분산 아키텍처 내에서 양자내성암호(Post-Quantum Cryptography, PQC), 양자 키 분배(Quantum Key Distribution, QKD), 고급 암호화 표준(Advanced Encryption Standard, AES)을 통합함으로써 클라우드 시스템을 위한 안전하고 확장 가능한 파일 암호화 방식을 제안한다. 기존 연구들은 주로 보안 키 교환 또는 인증 프로토콜(예: 계층화된 PQC–QKD 키 분배)에 초점을 맞추어 왔으나, 본 방식은 키 관리 범위를 넘어 PQC, QKD, AES를 통합하여 대규모 파일을 보호하는 분산 암호화 아키텍처를 구현한다. 고처리량 암호화를 지원하기 위해 제안하는 방식은 대상 파일을 고정 크기의 부분집합으로 분할하고, 이를 슬레이브 노드들에 분산 배치하여 각 슬레이브 노드가 PQC 암호문으로부터 로컬에서 재구성한 키를 사용하여 병렬 AES 암호화를 수행한다. 각 슬레이브 노드는 AES 키를 캡슐화하는 PQC 암호문을 수신하며, 동시에 BB84 프로토콜에 기반한 QKD로 마스킹된 PQC 비밀 키도 수신한다. 이 두 구성 요소는 안전한 조정을 위해 마스터 노드가 중앙에서 생성하고 관리한다. 또한 암호화 및 전송 파이프라인을 설계하여 I/O, 암호화, 통신을 겹치도록 함으로써 유휴 시간을 줄이고 자원 활용도를 향상시킨다. 마스터 노드는 암호화된 부분집합들을 수집하여 AES 키를 복구한 뒤, 복호화를 병렬로 수행함으로써 중앙화된 복호화를 수행한다. 실제 의료 데이터셋을 사용한 평가 결과, 본 제안 방식은 종단 간 런타임에서 AES(Original) 대비 최대 2.37×의 속도 향상을 달성하였고, 암호화 시간에서는 최대 8.11×의 속도 향상을 달성하였다. 성능 향상에 더하여, 본 제안 방식은 낮은 통신 비용, 분산 노드 전반에 걸친 안정적인 CPU 활용, 그리고 양자 키 관리로 인한 미미한 오버헤드를 유지한다.

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