- 비트코인의 ECDSA/슈노르 서명에 대한 양자 공격은 여전히 이론적인 장기적 위험이며, 전문가들은 신중하고 방해 없는 준비를 위해서는 수십 년의 시간이 필요하다고 합의 말합니다.
- SPHINCS+와 같은 NIST 표준 구조를 포함한 해시 기반 서명 방식은 강력한 양자 컴퓨팅 보안을 제공하는 동시에 비트코인의 보수적이고 해시 중심적인 기반과 철학적, 구조적으로 일관성을 유지합니다.
- 서명 크기 증가 및 상태 관리 복잡성과 같은 과제가 여전히 존재하지만, 소프트 포크, 지갑 수준 업그레이드 및 하이브리드 서명 모델을 통한 단계적 마이그레이션 접근 방식은 양자 컴퓨팅 이후의 복원력을 향한 현실적이고 관리 가능한 경로를 제공합니다.
비트코인이 양자 컴퓨팅에 장기간 노출되어 있다는 점은 해시 함수 보안 가정에 기반한 해시 서명(HBS)이 비트코인의 기존 프로토콜 설계와 밀접하게 연관되어 있다는 점에서 양자 컴퓨팅 이후의 신뢰할 수 있는 업그레이드 경로임을 시사합니다.
양자 위협
양자 컴퓨팅 기술이 발전함에 따라 양자 컴퓨터가 비트코인을 해킹할 수 있는지에 대한 질문이 주기적으로 제기되고 있습니다. 대부분의 연구원과 업계 분석가들은 양자 컴퓨팅이 비트코인의 핵심 서명 알고리즘을 해킹하기에는 아직 멀었다고 동의하지만, 이론적으로는 가능성이 존재한다고 봅니다. 비트코인의 소유권 모델은 ECDSA/Schnorr 서명에 기반하는데, 양자 컴퓨터는 Shor 알고리즘을 사용하여 이산 로그 문제를 더 빠르게 해결할 수 있습니다. 이는 이론적으로 충분히 강력한 양자 컴퓨터가 공개된 공개 키에서 개인 키를 추출하고 서명을 위조하여 자금을 이체할 수 있음을 의미합니다. 이러한 장기적인 위험 때문에 비트코인 생태계는 갑작스러운 위기를 기다리기보다는 양자 컴퓨팅 이후의 보안 대책을 선제적으로 마련하고 있습니다.
블록스트림 CEO 아담 백(Adam Back) 양자 공격이 현실적인 위협이 되기까지 비트코인에 20년 이상의 시간이 남아 있으며, 이는 많은 비관적인 예측보다 훨씬 더 긴 준비 기간이라고 지적했습니다.
그림 1: 비트코인 ECDSA/슈노르 서명의 개인 키 양자 취약점 개략도
제안서 출처
이번 논의는 블록스트림 연구원인 미하일 쿠디노프와 요나스 닉이 비트코인의 양자 컴퓨팅 시대 이후 보안을 위한 여러 가지 잠재적 방안을 분석한 수정 논문에서 비롯되었습니다. 이 논문은 특히 해시 기반 서명에 주목하며, 이러한 방식이 유망한 이유는 해시 함수에 대한 가정에만 의존하기 때문이라고 주장합니다. 이러한 가정은 이미 비트코인 설계에 깊숙이 내재되어 있다는 것입니다. 연구진은 이러한 호환성 덕분에 해시 기반 서명이 양자 컴퓨팅 시대에 신뢰할 수 있는 선택지가 될 수 있다고 주장합니다.
해시 기반 서명
해시 기반 서명(HBS)은 타원 곡선 이산 로그와 같은 수학적 가정이 아닌 해시 함수의 속성(단방향성 및 충돌 저항성)에 의존하는 디지털 서명 방식입니다. 현재 NIST의 양자 후 서명 표준에 포함된 SPHINCS+와 같은 방식은 광범위한 암호학적 검토를 거쳤으며, 양자 내성 설계에 대한 견고한 이론적 기반을 갖춘 것으로 일반적으로 인정받고 있습니다.
해시 출력 길이를 늘리고 잘 연구된 구조를 사용함으로써, 이러한 방식은 양자 가속 무차별 대입 공격이 존재하더라도 강력한 보안 마진을 유지할 수 있습니다.
호환성 논쟁
HBS는 개념적으로 깔끔한 양자역학 이후의 대안이지만, 비트코인과의 기술적 통합은 여전히 논쟁의 여지가 있습니다. 연구 및 언론 논의에서 제기되는 주요 질문은 다음과 같습니다.
- 서명 크기와 온체인 데이터 비용 사이의 균형을 어떻게 맞출 수 있을까요?
- 비트코인은 여러 HBS 변형을 지원해야 할까요, 아니면 하나로 표준화해야 할까요?
- 역사적 사실 검증이나 추가적인 상태 추적이 필요할까요?
이러한 문제들은 여전히 활발한 논의 대상이며, 공학적인 합의 에 도달하지 못했습니다.
핵심 장점
지지자들은 다음과 같은 몇 가지 장점을 강조합니다.
- 보안 가정의 일치 — HBS는 비트코인 아키텍처의 기반이 되는 해시 함수에만 의존합니다.
- 광범위한 암호 분석 — 여러 해시 기반 체계가 NIST 표준화를 거치고 수년간의 검증을 통해 장기적인 복원력에 대한 신뢰도가 높아졌습니다.
- 프로토콜 호환성 — 원칙적으로 해시 기반 서명은 기존 합의 규칙을 방해하지 않고 소프트 포크된 출력 유형을 통해 도입될 수 있습니다.
복잡한 새로운 수학적 가정과 더 큰 구현 부담을 도입하는 격자 기반 방식과 비교했을 때, HBS는 비트코인의 최소주의적이고 보수적인 설계 원칙과 철학적으로 더 부합하는 것으로 여겨집니다.
대중의 오해
언론 헤드라인은 종종 "사토시의 지갑이 양자 공격의 첫 번째 표적이 될 것이다"라고 보도하며 공포감을 증폭시킵니다. 초기 공개키 기반(P2PK) 지갑은 공개키를 노출하기 때문에 이론적으로 양자 공격 위험이 높은 것은 사실이지만, 실제 상황은 더 복잡합니다. 모든 초기 지갑이 이러한 설계를 공유하는 것은 아니며, 마이그레이션 도구, 재서명 메커니즘, 그리고 지갑 수준의 통합 업그레이드를 통해 이러한 위험을 완화할 수 있습니다.
문제는 심각하지만 극복할 수 없는 것은 아니며, 당장 재앙으로 이어질 상황도 아닙니다.
구현상의 어려움
비트코인에 HBS를 배포하는 것은 진정한 엔지니어링 과제에 직면해 있습니다.
- 대규모 서명 — 해시 기반 서명은 현재의 슈노르 서명보다 훨씬 크며, 종종 수 킬로바이트에 달합니다. 이는 블록 전파, 검증 및 사용자 수수료에 영향을 미칩니다.
- 상태 관리 — 일부 HBS 체계는 키 사용 상태 추적을 요구하므로 여러 장치 및 오프라인 서명 워크플로가 복잡해집니다.
이러한 문제들은 해결 가능하지만, 신중한 설계, 수년간의 논의, 그리고 엄격한 테스트가 필요합니다.
이주 경로
미디어 및 개발자 커뮤니티는 몇 가지 잠재적인 마이그레이션 경로를 제시했습니다.
- 프로토콜 수준 업그레이드 - 소프트 포크를 통해 양자 후 서명을 지원하는 새로운 출력 유형 도입.
- 지갑 수준 마이그레이션 — 사용자가 잠재적으로 노출될 수 있는 기존 주소에서 양자 컴퓨팅 공격에 안전한 새 주소로 자금을 이동하도록 유도합니다.
- 하이브리드 메커니즘 — 전환 과정에서 취약성 범위를 줄이기 위해 일시적으로 고전적 서명과 양자 후 서명을 모두 요구합니다.
이러한 방안들은 여전히 논의 및 실험 단계에 있지만, 장기적인 양자 위험에 대한 생태계의 선제적 접근 방식을 보여줍니다.
그림 2: 비트코인 서명 시스템 마이그레이션 개략도 (기존 시스템 → 신규 시스템)
합의 및 일정
비트코인 커뮤니티는 본질적으로 보수적입니다. 프로토콜 업그레이드, 특히 서명 시스템을 변경하는 업그레이드는 오랜 기간의 공개 검토, 테스트 및 사회적 합의 필요로 합니다.
마찬가지로 대부분의 전문가들은 비트코인 서명을 해독할 수 있는 양자 컴퓨터는 임박한 위협이 아니라 장기적인 문제로 여겨진다는 데 동의합니다. 이러한 긴 시간적 여유는 생태계가 불확실하거나 미성숙한 해결책에 성급하게 뛰어들기보다는 체계적으로 준비할 수 있도록 해줍니다.
결론
해시 기반 서명은 비트코인의 기존 보안 모델 및 설계 철학과 밀접하게 연관된 양자 컴퓨팅 이후의 방향을 제시합니다. 이러한 서명 방식이 유력한 후보로 부상했다는 것은 업계의 논의가 추측에 기반한 공포심에서 벗어나 구체적인 엔지니어링 및 프로토콜 거버넌스 계획으로 전환되고 있음을 의미합니다.
HBS는 단 하나의 만능 해결책이 아니라, 프로토콜 연구, 마이그레이션 도구, 커뮤니티 협력 및 표준화를 통해 성숙해질 장기적인 진화 경로입니다.
양자 컴퓨팅의 궁극적인 현실에 대비하여 비트코인 생태계는 이미 신중하고 기술적으로 탄탄한 조치를 취하고 있으며, 이는 네트워크의 장기적인 회복력을 보여주는 지표입니다.
더 읽어보기:
〈 해시 기반 서명과 비트코인의 양자 이후 경로 〉 這篇文章最早發佈於 《 CoinRank 》。
