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양자난수생성기

해시넷
7095sj (토론 | 기여)님의 2020년 8월 3일 (월) 11:23 판
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양자난수생성기(Quantum Random Number Generator)란 패턴을 분석할 수 없는 순수 난수를 만드는 장치이다. 통신 네트워크를 통한 외부 위협을 원천 봉쇄할 수 있다.[1]

개요

양자는 더 쪼갤 수 없는 물리량의 최소 단위이다. 그리고 양자난수생성기는 양자의 특성을 이용하여 패턴을 분석하는 것도 불가능한 무작위 숫자를 생성하는 장치이다. 통신 네트워크를 통한 해킹 같은 외부 위협을 원천봉쇄할 수 있으며, 양자암호통신의 핵심 기술이다. 양자 난수의 조건은 예측할 수 없어야하는 것(Unpredictable), 어느 한쪽으로도 편향성이 없어야하는 것(Unbiased), 앞뒤 숫자 간에 상호연관성이 없어야 하는 것(Uncorrelated)이다. 난수는 통신 내용을 암호화하여 전송하는 데 사용되는데, 패턴이 없는 숫자를 이용하여 정보 탈취나 도청이 불가능하도록 만든다. 현재까지의 암호체계는 수학적 알고리즘으로 생성된 유사 난수(Pseudorandom Number)를 활용했다. 유사 난수의 경우, 불규칙적으로 보이지만 실제로는 일정한 패턴을 가지고 있는 난수로, 난수의 초기값과 동작 상태를 알면 이를 통해서 다음 값을 예측하고 앞뒤 숫자 간의 상호 연관성을 찾아낼 수 있다는 단점이 있다. 따라서 외부위협이나, 해커의 공격에 비교적 취약하다. 하지만 순수 난수는 앞뒤 숫자 간의 상호 연관성이 없기 때문에, 순수 난수를 생성하는 양자난수생성기가 차세대 통신보안기술로 기대되고 있다. 유사 난수는 패턴을 읽고 연산하는 슈퍼컴퓨터를 통하여 암호 체계가 무너질 수 있지만, 양자난수생성기로 만든 난수는 패턴 연산 컴퓨팅으로도 풀 수 없는 불규칙성을 갖고 있기때문에 보안성이 뛰어나다. 슈퍼 컴퓨터보다 데이터 처리 속도가 1억 배 더 빠른 양자 컴퓨터도 등장하여 기존 암호 체계의 사전 예측 가능성이 커지고 있다.[2]

난수

  • 유사 난수 : 의사 난수라고도 부른다. 난수를 구조적으로 의사 난수와 양자 난수로 구분하기도 한다.[3] 유사 난수는 사람이 소프트웨어 방식으로 구현한 값으로, 컴퓨터에 의해 생성된 모든 난수는 유사 난수이다. 현재 통상적으로 사용되는 난수 체계는 유사 난수에 기반한 경우가 많다. 알고리즘의 상태에 따라 값이 정해지기 때문에 생성된 수열은 일정한 반복을 가지게 되고, 따라서 난수의 예측 불가능성을 가질 수 없다. 예측 불가능성이 필요한 경우에는 하드웨어처럼 외부 신호를 사용하는 하드웨어 난수 생성기를 사용한다. 몬테카를로 방법과 같은 확률 계산에 사용되며, 암호학에서도 중요하게 사용된다. 유사 난수를 생성하는 데는 유사난수 생성기 알고리즘이 사용된다.[4]
  • 양자 난수 : 사람이 아닌 순수 자연 현상의 물리계에서 추출하여 생성한 난수이다. 10nm이하의 미시 세계에서는 우리의 일상 속 물리 현상과 달리 확률에 기반한 불확실한 현상이 일어난다. 이를 바로 양자역학이라고 부르며, 양자난수는 이 양자역학적 현상을 활용하여 생성한다. 현재까지 양자난수 생성 방식으로 알려진 것은 크게 광학식과 전기식으로 구분된다. 광학식은 빛의 입자이자 파동인 광자를 이용하고, 전기식은 전기의 기본 구성인 이온을 이용하여 전기 저항을 고의로 일으켜 난수를 검출한다. 양자난수를 지속적으로 생성하는 장치를 바로 양자난수생성기라고 부르며, 아무리 뛰어난 슈퍼컴퓨터라도 예측할 수 없는 무질서한 난수이다. 현재 양자난수생성기는 상용화가 되어있지만, 장비가 크고 비용 부담이 커서 범용으로 사용하기엔 아직 한계가 있다. 이를 개선하기 위해 초소형 양자난수생성기가 개발되기도 했다.[3]

양자 암호통신

기업

  • ㈜이와이엘 :
  • 펜타시큐리티시스템㈜ :
  • 에스케이텔레콤㈜ :

각주

  1. ↑ 양자난수 생성기 네이버 지식백과 한경 경제용어사전 - https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=5871042&cid=42107&categoryId=42107
  2. ↑ 스크랩, 〈(IT위키)양자난수생성기 〉, 《네이버포스트》, 2019-06-27
  3. ↑ 3.0 3.1 노동균 기자, 〈슈퍼컴퓨터로도 해킹 불가능한 암호 체계 만드는 '양자난수'란 무엇?〉, 《아이티조선》, 2016-11-04
  4. ↑ 유사난수 위키백과 - https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9C%A0%EC%82%AC%EB%82%9C%EC%88%98

참고자료

같이 보기


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