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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 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.
각주
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
