암호화폐의 양자 위험: 아직은 섣부른 공포

구글 양자 연구팀이 타원곡선 암호를 깨는 데 필요한 자원 추정치를 수정한 논문을 3월에 발표하자, 암호화폐 업계는 다소 지나치게 호들갑을 떨었다. 비트코인의 종말이라고까지 주장했다.

기존 추정에 따르면 쇼어 알고리즘으로 256비트 타원곡선 암호를 해독하려면 논리 큐브가 수만 개 필요했다. 그러나 구글 연구팀은 그 수를 1,200개 미만으로 낮췄다. 공격에 드는 비용을 기존 추정치보다 20배 줄인 것이다.

이론상 공격 비용이 낮아진 지금, 10년 뒤 지갑 속 비트코인에는 어떤 영향이 있을까? 어쨌든 지구상에는 오류 허용 논리 큐비트 1,200개를 안정적으로 유지할 수 있는 양자 컴퓨터가 아직 전혀 없다.

라이트 형제가 하늘을 날기 불과 9일 전에 인간은 앞으로 백만 년 동안 날지 못할 거라고 말한 신사처럼 굴려는 건 아니다. 하지만 그 수준에 도달하려면 공상과학 영화의 후반부에서나 볼 법한 돌파구가 필요하다.

그러니 그 돌파구가 임박했다고 가정해 보자. 타원곡선 암호로 보호되는 블록체인 자산을 보유한 사람에게 남는 질문은 하나다. 우리에게 시간이 얼마나 있을까?

내 생각에는 이 문제를 이렇게 바라보는 편이 더 유용하다. 양자 컴퓨팅이 결국 오늘날의 암호를 깨뜨릴 것인지가 아니라, 그렇게 되기 전에 업계가 전환을 마칠 수 있는지가 관건이다.

모든 암호화폐가 같은 위험에 놓인 것은 아니다

쇼어 알고리즘은 공개 키로부터 개인 키를 알아낸다. 공개 키가 온체인에 노출되지 않았다면 알고리즘은 활용할 정보가 없다.

대부분의 최신 비트코인 주소 유형은 자금을 사용할 때까지 공개 키를 숨긴다. P2PKH와 P2WPKH는 공개 키를 해시하지만, P2PK와 Taproot는 공개 키를 처음부터 노출한다. 과거 거래로 키가 이미 드러난 주소에 위험이 집중된다.

온체인 분석에 따르면 유통 중인 비트코인 전체의 34% 이상은 공개 키가 노출된 적이 있다. 이는 레거시 주소에 남아 있는 약 2만 개의 노출된 키에 해당하는 비트코인 약 170만 개다.

이더리움은 같은 문제를 더 광범위하게 겪는다. 거래에 한 번이라도 서명한 모든 외부 소유 계정은 공개 키를 복구할 수 있을 만큼 충분한 정보를 노출했다. 개별 계정뿐 아니라 검증자의 BLS 서명, KZG 커밋, 일부 영지식 증명 시스템도 충분히 강력한 양자 컴퓨터가 깨뜨릴 수 있는 암호 기법에 의존한다.

전환은 이미 진행 중이다

양자 컴퓨터는 은행, 정부 공개 키 기반 구조(PKI), 보안 통신 전반에서 RSA와 타원곡선 암호를 위협한다. 따라서 블록체인은 훨씬 더 큰 전환의 일부일 뿐이다.

미국 국립표준기술연구소(NIST)는 2024년 8월 최초의 양자내성 암호 표준 세 가지를 확정했다. 키 설정에는 ML-KEM을, 디지털 서명에는 ML-DSA와 SLH-DSA를 사용한다. 블록체인 분야에서는 비트코인의 BIP-360이 2026년 2월 공식 저장소에 병합됐다. 이 제안으로 온체인에서 기존 방식의 공개 키를 노출할 필요가 없어졌다.

이더리움 프로토콜 클러스터는 실행, 합의, 데이터 전반에 걸쳐 2029년 12월까지 양자내성 기반 계층을 구축하는 것을 목표로 한다.

이를 구현하려면 약 7개월 간격으로 하드 포크를 다섯 차례 진행해야 한다.

이런 일정은 암호화폐 분야에만 해당하는 것이 아니다. 구글은 자체 양자내성 전환을 완료하기 위한 내부 목표 시점을 2029년으로 잡았다. 영국 국가사이버보안센터는 2035년까지 완료하는 것을 목표로 삼았다. 따라서 블록체인 네트워크는 암호화폐만의 위협에 대응하는 것이 아니라, 훨씬 더 광범위한 암호 체계 전환의 일환으로 전환을 진행하고 있다.

일정을 따져 보면

올해 초 발표된 씨티그룹 보고서는 2034년까지 암호학적으로 위협이 되는 양자 컴퓨터가 등장할 확률을 19~34%로 제시했다.

대부분의 블록체인 전환 계획은 2034년 전에 완료하는 것을 목표로 한다. 따라서 현재는 방어 측에 유리한 경쟁이 펼쳐지고 있다.

내 생각에 암호화폐 업계가 지금 보이는 공포는 바로 이 대목에서 일정을 잘못 짚고 있다. 양자 위협은 실재하지만, 중요한 시한은 양자 컴퓨터가 가동되는 날이 아니다. 양자 컴퓨터가 등장하기 전에 취약한 자산과 인프라를 옮겨야 하는 시점이다.

지금 유일하게 우려되는 것은 ‘지금 수집하고 나중에 해독하는’ 허점이다. 공격자는 오늘 공개된 공개 키를 수집해 목록화한 뒤, 성능을 갖춘 양자 컴퓨터가 등장하면 키 복구를 시도할 수 있다.

이 때문에 양자 컴퓨터가 등장할 때까지 전환 계획을 미뤄서는 안 된다. 양자 컴퓨터가 실제로 등장했을 때는 이미 노출된 모든 키가 위험에 처해 있다.

지금 할 수 있는 일

오늘날 대부분의 사용자에게는 양자 컴퓨터보다 피싱, 악성 탈중앙화 앱(dApp) 서명, 펌웨어 침해, 키 생성에 필요한 엔트로피 부족으로 돈을 잃을 가능성이 훨씬 더 크다.

현명한 태도는 두 가지 사실을 동시에 받아들이는 것이다. 현재의 공격에 대비해 방어를 강화하자. 주소를 재사용하지 말자. 기본 설정으로 공개 키를 숨기는 출력 유형을 사용하는 지갑 소프트웨어를 쓰자. 그리고 전환 일정을 주시하자.