비트코인(Bitcoin) - 비트코인과 양자 컴퓨터의 관계

안녕하세요 닉닉블록입니다. 최근 양자컴퓨터 관련 주식의 가격이 크게 오르며 많은 투자자들의 주목을 받았습니다. 미국의 거대 테크기업도 양자컴퓨터 관련 연구 결과를 발표하며 비트코인 가격이 함께 오르내리기도 했습니다. 비트코인과 양자컴퓨터의 관계가 어떻길래 그런 것일까요? 저도 전문가는 아니지만 공부도 할 겸 정보를 공유해보겠습니다.

 

양자 컴퓨팅에 관한 추상적 이미지

 

 

비트코인의 잠재적 위협 요소로서 양자 컴퓨터는 옛날부터 자주 언급되오곤 했습니다. 이는 비트코인의 완결성을 위한 보안, 즉 암호화 체계와 밀접한 관계가 있는데요. 이 부분을 이해하기 위해서는 비트코인의 암호화 방식을 먼저 들여다 볼 필요가 있겠습니다.

 

비트코인은 구조상 비대칭키 암호화 방식을 이용해 트랜잭션을 진행합니다. 개인키(Private key)는 사용자만 알고 있는 비밀키고 공개키(Public key)는 개인키를 암호화를 거쳐 생성되며 공개되어 누구나 알고 있는 키입니다. 비트코인 지갑 주소는 개인키를 먼저 생성한 이후 암호화 과정을 거쳐 공개키를 도출하고 공개키를 해시화하여 만들어내는 것입니다. 이 키들은 거래에 서명하고 거래를 검증하는데 사용됩니다.

 

대칭키와 비대칭키에 대한 설명

 

 

한편, 비트코인은 ECDSA(Elliptic Curve Digital Signature Algorithm)라는 디지털 서명 알고리즘을 사용합니다. 타원곡선 암호화 방식의 일종으로 secp256k1이라는 타원곡선을 사용하고 개인키를 이용한 공개키의 생성, 그리고 트랜잭션에 서명하는데 사용합니다.

 

새로운 블록이 생성되는데 있어 그 블록이 실제 트랜잭션을 반영하고 위변조가 없다는 것을 증명하기 위해 블록 해시, 거래 해시값, 그리고 머클 트리 생성 등에 SHA-256 해시함수를 사용합니다. 새로운 블록을 생성할 때 채굴자들은 논스값을 0부터 1씩 증가시키면서 해시를 생성하는데 이 때 생성된 해시가 네트워크 난이도를 충족할 때까지 연산을 반복해야 합니다. 작업 증명 방식(Proof of Work, PoW)은 현대의 채굴장비로 사실상 네트워크를 장악할 수 없게 하기 때문에 블록체인의 무결성을 담보합니다.

 

비트코인과 양자컴퓨터의 관계를 들여다보기 위해서는 비트코인 채굴의 과정을 좀 더 자세히 알아야 합니다. 혹시 궁금하시다면 제 블로그에 있는 채굴에 관한 글을 읽고 오시면 좋을 것 같습니다. 

 

양자 컴퓨터는 사람들이 우려하는대로 비트코인에 잠재적 위협을 내포합니다. 양자컴퓨터의 쇼어 알고리즘은 비트코인이 사용하는 타원곡선 암호화를 무력화 시킬 수 있습니다. 또한, 비트코인의 초기 주소 형식인 P2PK(Pay to public key)라는 형식은 특히 양자컴퓨터의 병렬 연산에 의해 개인키가 유도될 수 있어 취약하다고 합니다.

 

현재 이미 처리된 거래 또한 "Harvest now, Decrypt later" 공격 즉, 현재의 암호화된 데이터를 저장해두고 나중에 양자컴퓨터의 기술 수준이 만족될 때 미래의 양자 컴퓨터로 해독할 수 있습니다. 현재 안전해 보이는 거래들도 위험에 처할 수 있습니다.

 

하지만 현재 양자 컴퓨터의 기술 수준은 비트코인을 즉각적으로 위협할 수 있지 않습니다. 양자컴퓨터의 단위인 큐비트는 현재 비트코인 네트워크를 공격하기에 크게 못 미칩니다. 엔비디아 CEO 젠슨 황 역시 최근 양자컴퓨터가 상용화되어 잘 쓰이기까지는 20~30여년이 걸릴 것이라고 밝혀 양자컴퓨터 관련 주식이 크게 하락하기도 했습니다.

 

또한 양자 컴퓨터의 공격에 견딜 수 있는 양자 내성 암호화가 현재 개발되고 있고 필요시 비트코인 프로토콜을 업그레이드 해 양자 컴퓨터의 기술 수준에 맞춰 소프트포크를 통해 대응할 수 있습니다. 양자컴퓨터가 개발되는 만큼 그에 대응하는 암호화 방식도 개발되어 비트코인에 적용될 수 있다는 이야기입니다.

 

양자컴퓨터의 연구 결과가 나오는대로 비트코인에 미칠 영향을 함께 알아보도록 하겠습니다. 이번 글도 읽어주셔서 감사합니다.