Key Transparency

개요

Key Transparency는 공개키 인프라(PKI)에서 사용자 공개키의 무결성과 투명한 변경 기록을 보장하기 위한 구조화된 투명 로그 시스템입니다. 사용자 ID ↔ 공개키의 매핑을 안전하게 저장하고 검증할 수 있도록 하며, 위변조 감지 및 키 변경 이력 추적을 가능하게 해주는 보안 메커니즘으로, Google, Open Whisper Systems(현재 Signal) 등에서 개발되었습니다.

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1. 개념 및 정의

항목	설명	비고
정의	공개키와 사용자 식별자 매핑을 위한 검증 가능하고 감사 가능한 데이터 구조	Merkle Tree 기반 로그 사용
목적	사용자 키 위조/변경 탐지, PKI 보안 강화	키 백도어 방지
유사 개념	Certificate Transparency(CT), Blockchain 기반 로그	개인정보 보호와 함께 설계

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2. 특징

항목	설명	비고
감사 가능성(Auditability)	누구나 특정 키가 등록되었는지, 변경되었는지 검증 가능	투명 로그 제공
무결성 보장	Merkle Tree를 이용한 구조화된 해시 기반 저장	tamper-evident 로그
키 변경 이력 추적	등록된 공개키의 과거 버전 확인 가능	사용자 탈취 여부 검증
비중앙집중 구조 가능	federation 또는 분산화 구조 가능	연합형 메신저 시스템에 적합

→ 보안성과 프라이버시 사이의 균형을 지키는 PKI 확장 기술

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3. 구성 요소

구성 요소	설명	기술 기반
Directory Server	사용자 식별자(ID)에 대한 공개키 매핑 저장소	서명된 Merkle Tree 로그 유지
Verifier/Auditor	클라이언트 또는 제3자가 로그의 무결성 검증	Inclusion proof, Consistency proof 활용
Client	공개키 조회 및 검증 수행 주체 (예: 메신저 앱)	증명 포함 API 요청
Gossip Protocol	로그 변경을 다수 서버 간 동기화	Transparency log consensus

→ 키 확인 시마다 Merkle proof를 통한 검증이 가능하도록 설계

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4. 기술 요소

기술 요소	설명	활용 예시
Merkle Tree	로그 무결성 및 증명 생성을 위한 해시 트리	키 등록, 삭제, 변경 추적 가능
Signed Map	키 매핑의 스냅샷과 변경 서명을 관리	시간 기반 증거 구성 가능
Inclusion Proof	특정 키가 로그에 포함되었음을 증명	사용자 측 검증 요청 시 사용
Consistency Proof	로그 버전 간 연속성을 증명	키 변경 이력 위변조 방지

→ Certificate Transparency(CT)와 동일한 암호학적 근거 위에 구축

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5. 장점 및 이점

항목	설명	기대 효과
키 위변조 방지	공격자가 사용자 대신 키를 등록해도 검증에서 탐지됨	중간자 공격(MITM) 차단
사용자 알림 기반 변경 추적	자신의 키가 변경되면 즉시 알림 가능	Signal, Keybase 등 적용
투명한 PKI 운영	중앙 서버의 로그 위조 시도 방지	오픈소스 기반 운영 가능
개인정보 보호 기능 병행	키는 비공개, 증명만 제공 가능	프라이버시 보호 설계 반영

→ 보안과 사용자 신뢰성 모두 확보 가능

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6. 주요 활용 사례 및 고려사항

사례	설명	고려사항
Signal 메신저	사용자 키 등록 및 변경 이력을 투명 로그로 관리	비공개 키는 클라이언트에만 보관
Keybase	공개키 기반 ID(소셜 연동) 및 기록 검증	GitHub 등 외부 서비스 연동 필요
정부 인증 인프라	공공 전자서명 시스템의 투명성 보장	공개 감시체계 운영 필수
P2P 메신저/지갑	사용자 주소와 키 연결 구조의 무결성 확보	On-chain 로그 또는 별도 서버 운영 가능

→ 로그 서버 신뢰모델, 운영 정책, 검증 API 설계가 보안에 영향

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7. 결론

Key Transparency는 기존 공개키 인프라의 한계(중앙 집중, 변경 위변조 가능성)를 극복하고, 사용자 키의 검증 가능성과 투명성을 확보할 수 있는 실용적인 보안 기술입니다. 특히 메신저, 지갑, 디지털 서명 시스템 등 사용자 신뢰성이 중요한 서비스에서 활용도가 높으며, 보안성과 프라이버시의 균형을 이룬 미래형 인증 인프라로 자리잡고 있습니다.