초록 ▼

□ 연구개요
차세대 암호화 기술로 각광받고 있는 완전동형암호는 높은 보안성에도 불구하고 높은 연산 복잡도로 인해 실용적인 활용이 제한됨. 이를 해결하고 완전동형암호를 실용화하기 위해 완전동형암호 연산의 컴퓨팅 특성 분석을 바탕으로, 가장 대중적인 컴퓨팅 플랫폼인 CPU 및 GPU에서의 완전동형암호 연산 가속을 목표로 함. 단일 완전동형암호 연산 가속뿐만 아니라 연속된 완전동형암호 연산을 가속하여 연산 수행 시간을 단축시키고 동일 수행 시간 내 연산 처리량을 늘리는 것이 목표임.

□ 연구 목표대비 연구결과
*

□ 연구개요
차세대 암호화 기술로 각광받고 있는 완전동형암호는 높은 보안성에도 불구하고 높은 연산 복잡도로 인해 실용적인 활용이 제한됨. 이를 해결하고 완전동형암호를 실용화하기 위해 완전동형암호 연산의 컴퓨팅 특성 분석을 바탕으로, 가장 대중적인 컴퓨팅 플랫폼인 CPU 및 GPU에서의 완전동형암호 연산 가속을 목표로 함. 단일 완전동형암호 연산 가속뿐만 아니라 연속된 완전동형암호 연산을 가속하여 연산 수행 시간을 단축시키고 동일 수행 시간 내 연산 처리량을 늘리는 것이 목표임.

□ 연구 목표대비 연구결과
* 1차년도 (평가주안점: 분석레포트): 완전동형암호의 최신 연구 동향 파악 및 동형암호 체계에 대한 분석, 완전동형암호의 최신 체계에 대한 라이브러리 동작 분석 및 완전동형암호의 기본 연산에 대한 특성 파악 및 분석을 진행하여 1차년도 분석레포트를 작성함.
* 2차년도 (평가주안점: 분석레포트 및 성능 100% 이상 향상): CPU 기반 완전동형 암호 기본 연산 성능 최적화 및 GPU 기반 완전동형암호 기본 연산 성능 최적화 연구를 진행하여 CPU에서 최대 80.6배, GPU에서 최대 11.8배의 성능 향상을 달성하여 목표치를 크게 상회하는 우수한 연구성과를 달성함.
* 3차년도 (평가주안점: 분석레포트 및 성능 100% 이상 향상): 연속된 완전동형암호 연산을 위한 동형암호 특화 동작 최적화 및 효율적인 데이터 연산을 위해 필요한 동형암호 데이터 처리 연산 최적화 연구를 진행하여 2.36배의 부트스트래핑 연산 성능향상 및 최대 257배의 데이터 처리 연산 성능 향상을 달성하며 목표치를 크게 상회하는 결과를 달성함.
* 연구결과를 컴퓨터 아키텍쳐 분야 한국연구재단 공인 최우수 학술대회 논문 2편을 포함하여 총 6편의 논문과 1건의 특허 출원 및 오픈소스 소프트웨어 등의 형태로 공개하여 동형암호 분야에서 국제적으로 선도적인 연구로서 역할을 함.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
* 기술적 파급효과: 본 연구에서 완전동형암호 개별 연산 및 복합 연산의 성능을 수십~수백 배 향상시킴으로써 기존의 제한적인 개념 증명(proof of concept) 수준에 그치던 동형암호를 상용화가 가능한 수준으로 끌어올림. 이에 따라, 완전동형암호를 활용한 더 실용적인 복잡한 응용이 개발되는 데에 기여함. 본 연구에서 진행한 동형암호 분석 및 가속화 연구 결과는 향후 완전동형암호를 활용한 다양한 서비스 창출에 기여하며, 결과물인 논문, 특허, 소스코드, 분석레포트 등은 근시일 내에 수천억원 규모로 성장할 것으로 기대되는 완전동형암호 시장에서 국내 기업 및 연구진의 연구ㆍ개발 경쟁력 확보에 이바지할 수 있을 것으로 기대함.
* 학문적 파급효과: 본 연구는 국제적으로 선도적인 수준의 결과를 생산하여, 본 연구진이 그 결과를 바탕으로 작성한 논문이 국제적으로 최고 수준의 학술대회 및 학술지에 다수 게재되는 성과를 달성함. 본 연구의 완전동형암호 연산 가속화 결과는 암호학, 소프트웨어, 하드웨어, 시스템, 응용프로그램 등 다양한 완전동형암호 관련 분야에 큰 파급력을 가지며, 관련 분야 연구 활성화를 촉진할 것으로 기대함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 8
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 8
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 17
• 6. 자체점검표 ... 18
• 7. 참고문헌 ... 18
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 22
• 끝페이지 ... 36