양자물리를 이용한 사기 방지 신용 카드

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-12-19

신용카드 사기, 신원 절도 등은 소비자와 산업계에 심각한 문제로 여겨지고 있다. 회사와 개인이 이런 보안 문제들을 개선하기 위해 노력하고 있지만, 범죄 활동으로 부터 그들의 재무 데이타와 개인 정보를 보호하기 점점 어려워지고 있다. 하지만 양자 물리의 새로운 노력이 하나의 해법을 곧 제시할 것이다. 광학회의 새로운 영향도 높은 저널 옵티카의 보고에서, 네덜란드 연구팀은 거의 파괴하기 불가능한 물리적인 열쇠를 증명하기 위한 사기 방지 방법을 개발하기 위해 양자 역학의 능력을 이용했다. 양자-보안 인증으로 알려진 혁신적인 보안 측정은 만약 카드의 전체 구조와 같은 기본적인 정보가 도난되었더라도 현금 및 신용 카드 등 어떤 사람이나 물체의 신원을 확인할 수 있다. 이는 스푸프되거나 복제될 수 없는 안전한 질의 응답 (Q&A) 교환을 만들기 위해 빛의 독특한 양자 특성을 이용한다. 일반적인 자기띠 식 카드들은 상대적으로 이용하기 쉽지만 복제하기도 매우 간단하다. 현재, 은행들은 신용을 증명하고 보안성을 구분하고 향상시키기 위해 마이크로프로세서 칩을 포함하는 소위 스마트 카드들을 발부하기 시작했다. 그러나, 코드를 얼마나 복잡하게 하거나 얼마나 많은 보안 층들을 가지고 있다하더라도 문제는 카드 내부에 저장된 정보를 얻는 공격자들이 이 정보를 복제하거나 모방할 수 있다는 것이다. 이 논문에 언급한 새로운 접근법은 승인 질문과 대답들을 전달하기 위해 동시에 다수의 장소들에서 광자들이 존재할 수 있는 광자의 특이한 양자 특성을 이용하여 전체적으로 이러한 위험을 제거했다. 우리의 일상적인 경험들을 가지고 조화시키기 어려워 이런 빛의 이상한 특성은 신용 카드 이체를 승인하는데 사용되는 것과 같은 사기 방지 Q&A 교환을 만들 수 있다. 빛의 단일 광자들은 일반적인 거동에 대항하는 듯한 매우 특별한 특성을 가지고 있으며 적절하게 이용될 때, 광자들은 정보가 존재하는 것을 결정하여 공격자들을 막는 방법으로 정보를 암호화할 수 있다고 이 논문의 주 저자이며 트벤데 대학 연구원인 페피진 핀크세 박사가 말했다. 이 과정은 신용 카드 상의 특별하게 준비된 표면 상으로 작고 특정한 광자 수를 전송해 주며 이후 그들이 만든 감출 수 없는 패턴을 관찰함으로써 작동한다. 양자 세계에서 단일 광자가 다수의 위치들에서 존재할 수 있기 때문에 이는 많은 광자들 혹은 하나만으로도 복잡한 패턴을 만들어 낼수 있다. 빛의 양자 특성을 인해, Q&A 교환을 관찰하는 해커의 어떠한 시도도 빛의 양자 특성을 붕괴시키며 전송되는 정보를 파괴할 수 있다고 물리학자들이 말한다. 이는 양자-보안 승인을 기술적으로 어떠한 미래 발전이 있더라도 파괴할 수 없게 해 준다. 실재 세계에서 보안성을 제공하기 위해, 예를 들어 신용 카드의 경우 수 백만 개의 나노입자들이 포함된 백색 페인트가 종이 두께의 얇은 부분으로 준비될 수 있다. 레이저를 이용하여, 빛의 개별 광자들은 카드를 승인하는데 이용되는 패턴을 만드는 표면으로 되돌아올 때까지 핀볼 기계 내 금속 공들과 같이 나노입자들 둘레를 맴도는 페이트 내로 투영된다. 만약 일반적인 빛이 이 표면 상으로 투영된다면 공격자는 들어가는 패턴을 측정할 수 있고 정확한 반응 패턴을 되돌아올 수 있다. 그러므로 은행은 실재 카드와 공격자에 의해 투영된 위조 신호 사이 차이를 볼 수 없을 것이다. 그러나, 만약 은행이 패인트 내로 단일 양자 광자들의 패턴을 보낸다면 반사된 패턴은 투영된 광자들의 수보다 더 많은 빛의 점들이나 정보를 가지기 위해 나타날 것이다. 질문을 가로채려고 시도하는 공격자는 이 빛의 양자 특성을 파괴하며 이체를 승인하는데 요구된 정보의 부분만 포획할 수 있다. 이는 지면 상으로 10개의 볼링 볼들을 떨어뜨리고 200 개의 분리된 충격들을 만들어내는 것을 의미한다고 핀크세 박사가 전했다. 10 개의 볼링 볼들을 수집하여야만 패턴이 마루 상에 만들어진 것과 같이 어떤 정보를 보냈는지 정확히 알기는 불가능하다. 만약 그들을 떨어뜨리는 것을 관찰하려고 한다면 전체 시스템은 붕괴될 것이다. 핀크세 박사에 따르면 보안성을 제공하는 특이한 방법은 정부 빌딩, 은행 카드, 신용 카드, 신분 확인 카드, 자동차를 보호하는데 적당하다고 한다. 양자-보안 승인은 이미 가용하고 있는 레이저와 프로젝터와 같은 간단하고 저가인 기술을 이용하기 때문에 상대적으로 쉽게 수많은 장보들에서 이용될 수 있을 것이다. 그림 설명: 네덜란드 연구팀은 실질적으로 해킹하기 불가능한 물리적인 열쇠를 인증하기 위한 사기 방지 방법을 개발하기 위해 양자 역학의 능력을 이용했다. 참고 자료: S. A. Goorden, M. Horstmann, A. P. Mosk, B. Škorić and P. W. H. Pinkse, "Quantum-Secure Authentication of a Physical Unclonable Key," Optica, 1, 6, 421-424 (2014) http://dx.doi.org/10.1364/OPTICA.1.000421 fraudproofcr.jpg http://m.phys.org/news/2014-12-fraud-proof-credit-cards-quantum-physics.html