생물학적 암호화 키로 포스트 양자 시대 뚫을 수 없는 보안 구현

디지털 정보는 의료, 농업, 자동화, 통신, 국방을 포함한 현대 사회 모든 부문에서 기하급수적으로 증가하고 있습니다. 전 세계 디지털 데이터는 2020년까지 35제타바이트(350억 테라바이트)에 도달할 것으로 예측됩니다.

이러한 엄청난 양의 데이터를 다루는 것은 정보기술 업계에서 가장 어려운 과제 중 하나가 되었습니다. 요즘 데이터 유출, 인질 멀웨어, 해킹된 시스템, 정부와 민간 기업의 정보가 악의적 손에 넘어가는 이야기 등을 더 많이 듣게 됩니다.

이제 펜실베이니아 주립대학 엔지니어들이 해결책을 내놓았습니다: 복제하거나 리버스엔지니어링할 수 없는 암호화 키 생성 접근법을 개발했습니다. 이 접근법은 컴퓨터가 오늘날 슈퍼컴퓨터보다 수백만 배 더 빨라질 포스트 양자 시대에서도 작동할 것입니다.

현재 우리는 데이터를 암호화하기 위해 수학적 알고리즘(단방향 함수)을 사용합니다. 이 알고리즘들은 공개/비공개 키를 사용해 한 방향으로 가는 건 쉽게 만들지만, 반대 방향으로 가거나 되돌리는 건 극도로 어렵게 만듭니다.

대부분 암호화 알고리즘은 소인수분해 기반입니다: 두 큰 소수를 곱합니다. 결과 값이 클수록 컴퓨터가 원래 소수를 찾는 데 더 오래 걸립니다. 즉, 결과로부터 리버스엔지니어링하는 것이 시간과 자원 소모적인 작업이 됩니다.

CPU와 GPU가 더 발전하고 양자 컴퓨터가 지평선에 보이면서, 이러한 암호화 기법은 미래에 효과적으로 작동하지 않을 것입니다.

해결책은 진정한 난수 암호화 키를 적응하는 것입니다. 과정에 공식이나 패턴이 없으므로 리버스엔지니어링하거나 복제할 수 없습니다.

참조: Advanced Theory and Simulations | doi:10.1002/adts.201800154 | 펜실베이니아 주립대학

컴퓨터에서 생성되는 소위 난수는 사실 의사난수일 뿐입니다. 진정한 무작위성을 찾으려면 자연으로 돌아가야 합니다.

이 연구에서 연구자들은 인간 T세포, 세포 매개 면역에 중요한 역할을 하는 백혈구 아형태를 분석하기로 했습니다. 모든 생물의 기본 구성 요소에는 수학적 기초가 없으므로 어떤 기계도 그것들을 풀 수 없습니다.

연구자들은 용액 속 T세포의 무작위 2D 배열을 이미징하고, 픽셀을 생성해 이미지를 디지털화했습니다. 빈 공간은 '0'으로, T세포 픽셀은 '1'로 만들었습니다.

이미지 출처: Jennifer Mccann / 펜실베이니아 주립대학

모든 유형의 살아있는 세포는 오랫동안 보관할 수 있고, 균일하게 움직이므로 반복적으로 이미징해 새로운 암호화 키를 생성할 수 있습니다. 이 연구에서 얻은 2D 키는 최대 엔트로피를 가지며 어떤 무차별 대입 공격으로도 해독하기 극도로 어렵습니다.

현재까지 팀은 암호화 키당 2,000개 T세포를 사용했으며, 이는 키 생성 메커니즘(키 생성 속도, 키 샘플링 인스턴스, 세포 유형, 세포 밀도 포함)에 대한 심층 지식이 있는 적대자라도 시스템을 침해하는 것을 불가능하게 만듭니다.

참고: 초고해상도 현미경, 공간과 시간 모두에서 세포 관찰 가능

우리는 안전한 무언가가 필요합니다. 현재로선 이 세포 암호화 보안 시스템이 언제 어디서나 우리 데이터를 안전하게 지킬 잠재력을 가지고 있습니다.

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