💰 비트코인에 대한 양자 기술의 위협 분석(feat. 구글 Wiliow) source

1. 비트코인 암호화 기법의 종류
- 비트코인의 보안은 두 가지 주요 암호화 원리에 기반함:

a. 디지털 서명 (ECDSA secp256k1): 거래 소유권 및 승인에 사용
b. 해시 함수 (SHA-256): 작업증명 과정에서 활용되며 블록체인의 무결성을 보장

- 비트코인의 보안을 무너뜨리려면, 코인 소유권을 증명하는 서명 방식을 깨거나, 블록체인의 구조적 보안을 유지하는 해시 알고리즘을 무력화해야 함

2. 양자 알고리즘으로 인한 잠재적 위협

쇼어(Shor) 알고리즘 (ECDSA 위협)

- 이산 로그 문제를 양자컴퓨터로 빠르게 해결하여 ECDSA를 깨뜨릴 수 있는 잠재력을 보유
- 하지만 256비트 ECDSA 키를 실질적으로 단시간 내에 해독하기 위해서는 안정적인 양자 오류정정이 가능한 수백만 개 단위의 논리 큐비트가 필요

그로버(Grover) 알고리즘 (SHA-256 위협)

- 그로버 알고리즘은 무차별 대입 공격을 양자적으로 가속할 수 있으나, 이는 보안 강도를 단순히 절반 수준으로 낮추는 정도
- 이조차도 SHA-256을 실제로 깨기 위해선 여전히 수백만 개 이상의 물리 큐비트가 필요한 것으로 추정되며, 가까운 미래에 구현되기 어려움

3. 현재 양자 하드웨어의 상태
- 구글이 “Willow” 칩으로 105개의 큐비트 달성은 큰 진전이나 다음을 고려해야 함:

양자 볼륨 및 오류정정

- 단순히 100개 이상의 물리 큐비트를 확보했다고 해서 바로 강력한 암호 해독 능력을 얻는 것은 아님
- 현재의 큐비트는 노이즈가 많고, 신뢰할 수 있는 계산을 위해서는 막대한 오류정정 자원이 필요로 함

규모 격차

- 비트코인 ECDSA를 깨기 위해선 수백만 개 규모의 논리 큐비트가 필요
- 구글의 105 큐비트 칩은 연구 단계일 뿐, 당장 비트코인을 공격할 만한 수준과는 거리가 멂

4. 비트코인 내부의 특정 취약점과 대응책

- ECDSA 키는 해당 공개키가 블록체인 상에 노출된 후에나 취약해짐
- P2PKH 및 P2SH: 거래가 소비되기 전에는 공개키의 해시만 노출되므로 직접적인 공개키는 숨겨져 있음. 소비 시 공개키가 드러나지만, 곧바로 새로운 주소로 코인을 이동하기 때문에 노출된 공개키에 남은 코인은 거의 없음
- P2PK: 초기 비트코인 주소 중 일부는 공개키가 바로 드러나며, 약 9% 정도의 비트코인가 해당. 이 코인들은 취약할 수 있으나, 대부분 초기 발굴된 50BTC 단위로 구성돼 모두 해독하긴 어려움
- 탭루트(P2TR): 탭루트 출력은 이산 로그 난이도에 의존하여 양자 내성은 없음. 양자 공격 시대가 온다면 업그레이드가 필요
- 해시 함수(SHA-256) 전환: 사토시는 SHA-256이 파괴될 경우 새로운 해시 함수로 부드럽게 전환하는 방법을 언급. 단계적 이행을 통해 혼란을 최소화하며 연속성을 유지할 수 있음
- 향후 업그레이드와 BIP 제안: 비트코인은 변화에 느리지만 신중함. 이미 양자 내성을 갖춘 암호 체계를 도입하기 위한 제안(BIP)이 논의되고 있으며, 사전 대비를 통해 양자 시대 전 안전장치 마련이 가능

5. 시기적 전망과 현실적 위협 평가
- 현재의 양자컴퓨터가 비트코인을 공격할 능력이 없음. 수백 개 큐비트를 갖춘 양자컴퓨터가 등장하기까지는 수십 년이 걸릴 것
- 비트코인 커뮤니티와 암호학자들은 잠재적 위협을 인지하고 있음. 패닉에 빠질 필요는 없지만, 양자 내성 암호로의 업그레이드를 위한 연구 및 표준화를 미리 진행하는 것은 필요함
- 양자 기술 발전 속도가 빨라질 경우를 대비해, 비트코인은 새로운 서명 알고리즘과 해시 함수를 준비해야 함

6. 결론
- 구글의 “Willow”가 105큐비트에 도달한 것은 과학적 진전이지만, 비트코인 보안에 당장 영향을 미치지 않음
- ECDSA나 SHA-256을 깰 만한 양자컴퓨터는 아직 한참 멂. 또한, 비트코인 커뮤니티는 이미 사전에 대비할 수 있는 아이디어와 제안을 마련 중이며, 충분한 시간적 여유를 갖고 대응책을 준비할 수 있음

✍️현재 양자컴퓨터는 비트코인을 위협하기에 한참 부족한 수준. 양자 시대를 대비하기 위한 계획이 있으며, 필요하다면 비트코인 네트워크는 안전하게 양자 내성 알고리즘으로 전환할 수 있는 절차와 의사를 갖추고 있음