-12-19
• 나랑 놀자, 〈양자암호:BB84 protocol〉, 《네이버블로그》, 2016-11-26
• 김선우, 〈도청자를 잡아낼 수 있는 암호〉, 《한국과학영재학교온라인과학매거진》, 2019-10-30
• 나영인 기자, 〈이봐, 우린 도청 당하고 있어!〉, 《서울대학교대학신문》, 2011-09-04

같이 보기

• 알고리즘
• 암호 알고리즘
• 양자암호통신
• 양자키분배
• 양자

이 BB84 프로토콜 문서는 암호 알고리즘에 관한 토막글입니다. 위키 문서는 누구든지 자유롭게 편집할 수 있습니다. [편집]을 눌러 이 문서의 내용을 채워주세요.

블록체인 : 블록체인 기술, 합의 알고리즘, 암호 알고리즘 □■⊕, 알고리즘, 블록체인 플랫폼, 블록체인 솔루션, 블록체인 서비스 암호기술 개인키 • 경량암호 • 다자간 계산(MPC) • 다중서명(멀티시그) • 동형암호 • 디지털서명 • 링서명 • 배타적 논리합(XOR) • 복호화 • 블랙박스 암호 • 서명 • 소수 • 소인수분해 • 슈노르서명 • 스케인 • 스키테일 • 스테가노그래피 • 안전한 다자간 계산(SMPC) • 암호 • 암호경제학 • 암호문 • 암호키 • 암호학 • 암호화 • 이산로그 • 전자봉투 • 전자서명 • 전치암호 • 종단간 암호화 • 치환암호(대체암호) • 키 • 패딩 • 패스워드 • 평문 • 합성수 • 해독 • 해시 • 형태보존암호 • 혼돈 • 화이트박스 암호 • 확산 논리연산 논리곱(AND) • 논리연산 • 논리합(OR) • 배타적 논리합(XOR) • 부울곱 • 부울대수 • 부울합 • 부정논리곱(NAND) • 부정논리합(NOR) • 부정연산(NOT) SHA SHA • SHA0 • SHA1 • SHA2 • SHA224 • SHA256 • SHA384 • SHA512 • SHA512/224 • SHA512/256 • SHA3 • SHA3-224 • SHA3-256 • SHA3-384 • SHA3-512 MD MD • MD2 • MD4 • MD5 • RIPEMD • RIPEMD-128 • RIPEMD-160 • RIPEMD-256 • RIPEMD-320 기타 해시 CRC-16 • CRC-32 • CRC-64 • Keccak-256 • Keccak-384 • Keccak-512 • Shake-128 • Shake-256 • 베이스32 • 베이스32 파일 • 베이스58 • 베이스64 • 베이스64 파일 • 순환중복검사 대칭키 AES • ARIA(아리아) • DES • HIGHT(하이트) • LEA • SEED(시드) • 대칭키 • 대칭키 암호 알고리즘 • 디피-헬만 • 디피-헬만 키교환 • 레인달 • 블로피시 • 블록암호 • 스트림 암호 • 에스박스(S-Box) • 트리플 DES 비대칭키 PKI • RSA • 공개키 • 공개키 암호 알고리즘 • 비대칭키 • 엘가말 • 타원곡선 • 타원곡선 디지털서명 알고리즘 • 타원곡선암호 영지식증명 영지식 상호 증명(ZKIP) • 영지식 스나크 • 영지식 스타크 • 영지식증명 양자암호 BB84 프로토콜 • E91 프로토콜 • B92 프로토콜 • 비밀키 오류율 • 안전성 증명 • 양자난수생성기 • 양자내성암호 • 양자암호 • 양자얽힘 • 양자역학 • 양자중첩 • 양자컴퓨터 • 양자키 • 양자키분배 • 양자통신 • 연속 변수 프로토콜 암호해독 기지평문공격(KPA) • 선택암호문공격(CCA) • 선택평문공격(CPA) • 암호공격 • 암호문 단독공격(COA) • 암호해독 암호학 인물 라이언 플레이페어 • 레너드 애들먼 • 로널드 리베스트 • 마틴 헬만 • 블레즈 드 비즈네르 • 아디 샤미르 • 앨런 튜링 • 웨슬리 피터슨 • 찰스 휘트스톤 • 휫필드 디피 위키 : 자동차, 교통, 지역, 지도, 산업, 기업, 단체, 업무, 생활, 쇼핑, 블록체인, 암호화폐, 인공지능, 개발, 인물, 행사, 일반