[논문]완전동형암호 기술의 연구 동향

정명인

doi:10.5392/jkca.2013.13.08.036

초록
AI-Helper

완전동형암호는 암호화된 자료를 복호화 하는 과정을 거치지 않고 원하는 자료를 검색 및 통계처리 할 수 있도록 하는 암호기반 기술이다. 완전동형암호는 암호화 및 복호화에 소요되는 시간을 줄여줌으로써 검색 속도를 향상시키고 통계 처리를 위해 복호화 된 자료의 유출로 인한 피해를 막을 수 있는 기술로 주목받고 있다. 또한 최근 보편화 되고 있는 클라우드 컴퓨팅 환경에서 개인 정보가 외부의 저장 공간에 저장됨으로써 발생할 수 있는 여러 가지 문제점을 해결해 줄 것으로 기대를 모으고 있다. 완전동형암호가 처음 제안된 70년대 이후 지금까지 효율성과 기능성을 만족시키는 알고리즘을 개발하기 위한 연구가 계속되어 왔다. 본 고에서는 최근 활발한 연구가 진행되고 있는 완전동형암호의 연구 방향에 대해서 살펴보고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Fully homomorphic encryption is a cryptography system in which coded data can be searched and statistically processed without decryption. Fully homomorphic encryption has accelerated searching speed by minimizing time spent on encryption and decryption. In addition, it is also known to prevent leaka...

Fully homomorphic encryption is a cryptography system in which coded data can be searched and statistically processed without decryption. Fully homomorphic encryption has accelerated searching speed by minimizing time spent on encryption and decryption. In addition, it is also known to prevent leakage of any data decoded for statistical reasons. Also, it is expected to protect personal information stored in the cloud computing environment which is becoming commercialized. Since the 1970s when fully homomorphic encryption was first introduced, it has been researched to develop the algorithm that satisfy effectiveness and functionality. We will take the reader through a journey of these developments and provide a glimpse of the exciting research directions that lie ahead.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

그러던 중 09년에 Gentry에 의해 fully homomorphism encryption이 처음으로 제안되었다. 그러나 이것은 효율성 측면에서 약점이 있었기 때문에 부트스트래핑과 스쿼싱을 점차 배제하고 시스템을 설계하는 방향으로 연구되었다. 그러던 중 최근 Gentry가 정의한 문제가 아닌 완전히 새로운 문제를 기반으로 CRT를 이용하는 fully homomorphism encryption이 제안되었다.

제안 방법

2009년, Gentry는 제한된 횟수의 연산만 가능하던 그때까지의 대부분의 연구 방향과는 달리 연산 횟수에 제한을 받지 않는 fully homomorphic encryption을 제안하였다. Gentry는 기존의 제한된 횟수의 연산을 보존하는 부분적인 동형암호(somewhat homomorphic encryption)을 바탕으로 부트스트랩핑(bootstrapping)과 스쿼싱(squashing) 방법을 이용하여 fully homomorphic encryption을 완성하는 방식을 제안하였다. 그 후의 동형암호에 대한 연구는 이전과는 달리 Gentry의 방법을 바탕으로 효율성을 개선해 나가는 방향으로 주로 연구가 진행되었다.
Gentry는 앞서 설명한 somewhat homomorphic encryption을 이용해서 원하는 횟수만큼 연산이 가능한 fully homomorphic encryption을 설계하였다. 이 과정을 부트스트래핑(bootstrapping)이라고 부른다.

후속연구

완전동형암호가 실용화 될 경우 개인의 병원 진료기록이나 의료보험공단, 은행데이터 등 보호가 필요한 대량의 데이터를 복호화 하지 않고 암호화된 상태에서 검색 및 처리할 수 있기 때문에 현재와 같이 빈번하게 일어나고 있는 개인정보 유출 사고를 확실하게 막을 수 있는 방법이 될 것이다. 또한 자료 처리의 효율성을 더욱 향상시킨다면 핸드폰이나 개인 컴퓨터를 이용해서도 정보 처리가 충분히 가능하게 되어 편리하게 자료의 유출에 대한 걱정 없이 정보를 이용 가능하게 될 것이다. 이렇게 된다면 인터넷이 발달하면서 빠르게 늘고 있는 핸드폰, 태블릿 PC 등을 이용한 클라우드 컴퓨팅 환경에서도 콘텐츠의 유출에 대한 걱정 없이 클라우드를 활용하여 언제 어디서 어떤 기기로도 콘텐츠에 접근하고 저장하고 가공할 수 있어 더욱 편리한 생활이 가능할 것으로 기대된다.
최근 제안된 완전동형암호는 기존의 효율성이 떨어지는 문제를 개선한 방법으로 기존에 비해 저장할 수 있는 정보의 양이 늘고 효율성이 개선되어 실생활에서 실용화 가능할 것으로 기대된다. 완전동형암호가 실용화 될 경우 개인의 병원 진료기록이나 의료보험공단, 은행데이터 등 보호가 필요한 대량의 데이터를 복호화 하지 않고 암호화된 상태에서 검색 및 처리할 수 있기 때문에 현재와 같이 빈번하게 일어나고 있는 개인정보 유출 사고를 확실하게 막을 수 있는 방법이 될 것이다. 또한 자료 처리의 효율성을 더욱 향상시킨다면 핸드폰이나 개인 컴퓨터를 이용해서도 정보 처리가 충분히 가능하게 되어 편리하게 자료의 유출에 대한 걱정 없이 정보를 이용 가능하게 될 것이다.
또한 자료 처리의 효율성을 더욱 향상시킨다면 핸드폰이나 개인 컴퓨터를 이용해서도 정보 처리가 충분히 가능하게 되어 편리하게 자료의 유출에 대한 걱정 없이 정보를 이용 가능하게 될 것이다. 이렇게 된다면 인터넷이 발달하면서 빠르게 늘고 있는 핸드폰, 태블릿 PC 등을 이용한 클라우드 컴퓨팅 환경에서도 콘텐츠의 유출에 대한 걱정 없이 클라우드를 활용하여 언제 어디서 어떤 기기로도 콘텐츠에 접근하고 저장하고 가공할 수 있어 더욱 편리한 생활이 가능할 것으로 기대된다.
최근 제안된 완전동형암호는 기존의 효율성이 떨어지는 문제를 개선한 방법으로 기존에 비해 저장할 수 있는 정보의 양이 늘고 효율성이 개선되어 실생활에서 실용화 가능할 것으로 기대된다. 완전동형암호가 실용화 될 경우 개인의 병원 진료기록이나 의료보험공단, 은행데이터 등 보호가 필요한 대량의 데이터를 복호화 하지 않고 암호화된 상태에서 검색 및 처리할 수 있기 때문에 현재와 같이 빈번하게 일어나고 있는 개인정보 유출 사고를 확실하게 막을 수 있는 방법이 될 것이다.
이전까지 제안된 방식들은 실제적으로 활용함에 있어서 그 효율성이 매우 떨어진다는 문제가 있었지만 최근 연구로 효율성이 대폭 개선되어 앞으로 완전동형 암호의 실용화를 이루기 위한 여건이 마련되었다. 향후 연구 과제로 연산과정을 더욱 효율적으로 수행할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하고, 구현을 통해 실생활에서 적용시 안전성 측면에서의 검증이 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	클라우드 컴퓨팅을 도입할 시 나타나는 단점은?	클라우드 컴퓨팅을 도입하면 컴퓨터 시스템을 유지·보수·관리하기 위하여 들어가는 비용과 서버의 구매 및 설치 비용, 업데이트 비용, 소프트웨어 구매 비용 등의 엄청난 비용과 시간·인력을 줄일 수 있다는 장점이 있다. 그러나 서비스 업체 관계자는 언제든지 제한 없이 자료에 접근이 가능하고, 자료가 인터넷 상의 서버에 저장되기 때문에 해커에 의해 해킹당할 수도 있다는 취약점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 사용자가 자신의 자료를 암호화해서 서버에 저장할 수 있는데, 이럴 경우 암호화된 상태로는 필요한 자료를 찾거나 자료를 통계적으로 처리하고 가공할 수 없다는 단점이 있다. 그리고 클라우드 컴퓨팅 환경에서 모든 데이터 처리는 서버에서 이루어지기 때문에 일반적인 암호 체계를 이용하여 클라우드 서버에서 작업을 하기 위해서는 사전에 복호화 과정을 거쳐야 한다. 이럴 경우 자료를 복호화 하여 처리하는 과정에서 임시로 클라우드 서버에 복호화 된 자료가 임의로 저장되거나 유출될 수 있는 위험이 존재한다.
	클라우드 컴퓨팅이 보편화 되어 가고 있는 이유는?	최근 스마트폰 및 다양한 스마트 기기의 사용이 확산되면서 클라우드 컴퓨팅이 보편화 되어가고 있다. 클라우드 컴퓨팅은 정보가 인터넷 상의 서버에 영구적으로 저장되고, 데스크톱·태블릿컴퓨터·노트북·넷북·스마트폰 등의 IT 기기 등과 같은 클라이언트에는 일시적으로 보관되는 컴퓨터 환경을 뜻한다.
	클라우드 컴퓨팅이란?	최근 스마트폰 및 다양한 스마트 기기의 사용이 확산되면서 클라우드 컴퓨팅이 보편화 되어가고 있다. 클라우드 컴퓨팅은 정보가 인터넷 상의 서버에 영구적으로 저장되고, 데스크톱·태블릿컴퓨터·노트북·넷북·스마트폰 등의 IT 기기 등과 같은 클라이언트에는 일시적으로 보관되는 컴퓨터 환경을 뜻한다. 즉 이용자의 모든 정보를 인터넷 상의 서버에 저장하고, 이 정보를 각종 IT 기기를 통하여 언제 어디서든 이용할 수 있게 하는 개념이다.

참고문헌 (13)

송유진, 박광용, "데이터베이스 아웃소싱을 위한 준동형성 암호기술", 정보보호학회지, 제19권, 제3호, pp.80-89, 2009.

원문보기 상세보기
김선주, 김진묵, 조인준, "모바일 클라우드 서비스상에서 준동형 암호 기반의 형상 관리 방안", 한국정보통신학회논문지, 제16권, 제10호, pp.2217-2223, 2012.

원문보기 상세보기
R. Rivest, L. Addleman, and M. Dertouzos, "On data banks and privacy homomorphism," In Foundations of Secure Computation, pp.169-177, 1978.
I. Damgard and M. Jurik, "A Generalization, a Simplification and Some Applications of Paillier's Probabilistic Public-Key System," Public Key Cryptography - PKC, pp.119-136, 2001.
P. Paillier, "Public-key cryptosystems based on composite degree residuosity classes," EUROCRYPT, pp.223-238, 1999.
S. Galbraith, "Elliptic curve Paillier schemes," Journal of Cryptology - JOC, Vol.15, No.2, pp.129-138, 2002.

상세보기
C. Gentry, "Fully homomorphic encryption using ideal lattices," ACM Symposium on Theory of Computing - STOC, pp.169-178, 2009.
D. Boneh, E. Goh, and K. Nissm, "Evaluating 2-DNF formulars on ciphertexts," Theory of Cryptography, pp.325-341, 2005.
J. H. Cheon, J. S. Coron, J. Kim, M. S. Lee, T. Lepoint, M. Tibouchi, and A. Yun, "Batch fully hoomorphic encryption over the integers," Advances in Cryptology - EUROCRYPT, Lecture Notes in Computer Science, Vol.7881, pp.315-335, 2013.
M. V. Dijk, C. Gentry, S. Halevi, and V. Vaikuntanathan, "fully homomorphic encryption over the integers," Advances in Cryptology - EUROCRYPT, Lecture Notes in Computer Science, Vol.6110, pp.24-43, 2010.
C. Gentry and S. Halevi, "Implementing gentry's fully homomorphic encryption scheme," Advances in Cryptology - EUROCRYPT, Lecture Notes in Computer Science, Vol.6632, pp.129-148, 2011.
http://terms.naver.com/entry.nhn?cid200000000&docId1350825&mobile&categoryId200000756
http://outsourcedbits.org/2012/06/26/applying-fully-homomorphic-encryption-part-1/

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

완전동형암호 기술의 연구 동향
Technical Trend of Fully Homomorphic Encryption 원문보기

초록
AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

후속연구

질의응답

참고문헌 (13)

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

완전동형암호 기술의 연구 동향 Technical Trend of Fully Homomorphic Encryption 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

후속연구

질의응답

참고문헌 (13)

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

완전동형암호 기술의 연구 동향
Technical Trend of Fully Homomorphic Encryption 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper