코인베이스, 비트코인 양자 대비 설계안 공개…휴면 코인은 별도 논의 제안

코인베이스($COIN)가 양자 컴퓨터 공격에 대비한 비트코인(BTC) 주소·서명 설계안을 내놨다. 서명 기술이 바뀌어도 주소 체계를 다시 짜지 않도록 주소와 서명을 분리하고, 움직이지 않는 휴면 코인의 처리는 업그레이드 논의와 따로 다루자는 제안이다.

브라이언 암스트롱(Brian Armstrong)이 코인베이스의 이 구상을 공유했다고 뱅크리스(Bankless)는 전했다. 코인베이스는 올해 1월 스콧 애런슨(Scott Aaronson), 댄 보네(Dan Boneh), 저스틴 드레이크(Justin Drake) 등이 참여하는 독립 양자 자문위원회를 꾸렸다. 뱅크리스는 코인베이스가 7월 블랙록, 피델리티, 스트래티지 등과 '비트코인 보안 컨소시엄'을 출범시켰고, 3년간 비트코인 보안 연구에 1500만 달러를 투입하겠다고 밝혔다고 전했다.

◇ 바꿀 수 있는 주소부터

코인베이스 구상의 핵심은 '그릇'과 '서명'의 분리다. 그릇은 비트코인을 담는 주소 유형이고, 서명은 코인을 꺼내 쓰는 잠금 해제 방식이다. 어떤 양자 내성 서명이 장기적으로 가장 안전하고 효율적일지 아무도 장담할 수 없으므로, 암호 기술이 바뀔 때마다 주소를 새로 설계하지 않아도 되는 구조가 필요하다는 논리다.

후보는 두 가지가 거론됐다. 초안 단계인 BIP-360(P2MR)은 양자 공격에 노출되는 면적을 줄인 새 주소 유형이다. P2TRv2는 양자 내성 서명을 지원할 수 있는 방식이다. 둘 다 유연성을 주지만 단독으로 완결된 해법은 아니며, 특히 BIP-360은 양자 내성 서명을 쓰려면 추가 업그레이드가 필요하다.

과도기 수단으로는 하이브리드 주소가 제시됐다. 같은 자금을 기존 서명으로도, 양자 내성 서명으로도 쓸 수 있게 하는 방식이다. 다만 기존 서명이 살아 있는 동안에는 해당 자금이 양자 공격에 취약하다. 전환을 돕는 장치일 뿐 영구적인 답은 아니라는 설명이다.

◇ 서명 후보 네 가지, 변수는 크기

코인베이스가 정리한 양자 내성 서명 후보는 네 가지다.

△ML-DSA: 표준화가 끝난 격자 기반 방식으로 균형이 잡혀 있지만 서명이 크다.

△SLH-DSA: 표준화된 해시 함수 기반 방식으로 서명이 더 크다.

△FN-DSA(팔콘): 서명이 작지만 안전한 구현이 어렵고 표준화를 기다리고 있다.

△SHRINCS: 비트코인 전용으로 설계된 실험적 방식으로, 서명이 작은 대신 키를 더 세심하게 관리해야 한다.

가장 큰 상충 관계는 크기다. 양자 내성 서명은 지금보다 훨씬 커서 블록 공간을 더 차지하고, 이는 거래 처리량 감소나 수수료 상승으로 이어질 수 있다. 코인베이스는 보안성, 비용, 속도, 하드웨어 지갑 호환성, 취약한 비트코인을 옮기는 데 걸리는 시간을 함께 따져야 한다고 제안했다.

서명 관리 방식도 쟁점이다. 상태 기반(stateful) 서명은 사용한 서명 키를 기록해 둬야 한다. 오래된 지갑 백업을 복구하다 키를 한 번 더 쓰면 서명이 위조돼 자금이 빠져나갈 수 있다. 그럼에도 쓰는 이유는 서명이 훨씬 작아 수수료를 낮게 유지할 수 있어서다. 코인베이스는 기록 관리가 필요 없는 무상태(stateless) 서명도 함께 지원해야 한다고 주장했다.

기관 수탁 환경과의 호환도 요구했다. 많은 수탁사는 하나의 개인키를 여러 기기에 나눠 두고 함께 서명하는 다자간 서명 구조를 쓰는데, 일부 격자 기반 방식이 이 구조에 더 잘 맞을 수 있다는 설명이다. 뱅크리스는 코인베이스가 비트코인 최대 수탁사 중 하나여서 사업상 이해관계가 있다는 점도 짚었다.

◇ 전환은 단계별로, 휴면 코인은 별도로

비트코인을 양자 내성 주소로 옮기는 전환은 다섯 단계로 제시됐다.

△초기 채택: 사용자가 자발적으로 옮긴다.

△하이브리드 주소: 기존 서명과 양자 내성 서명을 함께 쓴다.

△안전한 이전: 옮기는 동안 공개키를 숨겨 노출을 줄인다.

△새 규칙: 취약한 주소로의 송금과 해당 주소에서의 지출을 단계적으로 막는다.

△최종 전환: 옛 주소에 남은 코인을 어떻게 할지 정한다. 기한 설정, 동결, 지출 한도, 복구 장치가 거론된다.

가장 논쟁적인 대목은 움직이지 않는 코인이다. 뱅크리스는 공개키가 노출된 오래된 주소에 수백만 개의 비트코인이 잠들어 있고, 여기에는 사토시 나카모토가 채굴한 코인도 포함된다고 전했다. 장기 보유자의 코인과 영구 분실된 코인도 섞여 있다. 누군가 비밀리에 양자 컴퓨터를 완성해 업계가 위협을 알아차리기 전에 털어가는 공격의 표적이 되기 쉬운 물량이다. 본지는 앞서 공개키가 이미 온체인에 드러난 비트코인이 집계 기준에 따라 604만~705만2314개로 추산된다고 보도했다.

코인베이스는 휴면 코인을 동결하거나 구제하거나 그대로 두는 방안 중 어느 쪽도 지지하지 않았다. 대신 이 논쟁을 서명 업그레이드와 분리하자고 제안했다. 휴면 코인을 둘러싼 이견 때문에 나머지 사용자의 보호가 늦어지는 일을 막겠다는 취지다. 복구 장치를 만든다면 두 조건을 충족해야 한다고 덧붙였다. 공개키만 가진 사람이 복구 절차로 코인을 훔칠 수 없도록 양자 내성을 갖출 것, 복구 정보를 잃었거나 기한을 놓친 경우 같은 예외를 처리할 것이다.

뱅크리스는 비트코인의 방향을 어느 한 기업이나 개발자가 정할 수 없는 만큼 암호 기술을 개발하는 것보다 생태계 합의를 이끄는 일이 더 어려울 수 있다고 짚었다. 비트코인 업계에서는 앞서 스타크웨어(StarkWare)가 프로토콜 변경 없이 양자 안전 거래를 비트코인 메인넷에서 실행한 바 있다.

코인베이스는 이번 안을 최종 청사진이 아니라 공개 논의에 보태는 기여로 규정했다. 업그레이드하지 않은 지갑과 노드의 동작까지 포함해 옵션을 평가한 뒤 최종 방식을 정하겠다는 입장이다.