[보안뉴스=김형중 고려대학교 교수] 무선통신이 거의 유일한 원거리 통신수단이던 시절이 있었다. 모스부호만으로도 감지덕지하다가 음성도 보낼 수 있게 된 것은 놀라운 사건이었다. 대역은 좁았다. 감청을 피하기 위해 만들어진 게 확산대역 통신기술이다. 이게 GPS에 쓰이더니 지금은 이동통신에도 쓰인다. CDMA 기술은 확산대역기술의 진화된 형태다.

지금은? 멀티미디어 통신이 가능할 정도로 대역이 넓어졌고 변조방법도 크게 개선됐다. 오류정정부호 기술도 획기적으로 발전했다. 그래서 군사용 지도나 사진은 물론이고 동영상도 아주 멀리 보낼 수 있다. 그것도 아주 짧은 시간에. 거의 에러 없이 말이다. 그래서 무인항공기도 실시간으로 원격 운용할 수 있는 시대가 도래했다. 사이버전의 미래가 어찌 펼쳐질지 기대되지 않은가?

정찰위성, 순항미사일, 원격군사작전의 성패는 고해상도 영상 획득과 전송에 달려있다 해도 과언이 아니다. 영상을 보내거나 저장하는 데 여러 가지 방법이 있다. 먼저 압축하고 그 다음에 암호화하는 방법이 있다. 아니면 먼저 암호화하고 이어 압축하는 방법도 있다. 어느 경우든 추가로 더 압축하는 것이 불가능하다는 게 정설이다.

아무리 대역이 넓어졌다 해도 압축 없이 그냥 보내는 것은 좀 그렇다. 압축하면 파일 크기가 줄어든다. 손실 없이 압축하는 경우에는 압축률이 그리 높지 않다. 점 하나의 밝기 차이로도 목표지점의 물체 식별 성공률이 달라지는 판이다. 그래서 군사용이나 의료용 영상은 손실 없는 압축기법을 주로 적용한다.

대개 순서상 압축한 후 암호화한다. 그럼 최종 출력파일 크기는 압축파일 크기와 거의 같다. 어쨌든 원본파일보다 최종파일의 크기가 줄어든다. 그런데 만일 영상을 먼저 암호화하면? 이 경우에는 원본파일 크기나 압축한 최종 출력파일의 크기가 거의 같다. 줄어들지 않는다는 말이다. 암호화된 파일을 다시 압축하는 것은 ‘상식적으로’ 불가능하기 때문이다. 그래서 먼저 압축한다.

압축하든 암호화를 하든 그 출력파일은 무질서하고 불규칙해서 상관관계가 전혀 없는 무의미한 심볼들의 조합처럼 보인다. 전문적인 용어로 말하자면 심볼들의 확률이 균일분포를 이루기 때문에 다시 압축하는 것은 불가능하다. 그게 정설이다. 이 정설은 앞으로도 뒤집히지 않을 것이다.

그럼에도 불구하고 역사가 늘 그랬듯 무모한 도전이 끊이지 않았다. 그 과정에서 느리고 더디기는 하지만 뭔가 실마리가 만들어졌다. 암호화한 후 압축할 수 있다는 논문이 발표됐다. 분산소스코딩 기술을 적용하면 된다고 했다. 일반 영상은 안 되고 백지에 선 몇 개 그은 듯한 이진영상에만 적용할 수 있다는 게 치명적인 한계다. 게다가 압축하기 위해 오류정정부호인 LDPC 코드를 추천했다. 암호화한 인접한 픽셀 값들이 매우 비슷해야 이 코드를 쓸 수 있다. 이건 뒤집어 말하자면 암호화를 하나마나 한 상태로 만들겠다는 것과 진배없다. 이것도 치명적이다. 그래도 역사의 한 획을 긋는 논문임에는 틀림없다. 어쨌든 파일 크기가 줄어드니까.

지금까지 압축기술들은 심볼들의 확률분포를 이용하는 소스코딩 기술에 의존해왔다. 그래서 치우친 확률분포를 써서 한번 압축했기 때문에 또 다시 확률분포를 써서 추가로 압축하는 것이 불가능하다. 그런데 확률분포를 쓰지 않고도 압축할 수 있는 단서를 찾은 것이다.

잘 아는 중국 교수가 암호화한 후 ‘가역적’으로 정보를 숨기는 기술 논문을 발표했다. 가역적이므로 숨긴 정보는 물론 원본도 복구할 수 있다. 여기서 세계 최초로 확률분포를 이용하지 않고 원본 영상을 이용해 모든 문제를 해결했다. 왜냐면 원본영상은 원본영상이기 때문이다. 복구했는데 원본영상이 아닌 이상한 게 나오면 안 된다. 그건 상식이다. 그 원본영상의 ‘원본영상’됨을 이용한다. 방법도 간단하다. 다만 이 방법은 원본을 100% 복구하지 못할 수 있다는 약점이 있다.

그런데 완벽히 이 문제를 해결하는 기술이 나왔다. 이런 방법을 쓰면 뭐가 좋지? 압축도 했고 암호화도 했는데 다시 또 압축한다? 숨긴 정보를 찾아내지 못하면 암호해독 자체가 불가능해진다. 암호 키도 찾아야 하고 압축키도 찾아야 한다. 키 하나 찾는 것도 힘든데 두 개를 찾는 것은 더 힘들다. 그러니 이거야말로 차세대 군용압축기술 아닐까?

[글_김 형 중 고려대학교 사이버국방학과 교수]

[사이버국방리포트 원본 링크]
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