본 연구에서는 SWHE (Somewhat Homomorphic Encryption) 에서 염기서열 정보를 빠르게 검색하는 HybridHE (Homomorphic Encryption) 오픈 소스를 이용하여 기존의 Hybrid HE의 문제점을 보완한 검색 ...
본 연구에서는 SWHE (Somewhat Homomorphic Encryption) 에서 염기서열 정보를 빠르게 검색하는 HybridHE (Homomorphic Encryption) 오픈 소스를 이용하여 기존의 Hybrid HE의 문제점을 보완한 검색 알고리즘을 설계 및 구현하고, 실제 주민등록번호 데이터를 이용하여 검색 연산을 수행하여 결과를 확인하였다. 현재 Hybrid HE에서는 염기서열 데이터를 다항식 링 형식으로 인코딩하고 암호화하여 데이터베이스를 생성하며 생성된 데이터베이스는 11 비트까지의 데이터만 저장할 수 있는 한계가 있다. 또한, 대용량 데이터를 처리하는 방법이 모호하게 설명되어 있어 데이터의 개수가 증가 시 데이터베이스가 정확하게 어떻게 달라지는지에 대한 설명이 결여되어 있는 한계가 있다. 본 논문에서는 Hybrid HE에서 주민등록번호 데이터를 가장 효율적으로 저장할 수 있는 형식을 설계하였으며, 다수의 데이터베이스를 사용하여 저장할 수 있는 데이터의 비트 수를 확장하였다. 이를 위해 데이터베이스의 개수 값을 저장하는 의 값을 변경하여 검색 연산을 수행하고 소요된 수행 시간을 비교하여 최적의 파라미터 값을 찾는 작업을 수행하였다. 그 결과, 주민등록번호 데이터가 1000만 개 이상 저장된 데이터베이스에서도 일반 PC 환경에서 12초 이내로 데이터를 검색할 수 있음을 밝혀냈다. Hybrid HE에서는 데이터베이스의 개수에 따라 검색 연산의 수행시간과 암호문의 크기 값이 달라지므로 검색하는 데이터에 최적화된 데이터베이스의 개수를 설정하여 수행시간을 단축시키고 생성되는 암호문의 크기를 줄일 수 있다. 이 같은 결과는 암호화된 상태에서 안전하게 연산하여 정보 유출을 예방하고 데이터의 보안성을 높일 수 있을 것이며 연산의 속도 문제와 암호화된 데이터베이스를 생성할 수 있는 데이터 개수의 제한을 가진 기존의 FHE (Fully Homomorphic Encryption)의 한계점을 해결하고 프라이버시가 요구되는 신용정보 평가, 개인정보 데이터를 다루는 산업영역에 실용적으로 사용될 수 있을 것으로 예상한다.
본 연구에서는 SWHE (Somewhat Homomorphic Encryption) 에서 염기서열 정보를 빠르게 검색하는 Hybrid HE (Homomorphic Encryption) 오픈 소스를 이용하여 기존의 Hybrid HE의 문제점을 보완한 검색 알고리즘을 설계 및 구현하고, 실제 주민등록번호 데이터를 이용하여 검색 연산을 수행하여 결과를 확인하였다. 현재 Hybrid HE에서는 염기서열 데이터를 다항식 링 형식으로 인코딩하고 암호화하여 데이터베이스를 생성하며 생성된 데이터베이스는 11 비트까지의 데이터만 저장할 수 있는 한계가 있다. 또한, 대용량 데이터를 처리하는 방법이 모호하게 설명되어 있어 데이터의 개수가 증가 시 데이터베이스가 정확하게 어떻게 달라지는지에 대한 설명이 결여되어 있는 한계가 있다. 본 논문에서는 Hybrid HE에서 주민등록번호 데이터를 가장 효율적으로 저장할 수 있는 형식을 설계하였으며, 다수의 데이터베이스를 사용하여 저장할 수 있는 데이터의 비트 수를 확장하였다. 이를 위해 데이터베이스의 개수 값을 저장하는 의 값을 변경하여 검색 연산을 수행하고 소요된 수행 시간을 비교하여 최적의 파라미터 값을 찾는 작업을 수행하였다. 그 결과, 주민등록번호 데이터가 1000만 개 이상 저장된 데이터베이스에서도 일반 PC 환경에서 12초 이내로 데이터를 검색할 수 있음을 밝혀냈다. Hybrid HE에서는 데이터베이스의 개수에 따라 검색 연산의 수행시간과 암호문의 크기 값이 달라지므로 검색하는 데이터에 최적화된 데이터베이스의 개수를 설정하여 수행시간을 단축시키고 생성되는 암호문의 크기를 줄일 수 있다. 이 같은 결과는 암호화된 상태에서 안전하게 연산하여 정보 유출을 예방하고 데이터의 보안성을 높일 수 있을 것이며 연산의 속도 문제와 암호화된 데이터베이스를 생성할 수 있는 데이터 개수의 제한을 가진 기존의 FHE (Fully Homomorphic Encryption)의 한계점을 해결하고 프라이버시가 요구되는 신용정보 평가, 개인정보 데이터를 다루는 산업영역에 실용적으로 사용될 수 있을 것으로 예상한다.
In this study, we design and implement a search algorithm that solves the problems of existing Hybrid HE by using Hybrid HE open source that searches base sequence information in Somewhat Homomorphic Encryption (SWHE) quickly, and performs search operation using actual resident registration number d...
In this study, we design and implement a search algorithm that solves the problems of existing Hybrid HE by using Hybrid HE open source that searches base sequence information in Somewhat Homomorphic Encryption (SWHE) quickly, and performs search operation using actual resident registration number data. Currently, Hybrid HE generates a database by encoding and encrypting base sequence data in a polynomial ring format, and the generated database has a limit to store only up to 11 bits of data. Also, there is a limit to the description of how the database is precisely changed when the number of data increases because the method of processing large amounts of data is described ambiguously. In this paper, we design a format that can store resident registration number data most efficiently in Hybrid HE and extend the number of bits of data that can be stored using multiple databases. To do this, we performed a search operation by changing the value of which stores the number of database, and compared the required execution time to find the optimal parameter value. As a result, it can be seen that the search operation can be performed within 12 seconds in the general PC environment even in the database where the resident registration number data is stored more than 10 million. In Hybrid HE, the execution time of search operation and the size of ciphertext are different according to the setting of value. Therefore, it is possible to shorten the execution time and reduce the size of the generated ciphertext by setting the value optimized for the data to be searched. As a result, it can be seen that the search operation can be performed safely while the data is encrypted. If the operation is performed while the data is encrypted, the leakage of the data can be prevented and the security can be enhanced. In addition, it can solve the limitation of the existing Fully Homomorphic Encryption (FHE) which has the problem of speed of operation. It is expected that this study can be used practically in the industrial field dealing with credit information evaluation and personal information data that require privacy.
In this study, we design and implement a search algorithm that solves the problems of existing Hybrid HE by using Hybrid HE open source that searches base sequence information in Somewhat Homomorphic Encryption (SWHE) quickly, and performs search operation using actual resident registration number data. Currently, Hybrid HE generates a database by encoding and encrypting base sequence data in a polynomial ring format, and the generated database has a limit to store only up to 11 bits of data. Also, there is a limit to the description of how the database is precisely changed when the number of data increases because the method of processing large amounts of data is described ambiguously. In this paper, we design a format that can store resident registration number data most efficiently in Hybrid HE and extend the number of bits of data that can be stored using multiple databases. To do this, we performed a search operation by changing the value of which stores the number of database, and compared the required execution time to find the optimal parameter value. As a result, it can be seen that the search operation can be performed within 12 seconds in the general PC environment even in the database where the resident registration number data is stored more than 10 million. In Hybrid HE, the execution time of search operation and the size of ciphertext are different according to the setting of value. Therefore, it is possible to shorten the execution time and reduce the size of the generated ciphertext by setting the value optimized for the data to be searched. As a result, it can be seen that the search operation can be performed safely while the data is encrypted. If the operation is performed while the data is encrypted, the leakage of the data can be prevented and the security can be enhanced. In addition, it can solve the limitation of the existing Fully Homomorphic Encryption (FHE) which has the problem of speed of operation. It is expected that this study can be used practically in the industrial field dealing with credit information evaluation and personal information data that require privacy.
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