암호화 상태에서 고속 데이터연산 가능한 기술 개발

빅데이터 분석·자율주행·사물인터넷 분야 활용 기대

한양대학교 수학과 김미란 교수팀이 최근 동형암호 가속화 원천기술을 개발했다고, 한양대가 22일 밝혔다.

동형암호는 암호화된 데이터를 복호화 없이 연산할 수 있는 암호기술로, 동형 암호화된 상태에서 각종 연산을 했을 때 그 결과가 암호화하지 않은 상태의 연산 결과와 동일하다. 암호화된 상태로 데이터를 가공할 수 있기 때문에 원천 정보가 노출되지 않아 데이터 산업 전반에서 발생하는 보안 문제를 해결할 수 있는 차세대 암호기술로 평가받고 있다.

지난 2017년 김미란 교수팀이 개발한 실수(實數) 연산을 지원하는 동형암호(Cheon-Kim-Kim-Song 스킴)의 경우 통계분석, 데이터 검색, 기계학습 등 다양한 분야에 활용되며 이미 세계적 주목을 받고 있다. 하지만 동형암호 스킴은 곱셈 연산 복잡도가 높고 속도가 느려 상용화에는 한계가 있었다.

김 교수팀은 이런 문제점을 해결하고자 크기가 큰 암호문을 상대적으로 작은 크기를 갖는 원소들로 분해하고 이렇게 변환된 암호문 위에서의 상대적으로 빠른 연산들로 기본적인 동형 연산들을 표현하였다. 이에 따라 선형 시간 연산으로 동형암호 곱셈을 처리할 수 있어 연산 속도를 크게 향상시킬 수 있었다.

본 연구는 그 기술의 독창성 및 우수성을 인정받아 최근 열린 ‘제 29회 삼성휴먼테크논문대상’에서 컴퓨터 과학/공학 (Computer Science & Engineering) 분과에서 은상을 수상했다.

해당 기술은 현존하는 모든 동형암호 스킴에 적용 가능하며, 동형암호 기본 연산의 가속화가 가능해짐에 따라 상용화에 한 발짝 다가갔다고 볼 수 있다. 또한 하드웨어 기반 구현에 용이한 연산들로 표현될 수 있기 때문에 하드웨어 가속기 기반 동형암호 연구에 새로운 지평을 열 수 있을 것으로 기대된다. 김 교수는 “동형암호 가속화 기술로 빅데이터 분석 및 자율 주행 자동차, 사물인터넷 등 다양한 응용들이 현실화될 것으로 예상된다”고 말했다.

이번 연구는 삼성 미래기술 육상 사업의 지원을 받아 수행됐으며, 암호분야 최우수 국제 학회 「Crypto」에서 발표될 예정이다. 

@안세영기자