랜덤 노이즈를 이용, 높은 보안성을 제공하는 암호화 통신 장치
랜덤 노이즈를 이용, 높은 보안성을 제공하는 암호화 통신 장치
  • 정한영 기자
  • 승인 2018.03.19 09:24
  • 댓글 0
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이론적으로 해독이 불가능한 수준에서 장거리 암호화 통신이 가능하게
보안 통신 장치는 본체(오른쪽)과 노이즈 발생기(왼쪽)으로 구성된다

히타치 제작소는 LAN 케이블로 연결된 인터넷에 환경에서 사실상 해독이 불가능한 정도의 높은 안전성을 실현하는 암호 통신 기술을 개발하고 이 기술을 탑재한 통신 장치를 발표했다. 또 히타치는 향후 본 기술을 높은 보안이 요구되는 에너지, 금융, 철도 관리, 국방 등의 분야에 적용하고 안심·안전한 사회의 실현을 목표로 한다고 밝혔다.

개발된 통신 장치는 송신기 내 소음 발생기를 설치하고 무작위로 발생하는 노이즈를 암호화 통신에 필요한 데이터와 함께 전송함으로써 정규 수신자 이외의 암호 해독을 어렵게 한다. 또한 양자 암호 통신에 필요한 광섬유 등의 특정 전송로가 불필요해져, LAN 케이블로 연결된 세계의 모든 지점에 통신이 가능하다.

최근 IoT의 급속한 적용에 따라 정보 보안의 중요성이 증가하는 가운데 기밀성이 높은 데이터를 교환할 때 암호화 통신이 이루어지고 있다. 그러나 일반적으로 이용되는 공통키(common key system) 암호 방식은 데이터 암호화를 공통키 하나로 하고 있기 때문에 규칙성이 간파돼 무단으로 해독되어 노출의 위험성이 매우 높다.

또한 양자 광(Quantum light)을 이용한 이른바 양자 암호화는 안전성이 매우 높지만, 광섬유 등의 특정 전송로에서 PtoP(Point to point) 로 직결되어 있어 전송로에서 빛의 산란 등에 의해 신호의 감쇠가 발생할 수 있어 전송 가능 거리가 100 km 정도로 제한되어 버리는 문제가 있었다.

따라서 히타치는 랜덤 노이즈가 예측할 수 없는 것에 착안하여 노이즈에 의해 데이터를 보호하는 구조를 구축하여 이론적으로 암호 해독 수 없을 정도의 안전성을 가지고, LAN 케이블로 인터넷에 접속된 모든 지점에 통신이 가능한 암호 통신 기술을 개발하고 이 기술을 탑재한 통신 장치를 발표한 것이다. 또 공통키와 무작위로 발생하는 노이즈를 더한 난수를 사용함으로써 안전성을 향상시키고 소음 발생기를 보내 기내에 설치하고, 디지털 신호화하여 특별한 전송로를 불필요하게 했다.

보안 통신 장비의 데이터 통신 개요(편집:본지)

기술에서는 데이터(메시지)의 송수신에 앞서 전송된 난수에 추가 노이즈가 클수록 효율적으로 안전성을 확보할 수 있지만, 반면에 정규 수신자가 제거 가능한 범위에 노이즈를 설정해야 한다. 따라서 통신 장치는 빛의 위상요동(phase fluctuations)을 이용한 이상적인 노이즈 발생기를 보내 기내에 설치하고 소음의 크기를 제어 가능하게 했다.

이는 또한 전송로에 특별히 요구되는 성질이 없어지고, 노이즈를 더한 난수를 일반 디지털 신호로 송수신 할 수 있게 되었기 때문에, 광섬유 등의 특정 전송로가 불필요하게 되었으며, LAN 케이블을 연결하기 만하면 전송 거리의 제한 없이 암호화 통신이 가능해 졌다.

또한 오픈 네트워크를 통해 본 시험 제작기의 통신 실험을 실시하여 난수 및 암호화 된 메시지가 일반 전송로를 통해 송수신 할 수 있음을 확인했다. 보통 암호의 안전성 높이는 암호화 방식과 공통키의 길이에 의존한다. 이번 시험 제작기는 공통키의 길이는 1900 비트이고 철저한 수색 수(total number of search)는 10572이 되고, 우주 나이 138 억년(4.4 × 1017 초)를 사용해도 해독이 어려운 수준의 안전성을 실현했다고 밝혔다.

한편 히타치는 이번 성과는 17일(토)부터 20일(화)까지 와세다 대학에서 개최되는 '제 65 회 응용 물리 학회 춘계 학술 강연회The 65th JSAP Spring Meeting 2018)'에서 발표된다.

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