Abstract

양자컴퓨터란 중첩, 간섭 등의 양자역학적 현상을 계산에 이용하는 장치이며, 이를 이용해 문제를 해결하는 일련의 절차를 양자 알고리즘이라 한다. 디지털전자컴퓨터와 차별되는 양자컴퓨터의 계산 방식은 특정 문제를 해결하는 알고리즘의 이론적 복잡도를 개선했으며, 일부는 암호분석에 활용 가능함이 확인되었다. 본 강연에서는 양자컴퓨터의 작동 방식을 공리로 받아들이고, 이를 이용한 양자 알고리즘과 암호분석 응용 가능성을 구체적 예를 통해 확인한다.

현대암호에서 정의하고 있는 안전성의 기본개념에 대하여 살펴보고, 공개키 암호, 전자서명 등 Textboox 암호 기법을 예제로 증명 가능한 안전성(Provable Security)의 개념을 이해한다. 또한 실제 암호 분석 관점에서의 안전성과 취약성에 대하여 논한다.

Pseudo-random sequence는 스트림 암호 알고리즘의 중요한 도구이다. Feedback Shift Register는 이러한 Pseudo-random sequence를 생성하는 중요한 도구로 사용되는데, 본 강의에서는 이렇게 설계한 출력 수열의 다양한 random 특성과 암호학적 특성을 살펴본다. 특히, m-sequence에 집중할 예정이며, 수열의 선형복잡도를 계산해내는 Berkekamp-Massy 알고리즘을 다룬다.

Shor가 소인수분해문제와 이산대수문제를 다항식 시간 안에 풀어주는 양자알고리즘을 제안함에 따라, 현재 사용하고 있는 공개키 암호 RSA와 ECC는 양자컴퓨터가 개발이 되면 모두 깨진다는 것이 알려져 있다.

양자컴퓨터 이 후 시대의 안전한 암호통신과 데이터 보호를 위한 대안으로 양자컴퓨터에 안전한 공개키 암호의 연구가 활발히 진행되고 있으며, 양자컴퓨터에 안전한 공개키 암호를 Post-Quantum Cryptography (PQC)라고 부른다. 이 강연에서는 PQC 중 하나로 NP-hard 문제인 다변수 이차식 시스템의 해를 구하는 문제를 이용한 다변수 이차식 기반 공개키 암호의 설계와 안전성 분석방법을 소개한다.

일반적으로 암호학에 사용 가능한 난제가 정말 난제라는 것을 증명하는 것은 P 대 NP의 장벽에 막혀 있어 그 자체가 난제이지만, 보다 약한 공격자를 상정하는 모델에 대해서는 문제의 난이성을 증명하는 것이 가능할 수 있다. Generic group model은 그러한 모델의 예로, group에 기반한 다양한 문제들의 난이성을 증명하는 데에 사용할 수 있어 특히 타원곡선암호에서 많이 사용된 바 있다. 본 강연에서는 generic group model 및 generic group model 위에서의 다양한 난제들의 난이성 증명에 대해 살펴보도록 한다.

동형 암호는 복호화 과정 없이 암호문 간의 연산을 지원하는 암호시스템으로 데이터의 기밀성을 보존하며 처리할 필요가 있는 다양한 분야에 응용될 것으로 기대된다. 본 강의에서는 동형 암호의 기본 개념과 현재 알려진 설계 방법을 소개하며, 동형 암호의 간단한 응용 분야에 대하여 살펴보도록 한다.

1980년대에 익명통신(anonymous communication)이 소개된 이후 현재에 이르기까지 수신자와 송신자의 익명성을 보장하기 위한 여러 방안들이 연구되어왔다. 본 강연에서는 익명통신에 대해 알아보고, 익명 인증(anonymous authentication)과 익명 증명(anonymous credential)을 달성하기 위한 서명체계에 대해 소개한다. 그리고 익명성이 요구되는 application(electronic cash, CL e-cash, electronic voting)을 소개한다.

1996년 P. Kocher에 의해 처음 부채널 분석 기술이 소개된 이후 지난 20여년동안 부채널 분석 기술은 스마트카드, 스마트폰, 노트북, 그리고 IoT 디바이스 등에 사용되어지는 암호 알고리즘의 암호키 해독에 가장 효과적으로 적용되어지고 있다. 본 강좌에서는 부채널 분석이 무엇인지를 AES 암호를 사례로 배우고, 실제 소모전력을 이용한 AES-128 암호 해독을 실습한다.

블록 암호(Block Cipher)는 현대 암호시스템의 핵심 소자이며, 데이터 암호화, 데이터 무결성 인증, 해시 함수, 난수 생성 등 다양한 응용성을 갖고 있다. 본 강의에서는 블록 암호의 구조 (Feistel, SPN, ...), 운영 모드(ECB, CBC, ...), 설계 원리 등을 소개한다. 또한, 국내외에서 개발된 블록 암호들을 소개하고 안전성 분석 및 경량 적합성 등과 관련된 최신 연구 동향을 정리한다.

Cryptographic applications of error-correcting codes have been studied for a long time and is gaining a lot of interest recently because it is believed to be resistant against quantum attacks. This talk will give a brief background on error-correcting codes and introduce code-based (public key) cryptography. We give a survey of known code-based schemes beginning from the first cryptosystem by McEliece introduced in 1978 to the most recent ones.