KAIST, 해킹 공격 막는 암호 반도체 ‘최초 개발’

KAIST 전기및전자공학부 최양규 교수와 류승탁 교수 공동연구팀이 ‘해킹 막는 세계 최초 보안용 암호 반도체’를 개발하는 데 성공했다. 

29일 KAIST에 따르면 연구팀은 100% 실리콘 호환 공정으로 제작된 핀펫(FinFET) 기반 보안용 암호반도체 크립토그래픽 트랜지스터(cryptographic transistor, 이하 크립토리스터(cryptoristor))를 세계 최초로 개발했다. 이는 트랜지스터 하나로 이뤄진 독창적 구조로 되어 있을 뿐만 아니라, 동작 방식 또한 독특해 유일무이한 특성을 갖춘 난수 발생기다. 

인공지능 등의 모든 보안 환경에서 가장 중요한 요소는 난수 발생기다. 가장 널리 사용되는 보안 칩인 ‘고급 암호화 표준(advanced encryption standard, AES)’에서 난수 발생기는 핵심 요소로, AES 보안 칩 전체 면적의 약 75%, 에너지 소모의 85% 이상을 차지한다. 따라서, 모바일 혹은 사물인터넷(IoT)에 탑재가 가능한 저전력/초소형 난수 발생기 개발이 시급하다.

기존의 난수 발생기는 전력 소모가 매우 크고 실리콘 CMOS 공정과의 호환성이 떨어진다는 단점이 있고, 회로 기반의 난수 발생기들은 점유 면적이 매우 크다는 단점이 있다.

연구팀은 기존 세계 최고 수준 연구 대비 전력 소모와 점유 면적 모두 수천 배 이상 작은 암호 반도체인 단일 소자 기반의 크립토 리스터(cryptoristor)를 개발했다. 절연층이 실리콘 하부에 형성돼 있는 실리콘 온 인슐레이터(Silicon-on-Insulator, SOI) 기판 위에 제작된 핀펫(FinFET)이 가지는 내재적인 전위 불안정성을 이용해 무작위적으로 0과 1을 예측 불가능하게 내보내는 난수 발생기를 개발했다. 

연구팀은 보통 모바일 기기 등에서 정보를 교환할 때 데이터를 암호화하는 알고리즘에는 해커가 암호화한 알고리즘을 예측할 수 없도록 하는 것이 중요한데, 무작위의 0과 1이 난수이며 0과 1의 배열이 매번 다른 결과가 나오게 해 예측 불가능성을 가지도록 함으로써 공격자가 예측하지 못하도록 차단하는 방식이다.