양자 컴퓨터가 비트코인, 이더리움 또는 다른 어떤 체인도 하룻밤 사이에 지워버리지는 않겠지만, 결국 거의 모든 블록체인이 의존하고 있는 특정 수학적 구성요소들을 깨뜨리게 될 것이다. 이 구분은 중요하다. Starknet의 개발사인 StarkWare가 최근에 발표한 기술 분석에 따르면, 블록체인 네트워크가 직면한 진짜 양자 리스크는 모든 것이 한꺼번에 무너지는 파국적 시나리오가 아니라, 각기 다른 해결책과 일정표를 가진 다섯 개의 식별 가능한 취약 지점들의 집합이다. 어떤 수학이 취약한지 찾으면, 위험이 정확히 어디에 존재하는지도 함께 드러난다고 이 가이드는 주장한다.
Summary
핵심 요약
- 양자 컴퓨터는 블록체인 전체 기술을 한 번에 무너뜨리는 것이 아니라, 주로 타원곡선 서명과 같은 특정 암호 수학을 깨뜨림으로써 위협을 가한다.
- 세 가지 범주의 암호 기술이 노출되어 있다: 서명, 암호화, 해싱이며, 각각은 쇼어(Shor) 알고리즘과 그로버(Grover) 알고리즘 같은 양자 알고리즘에 의해 서로 다르게 영향을 받는다.
- ML-DSA, SLH-DSA, Falcon-512와 같은 서명용, 그리고 암호화를 위한 ML-KEM 등 이미 표준화된 포스트 양자 대체 기술이 존재한다.
- 다섯 가지 블록체인 “마이그레이션 표면”이 위험을 안고 있다: 키와 계정, 앱과 입력값, 증명, 합의 및 크로스체인 신뢰, 그리고 네트워크 전송 암호화.
- Starknet은 해시 기반 증명과 업그레이드 가능한 계정을 결합한 드문 사례로 언급되며, 양자 내성으로 가는 부분적이고 문서화된 경로를 제공한다.
블록체인 암호 기술에 대한 양자 컴퓨팅 위협
핵심 위험은 대부분의 피해를 일으키는 단 하나의 알고리즘으로 귀결된다. 충분히 강력한 양자 컴퓨터에서 실행되는 쇼어 알고리즘(Shor’s algorithm)은, 고전 컴퓨터로는 실질적인 시간 안에 불가능한 작업인, 공개키로부터 그 뒤에 있는 개인키를 역산해낼 수 있다. 바로 이 단일 능력이, 양자 컴퓨팅에 대한 블록체인 보안 우려를 이론적 수준에서 구체적 수준으로 바꾸어 놓는다.
StarkWare 가이드에 따르면, 거의 모든 노출은 세 가지 암호 기술 범주 안에 존재하며, 양자 컴퓨터는 각각을 다르게 다룬다. 서명은 트랜잭션이 지갑 소유자에게 속한다는 것을 증명하는데, 쇼어 알고리즘은 공개키로부터 개인키를 도출해 그 사용자인 것처럼 서명할 수 있다. 암호화는 전송 중인 데이터를 비공개로 유지하는데, 같은 알고리즘이 이것도 깨뜨린다 — 즉, 오늘 기록된 트래픽이 하드웨어가 따라잡는 몇 년 후에 복호화될 수 있다는 뜻이다. 해싱은 증명, 주소, 체인 상태 뒤에 있는 일방향 지문으로, 추측을 가속하지만 실제 위협이 되는 경우는 드문 더 약한 알고리즘인 그로버 알고리즘의 영향을 주로 받는다 — 다만 해시가 여전히 타원곡선 서명에 의존하는 경우에는, 그 지점에서도 쇼어 알고리즘이 적용된다.
블록체인을 위한 포스트 양자 암호 솔루션
같은 분석에 따르면, 각 암호 범주에 대한 해결책은 이미 존재하며 표준화까지 완료되었다. 서명에 대해서는 ML-DSA, SLH-DSA, 제안된 Falcon-512와 같은 포스트 양자 서명 방식을 사용하는 것이 권장 경로다. 암호화에 대해서는 FIPS 203으로 정식화된 ML-KEM이라는 포스트 양자 키 교환이 표준 대체 기술이다. 해싱은 새로운 수학이 전혀 필요 없다 — 충분히 큰 길이의 SHA-256 또는 SHA-3 기반 해시는 이미 양자 공격에 대해 안전하게 유지된다.
이는 가이드 속에 숨어 있는 비교적 안심할 만한 발견 중 하나다. 포스트 양자 암호로의 블록체인 마이그레이션은 돌파구를 기다리는 연구 문제가 아니다. 알고리즘은 이미 준비되어 있다. 대부분의 경우 부족한 것은, 실제 가치를 담고 있는 라이브 네트워크 전반에 걸친 조율된 도입이다.
양자 공격에 취약한 다섯 가지 핵심 블록체인 표면
양자 리스크는 하나의 단일 실패 지점으로 블록체인을 강타하지 않는다 — 서로 다른 메커니즘, 서로 다른 노출, 서로 다른 해결책을 가진 다섯 개의 뚜렷한 마이그레이션 표면 전반에 걸쳐 나타난다.
키와 계정: 자금이 가장 위험한 곳
모든 트랜잭션은 지갑의 비밀키에 연결된 서명으로 승인되며, 오늘날 이 서명은 거의 항상 ECDSA 같은 타원곡선 수학에 의존한다. 여기서의 위험은 즉각적이고 재정적이다. 지갑이 트랜잭션을 발생시키는 순간, 그 공개키가 온체인에 드러나고, 양자 컴퓨터는 개인키를 도출해 소유자인 것처럼 서명할 수 있다. 멀티시그나 MPC 설정을 통해 여러 당사자에 걸쳐 커스터디를 분산해도 도움이 되지 않는다. 깨지는 것은 근본적인 서명 방식 자체이기 때문이다. 누가 먼저 노출되는지는 한 가지 세부 사항에 달려 있다 — 대부분의 주소는 공개키의 해시에 불과하기 때문에, 자금을 사용하지 않은 주소는 소유자가 처음으로 자금을 쓸 때까지 숨겨진 상태로 남는다.
해결책은 계정의 서명 방식을 포스트 양자 방식으로 교체하는 것이지만, 어려운 부분은 암호 기술 자체가 아니라 마이그레이션이다. 대부분의 서명 방식은 프로토콜에 하드코딩되어 있어, 이를 변경하려면 모든 사람의 자금을 건드리는 조율된 하드포크가 필요하다. 반면 계정이 프로그래머블한 경우, 사용자는 프로토콜 수준의 변경 없이도 자신의 서명 방식을 직접 업데이트할 수 있다. Starknet은 이런 방식으로 동작하며, Open Zeppelin이 구현한 버전을 포함해 포스트 양자 지갑이 이미 메인넷에서 실행 중이다.
스마트 컨트랙트, 오라클, 그리고 증명 시스템
지갑을 넘어, 온체인에서 실행되는 프로그램과 그들이 신뢰하는 외부 데이터도 고유한 노출을 가진다. 오래된 서명 검증을 하드코딩한 스마트 컨트랙트는 그 방식이 깨진 뒤에도 계속해서 이를 신뢰한다. 오라클과 난수 생성 키는 보통 많은 애플리케이션에 공유되므로, 한 번의 붕괴가 시스템 전체로 번진다 — 하나의 오라클 서명을 위조하는 것만으로 그 피드를 읽는 모든 컨트랙트를 동시에 오염시킬 수 있다. 해결책은 주로 생태계 차원의 작업이다. 컨트랙트와 데이터 제공자가 포스트 양자 서명으로 이동하고, 이상적으로는 네트워크 전체 업그레이트를 기다리지 않고도 새로운 방식을 검증할 수 있는 프로토콜 위에서 이를 수행하는 것이다.
증명 시스템도 비슷한 분기를 가진다. 증명이 타원곡선 수학에 의존하는 경우 — KZG 커밋먼트 같은 페어링 기반 방식이 그렇다 — 양자 컴퓨터는 결국 실제로는 일어나지 않은 상태에 대한 증명을 위조할 수 있다. 해시 기반 증명에는 이런 약점이 없다. 이는 보다 넓은 의미에서 zk-SNARK와 zk-STARK를 구분하는 동일한 차이다. SNARK는 보통 타원곡선 가정을 활용하고 종종 신뢰 설정(trusted setup) 의식을 필요로 하는 반면, STARK는 해시 함수의 충돌 저항성만을 가정한다. 이는 별도의 crypto.news 기술 설명에 따르면 양자 공격에도 견디는 보다 보수적인 보안 가정이다. 그래서 타원곡선 의존성이 없는 해시 기반 증명은 장기적으로 더 지속 가능한 선택으로 간주된다.
합의, 크로스체인 브리지, 그리고 네트워크 암호화
블록체인 파이널리티와 크로스체인 신뢰는 모두 검증자 또는 위원회 서명 집합을 검증하는 문제로 귀결된다. 그 서명 집합을 위조할 수 있다면, 공격자는 파이널리티 자체를 위조하거나 사기성 브리지 출금을 밀어 넣을 수 있다 — 브리지는 이미 전통적인 취약점만으로도 수십억 달러가 도난당한, 암호화폐에서 가장 많이 공격받는 부분이라는 점을 고려하면 특히 위험한 시나리오다. 해결책은 검증자, 위원회, 결제 서명을 포스트 양자 방식으로 마이그레이션하는 것이며, 서명 로직이 업그레이드 가능한 컨트랙트 안에 있을수록 이 작업은 더 쉬워진다. 보도에 따르면 Starknet은 이런 기반 위에서 합의 서명을 마이그레이션할 계획이다. 다만 크로스체인 보안에는 공통된 상한이 있다. 레이어 2 네트워크는 기반 체인의 암호 기술을 상속하므로, 기반 레이어 1이 마이그레이션을 완료하기 전까지 어떤 레이어 2도 완전히 보호될 수 없다.
다섯 번째 표면인 네트워크 전송 암호화는 노드 간, 그리고 지갑과 네트워크 간의 암호화된 연결을 다룬다. 퍼블릭 원장은 애초에 비밀이 아니기 때문에, 실제 표적은 전송 중인 데이터다 — 양자 하드웨어가 성숙한 뒤 수년 후에 복호화될 수 있도록 오늘 기록되는 트래픽과, 키가 깨진 뒤 노드를 사칭할 위험이 여기에 포함된다. 해결책은 이 트래픽을 포스트 양자 암호화로 전환하는 것이며, 이는 특정 체인에 국한된 것이 아니라 더 넓은 인터넷 전반에서 이미 진행 중인 마이그레이션이다.
Starknet의 양자 내성 블록체인 보안 접근법
어떤 체인이 앞으로 해야 할 작업량을 결정하는 두 가지 구조적 이점이 있다. 타원곡선 수학 대신 해시 기반 증명에 의존하는 것, 그리고 자체 서명 방식을 업데이트할 수 있는 프로그래머블 계정을 보유하는 것이다. Starknet은 이 두 가지를 이미 갖춘 실제 작동 사례로 제시된다. 그 증명 시스템은 설계 단계에서부터 양자 내성을 목표로 했고, 상태의 일부는 이미 해시 함수 위에서 동작하며, 나머지에 대해서도 공개적으로 약속된 로드맵이 존재한다. 단 하나 인정된 예외는 데이터 가용성인데, 이 부분은 이더리움 레이어 2로서 Starknet이 이더리움으로부터 직접 상속받는다 — 이는 Starknet의 양자 마이그레이션 진척도가 여전히 베이스 레이어에서 벌어지는 일에 묶여 있음을 상기시킨다.
이 상속된 의존성은 왜 양자 리스크 블록체인 분석이 단일 네트워크에서 멈추지 않는지를 잘 보여준다. 내부 방어가 강한 체인조차 그 아래에 있는 레이어만큼만 빠르게 움직일 수 있다. 가이드에 따르면, 가장 중요한 노출 구간은 단순히 한 번도 움직이지 않은 코인이 아니라, 공개키가 영구적으로 노출된 재사용 주소나 이미 사용된 주소에 있다. 비트코인은 이 문제의 가장 명확한 사례로 묘사된다. 수백만 개의 코인이 노출된 주소에 앉아 있고, 네트워크에는 그 뒤의 계정을 업그레이드할 내장된 방법이 없다. 현실적인 경로는 새로운 양자 안전 주소 타입을 도입하거나, 결국 움직이지 않은 자금을 동결하는 것뿐이다.
분석은, 취약한 서명 및 증명 방식이 거의 모든 곳에서 여전히 활발히 사용되고 있기 때문에, 현재 어떤 체인도 완전히 양자 안전하다고 주장할 수 없다고 결론짓는다. 투자자, 개발자, 사용자에게 더 유용한 질문은, 추상적으로 네트워크가 “양자 안전”한지 여부가 아니라, 인프라 중 얼마나 많은 부분이 이미 견고한 해시 위에서 돌아가고 있고, 얼마나 많은 부분이 미래의 양자 컴퓨터가 깨뜨릴 수 있는 수학에 여전히 의존하고 있는지, 그리고 그 남은 수학을 누구의 자금도 동결시키지 않고 교체할 수 있는지 여부다.
FAQ
양자 컴퓨터는 어떻게 블록체인 보안을 위협하나요?
양자 컴퓨터는 쇼어 알고리즘을 실행해 공개키로부터 개인키를 도출하고, 마치 정당한 소유자인 것처럼 서명을 위조함으로써 특히 타원곡선 서명과 같은 특정 암호 수학을 깨뜨릴 수 있다.
양자 공격의 영향을 받는 주요 암호 영역은 무엇인가요?
서명, 암호화, 해싱이 양자 알고리즘의 영향을 받는 세 가지 주요 암호 영역이다. 쇼어 알고리즘은 서명과 암호화를 깨뜨리고, 그로버 알고리즘은 해싱에 훨씬 더 작은 영향을 미친다.
블록체인은 어떻게 양자 공격으로부터 스스로를 보호할 수 있나요?
네트워크는 서명과 암호화를 포스트 양자 암호 방식으로 마이그레이션하고, 충분한 길이의 SHA-256 또는 SHA-3와 같은 양자 내성 해시 함수를 채택하며, 증명 시스템을 타원곡선 기반 방식 대신 STARK와 같은 해시 기반 설계로 전환할 수 있다.
왜 Starknet이 다른 체인보다 더 양자 내성이 강한 것으로 여겨지나요?
Starknet은 알려진 양자 취약점이 없는 STARK라는 해시 기반 영지식 증명을 사용하며, 네트워크 전체의 프로토콜 변경 없이도 자체 서명 방식을 업그레이드할 수 있는 프로그래머블 계정을 지원한다.
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