비트코인 라이트닝에 양자내성 첫 구현… 이스트텍사스 A&M대 ‘PQLN’ 공개

비트코인(BTC)의 대표적인 레이어2 확장 솔루션인 라이트닝 네트워크(LN)에 양자컴퓨터의 공격을 방어할 수 있는 암호화 기술이 최초로 구현됐다.

크립토브리핑 등 업계에 따르면 이스트텍사스 A&M 대학교 연구진은 최근 사전 공개 논문 저장소 아카이브(arXiv)를 통해 ‘PQLN(Post-Quantum Lightning Network)’ 개발 연구 논문과 깃허브 오픈소스를 공개했다. 연구진은 미국 국립표준기술연구소(NIST)가 공식 표준으로 지정한 격자 기반 양자내성 암호 알고리즘인 ‘ML-DSA’와 ‘ML-KEM’을 적용했다. 이는 기존의 타원곡선 암호 체계를 완전히 폐기하지 않고 양자내성 알고리즘을 덧씌우는 ‘하이브리드(Hybrid)’ 보안 구조로 설계되어 현행 네트워크와의 하위 호환성을 확보했다.

‘0.33밀리초’ 연산 지연 최소화… 선수집·후해독 공격 차단

이번 PQLN 프로젝트의 핵심은 향후 양자컴퓨터의 쇼어(Shor) 알고리즘이 등장하더라도 라이트닝 네트워크 내 결제 프라이버시와 무결성을 보존하는 데 있다. 특히 공격자가 현재 암호화된 상태의 오프체인 통신 패킷을 미리 대규모로 저장해 둔 뒤, 수년 후 고성능 양자컴퓨터로 이를 풀어내 결제 경로와 노드 신원을 역추적하는 ‘선수집·후해독’ 공격을 원천 차단하는 데 목적이 있다.

연구진이 대표적인 라이트닝 구현체인 ‘러스트 라이트닝(rust-lightning)’에 PQLN을 배포해 테스트한 결과, 양자내성 암호화 처리에 추가로 소요된 연산 시간은 노드당 최대 0.33밀리초(ms)에 그쳤다. 개별 홉(Hop)당 결제 처리 지연 시간 역시 통상적인 인터넷 환경에서 20~50밀리초 내외로 억제되어, 기존 노드와 PQLN 노드가 혼합된 네트워크 환경에서도 결제 실패나 중단 없이 안정적인 트랜잭션 처리가 입증됐다.

통신량 10배 급증과 L1 합의 분리… 실제 상용화까지는 과제

다만 대규모 상용망 적용을 위해 극복해야 할 네트워크 자원 부담도 확인됐다. 양자내성 암호는 기존 타원곡선 방식에 비해 공개키와 서명 데이터의 물리적 바이트 용량이 훨씬 크다. 실제로 ML-DSA를 적용할 경우 노드 간 채널 상태와 라우팅 경로를 전파하는 가십(Gossip) 데이터 전송량이 기존 대비 약 10배 폭증하는 것으로 나타났다. 상대적으로 서명 크기가 작은 팔콘(Falcon) 방식을 도입하더라도 통신량이 4배가량 증가해 중소형 노드의 대역폭 부담이 가중될 수 있다.

아울러 PQLN은 노드 통신과 인보이스, 어니언 라우팅 등 오프체인 소프트웨어 레이어에 국한된 개선안이다. 비트코인 베이스 레이어(L1)의 채널 개설·청산 트랜잭션 자체를 양자내성으로 전환하려면 비트코인 코어 개발자 및 채굴자들의 전체 소프트포크(합의 변경)가 선행되어야 한다. 전문가들은 이번 연구가 비트코인 합의 변경을 기다리지 않고도 레이어2 차원에서 양자 위협 방어망을 선제 구축할 수 있음을 입증한 기술적 이정표라고 평가했다.

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출처: https://blockchaintoday.co.kr/news/articleView.html?idxno=65885