PQ-DPoL: 효율적인 양자 후 블록체인 합의 알고리즘

Abstract

양자 컴퓨터의 발전과 쇼어 알고리즘을 통한 타원 곡선 암호(Elliptic Curve Cryptographic, ECC)의 다항 시간 솔루션은 블록체인 보안에 대한 취약점으로 작용한다. 본 논문은 새로운 합의 알고리즘을 적용한 효율적인 양자 내성 블록체인을 제시한다. 또한 블록체인의 트랜잭션 서명 및 검증 과정에 양자 후 서명 체계를 적용하여 양자 공격에 대한 내성을 보장한다. 구체적으로, NIST 양자 후 암호(Post-Quantum Cryptographic, PQC) 표준에서 선택된 알고리즘 중 하나인 FALCON 서명 체계를 사용한다. 양자 후 서명 체계를 적용함으로써 필연적으로 블록체인이 처리하는 초당 트랜잭션 수(TPS, Transaction Per Second)가 감소하게 된다. 이러한 성능 저하를 완화하기 위하여 행운 증명(Proof-of-Luck, PoL) 매커니즘에 위임 기법을 적용하는 새로운 합의 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서는 FALCON의 보안 매개변수를 조절하고 합의 알고리즘의 구성 요소를 조정함으로써 양자 후 시대를 위한 효율적이고 안전한 블록체인을 구축하고자 한다.