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기출문제
| 회차 | 문제 |
| 관리128-4 | 4. 최근 정보통신의 발전으로 인해 도감청이 불가능한 양자암호통신에 대한 관심이 높아지고 있다. 양자암호통신에 대하여 다음을 설명하시오. 가. 양자암호통신의 암호키 분배방식 나. 양자암호통신의 주요 기술 다. 양자암호통신의 취약점 |
| 관리117-1 | 3. 양자암호통신 |
개념
- 양자중첩, 얽힘, 불확정성의 원리 등 양자역학의 원리를 기반으로 암호용 키를 송/수신부에 분배하고, 암호화 통신을 진행하는 양자역학기반 보안통신기술
- 양자(특히, 광자)의 특성을 이용하여 멀리 떨어져 있는 사람이 통신 상에서 암호 비밀키를 안전하게 나누어 갖고 암호 통신을 수행하는 기술
- 양자역학 기반의 양자 정보체계를 활용하여 다양한 암호적 기능들을 구현하여 안전성을 확보하여 양자 중첩이나 불확정성, 비복제성 등의 다양한 물리 현상을 이용하는 암호 통신 기술
컴퓨터 발전과 암호기술
양자암호통신의 특징
| 특징 | 설명 |
| 양자중첩 | 0과 1의 상태가 동시에 존재하는 것으로, 여러 상태가 확률적으로 하나의 양자에 동시에 존재하고 측정하기 전까지 정확한 양자 상태를 알 수 없음 |
| 양자얽힘 | 둘 이상의 양자가 가지는 상관관계로 두 양자가 서로 멀리 떨어져 있어도 존재하는 특성 |
| 불확정성 | 서로 다른 물리량이 동시에 정확하게 측정이 불가능한 특성으로 여러 상태를 동시에 가지고 있고 동시에 측정할 수 없어 복제 불가능 |
양자 암호시스템 구성도
- 양자암호통신은 키분배장비(QKD), 암호장비로 구성되며, 광양자를 이용해 키교환을 수행함
양자암호통신의 메커니즘
- 레이저 다이오드(LD)를 이용하여 단일광자 발생
- 간섭계로 단일광자 분할(입자의 파동성)
- QRNG에서 생성된 bit(암호키 seed)와 생성축의 난수정보를 단일광자(전자기파)의 위상변조로 encoding한 후 수신부로 전송
- QRNG에서 생성된 난수 정보를 측정축 선택을 위한 추가 위상정보로 encoding
- 위상 값 검출을 위한 광간섭 유도(입자의 파동성)
- 보강 및 상쇄 간섭된 단일광자를 검출하여 디지털 정보로 변환 후 신호처리부로 전송
- 송/수신부가 상호협력하여 양자 암호키 분배 프로토콜 신호처리를 진행하여 대칭 암호키를 생성하고 저장
- 나누어가진 대칭 암호키를 고속 암복호화기에 주기적으로 공급
- 트래픽의 암호화 및 복호화 수행
양자암호통신의 요소기술
| 구분 | 설명 |
| 단일 광자 검출기(SPD) | - 단일 광자 수준의 미약한 광신호를 고감도 광학센서를 이용하여 수신하는 기술 |
| 신호처리 알고리즘 | - 생성된 암호키의 오류를 효율적으로 수정하고 비밀성을 증폭하는 기술 |
| 간섭계 안정화 기술 | - 전송과정에서 경로차 중첩과 위상변조를 거쳐 수신단에 도달한 단일광자가 정확히 간섭할 수 있도로 외부요인에 의한 위상오차를 제거하는 기술 |
| QRNG | - 암호키 생성과정 중에 필요한 완전 난수를 만드는 기술 |
| Encryptor | - 양자암호키분배모듈(QKD)에서 전달받은 암호를 이용하여 기존 데이터 전송구간의 데이터 암/복호화를 수행하는 장치 |
| 양자중계기 | - 양자암호는 미약한 광신호를 이용하기 때문에 장거리 전송에 한계가 존재하며, 양자상태를 유지한 채 신호를 전달할 수 있게 하는 기술 |
모범답안
Reference