2018년 11월 23일
양자암호 통신 (Quantum Cryptography Comm.)
I. 양자역학 기반 비밀키 분배기술, 양자암호 통신기술
 |
- 양자중첩, 얽힘, 불확정성 원리 기반 안전한 비밀키 분배로 도청이 불가능한 차세대 통신보안 기술
II. 양자의 특징 및 양자암호 통신기술의 특징
가. 양자의 특징
| 특징 | 개념도 | 설명 |
|---|---|---|
| 양자 중첩 |  | – 여러 상태가 양자에 동시 존재 – 측정 전까지 상태 확인 불가 |
| 양자 얽힘 |  | – 둘 이상 양자의 비고전적 상관관계 – 두 양자가 멀리 있어도 관계가 존재 |
| 불확정성 |  | – 서로 다른 물리량이 동시에 존재 – 특정시점의 물리량 측정이 불가능 |
- 양자 종류에는 (광자, 전자, 이온, 원자 등) 여러가지가 있으며 양자 암호통신에서는 빛의 최소단위인 광자 이용
나. 양자암호 통신기술의 특징
| 특징 | 설명 |
|---|---|
| 키 분배 문제 해결 | – 기존 암호키 분배의 취약점(MITM) 해결 – 수학적 알고리즘 기반 문제의 대안 |
| 안전한 솔루션 | – 특별한 알고리즘에 의존하지 않음 – 미래의 어떠한 공격에도 안전한 솔루션 |
| 병목현상 해결 | – 10Gbps 기반 고속 암/복호화 기술과 결합 – 기존 저속 암/복호화 기술의 문제점 해결 |
III. 양자암호 통신기술 구조/절차
| 구 조 도 |  | |
|---|---|---|
| # | 절차 | 설명 |
| ① | 단일 광자 발생 | – 레이저 다이오드 이용 광자 발생 |
| ② | 단일 광자 분할 | – 간섭계로 광자 분할(입자 파동성) |
| ③ | 난수정보 송신 | – QRNG 난수정보 위상 변조 후 송신 |
| ④ | 난수정보 수신 | – QRNG 난수정보 측정축 선택/수신 |
| ⑤ | 광 간섭 유도 | – 위상 검출 위한 간섭 유도(파동성) |
| ⑥ | 단일 광자 검출 | – 광자 검출 및 디지털정보 변환 |
| ⑦ | 대칭암호키 생성 | – 송수신부 신호처리, 대칭키 생성 |
| ⑧ | 대칭키 공급 | – 고속 암복호화기에 주기적 공급 |
| ⑨ | 암/복호화 | – 대칭키 기반 트래픽 암/복호화 |
- QKD를 통해 비밀키 생성, 양자채널로 공유하며 도청 시 신호가 왜곡되어 정보 유출차단 보안성
IV. 양자암호 통신기술요소
| 기술요소 | 특징 | 설명 |
|---|---|---|
| 단일광자 검출 | 동작속도 결정 | – 단일 광자의 미약한 광 신호를 고감도 광학센서 기반 수신 |
| 신호 처리 | BB84 COW4 | – 양자키 분배 방식 결정 – 생성 암호키 오류 수정 |
| 간섭계 안정화 | 수신 광자 오차 제거 | – 전송과정에서 수신단에 도착한 광자의 위상오차 제거 기술 |
| QRNG | 난수 생성 | – 암호키 생성 과정 중 필요한 완전 난수 생성 기술 |
| Encryptor | 암/복호화 수행 | – QKD에서 전달받은 암호 이용 – 10Gbps 이상 고속 데이터 전송 |
| 양자 중계 | 양자 증폭 | – 광신호 장거리 전송 한계 해결 – 양자상태 유지하며 신호 전달 |
- 비밀키 분배 속도는 COW4가 유리하지만, 시스템 안정성에서 BB84가 매우 유리하므로 BB84 프로토콜이 대부분 시스템에 채용
[참고]
- SK텔레콤, “양자키 분배기술 동향과 SK텔레콤 개발 현황”, 2015
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도리
4 Comments
도리님 덕분에 항상 많이 알아갑니다!
양자의 기반기술 특징 – 양자 얽힘과 양자 중첩의 내용이 서로 바뀐 것 같습니다.
확인 부탁드려요~
도움이 되신다니 다행입니다.^^ 말씀대로 양자 얽힘과 양자 중첩의 내용이 서로 바뀌었네요~ 본문에서 양자 얽힘과 중첩을 바꾸어 틀린 내용을 올바르게 수정하였습니다. 오류 지적 감사합니다!
안녕하세요, 혹시 통신기술요소에 출처가 따로 있으신가요? 통신기술요소 정보를 활용해도 될까요?
출처는 SK텔레콤, “양자키 분배기술 동향과 SK텔레콤 개발 현황”, 2015이며, 상업적 이용만 아니라면 통신기술요소 정보 활용하셔도 됩니다. 본문에 출처 추가하였습니다.