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Why We Adopted Post-Quantum Cryptography a Decade Before Quantum Computers Arrive

Why We Adopted Post-Quantum Cryptography a Decade Before Quantum Computers Arrive
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Summary

양자 컴퓨터가 오기도 전에 '양자 내성 암호'를 먼저 깔아버린 토스페이먼츠의 생존 전략

Q-Day를 대비하는 시니어 엔지니어의 4년 간의 치밀한 보안 프로토콜 업그레이드 여정

이 아티클은 미래의 양자 컴퓨팅 위협인 'Q-Day'에 대비하여 토스페이먼츠가 어떻게 레거시 환경을 극복하고 양자 내성 암호(PQC)를 도입했는지 다룹니다. 단순히 기술을 바꾸는 것을 넘어, 수만 가맹점의 결제 환경을 해치지 않으면서 보안 수준을 높이기 위해 수행한 HTTP/3, TLS 1.3 전환 과정의 디테일한 전략을 공유합니다.

  • 01양자 컴퓨터의 연산 능력으로 기존 RSA/ECDSA 암호 체계가 무력화될 수 있는 현실적 위협(Q-Day) 정의
  • 02지금 데이터를 가로채고 나중에 양자 컴퓨터로 해독하는 'Harvest Now, Decrypt Later' 공격에 대한 선제적 방어
  • 03가맹점 서버 환경에 영향을 주지 않으면서 보안을 강화하기 위해 선택한 HTTP/3 우선 도입 전략
  • 04약한 암호 스위트 제거를 위해 3년 동안 진행한 개별 기술 지원과 단계적 철거 프로세스
  • 05PG 업계 최초로 양자 내성 암호(PQC)를 적용하여 데이터 보안의 유통기한을 영구적으로 확보

RECOMMENDATION

금융 서비스나 결제 시스템처럼 데이터의 장기적 보안이 필수적인 서비스의 백엔드 엔지니어들에게 필독을 권합니다. 특히 레거시 시스템의 보안 표준을 상향 평준화해야 하는 데브렐(DevRel)이나 보안 담당자에게 실질적인 단계별 가이드를 제공합니다.

The Problem

20년 된 레거시 시스템을 운영하며 수만 개의 가맹점 환경이 노후화되어 보안 프로토콜 업그레이드가 어려운 상황이었으며, 특히 기존 RSA/ECDSA 암호 체계가 양자 컴퓨터의 연산 능력(Q-Day)에 의해 무력화될 위험에 직면해 있었습니다.

The Solution

2022년부터 4년간 단계적으로 보안 고도화를 진행하여 HTTP/3 도입, 약한 암호 스위트 제거, TLS 1.3 전면 적용을 완수하였으며, 최종적으로 양자 컴퓨터의 공격에 견딜 수 있는 양자 내성 암호(PQC)를 선제적으로 도입했습니다.

The Result

가맹점의 결제 중단 없이 보안 표준을 세계적 수준으로 끌어올렸으며, '선수집 후복호화(Harvest Now, Decrypt Later)'와 같은 미래의 양자 컴퓨팅 기반 보안 위협으로부터 고객의 결제 데이터를 안전하게 보호할 수 있는 기반을 마련했습니다.

Trade-off

보안 강화를 위해 구형 서버를 사용하는 가맹점들에게 업데이트를 강제해야 하는 부담이 있었으며, 이를 위해 3년 이상의 긴 시간 동안 개별 기술 컨설팅과 유예 기간을 제공하는 막대한 운영 리소스가 투입되었습니다.

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Key Concepts

Concept · 01

양자 내성 암호 (PQC)

양자 컴퓨터의 막강한 연산 능력으로도 풀어내는 데 천문학적인 시간이 걸리도록 설계된 새로운 수학적 기반의 암호 알고리즘입니다.

  • 기존 공공키 암호화 방식인 RSA 및 ECDSA의 취약점을 보완하기 위해 도입되었습니다.
  • 미래의 양자 컴퓨터 공격으로부터 현재 전송되는 데이터를 보호하는 핵심 기술로 활용되었습니다.
Concept · 02

Q-Day

양자 컴퓨터가 현재 사용되는 표준 암호 체계를 실시간으로 해독할 수 있게 되는 시점을 의미합니다.

  • IBM, 구글 등 주요 IT 기업들은 2030년을 주요 타겟으로 보고 준비 중입니다.
  • 토스페이먼츠는 이 시점이 오기 약 10년 전부터 선제적 대응을 시작했습니다.
Concept · 03

암호 스위트 (Cipher Suite)

서버와 클라이언트 간의 통신 시 보안을 위해 사용되는 인증, 암호화, MAC 알고리즘의 조합입니다.

  • 시간이 흐름에 따라 취약점이 발견된 '약한 조합'들을 식별하고 제거하는 과정이 포함되었습니다.
  • 가맹점의 구형 서버 환경과 현대적 보안 표준 사이의 호환성 문제를 해결하는 핵심 지점이었습니다.