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| [[분류:암호학]] | | [[분류:암호학]][[분류:개인정보보호]][[분류:데이터 과학]] |
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| [[분류:데이터 과학]] | |
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| ;Homomorphic Encryption | | ;Homomorphic Encryption |
| ;데이터를 암호화한 채로 연산할 수 있는 암호화 기법 | | ;데이터를 암호화한 채로 연산할 수 있는 암호화 기법 |
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| ==개념== | | == 개념 == |
| [[파일:동형암호.png|500px]] | | [[파일:동형암호.png|500px]] |
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| *동형암호 개념은 Rivest, Adleman, and Dertouzos에 의해 1978년 제시
| | == 특징 == |
| *IBM의 연구원인 Craig Gentry에 의해 2009년 격자 기반 암호화를 사용하는 완전한 동형암호(FHE)를 위한 구조가 최초로 제시<ref>완전동형암호 기술 및 표준 동향(나재훈 한국전자통신연구원 전문위원, 2021.9.)</ref>
| | * 데이터를 복호화하지 않음로 원본 데이터 유출 원천 차단 가능 |
| | | * 개인정보 비식별 조치와 달리 원본 데이터의 손실이 거의 없음 |
| ==특징== | | ** 개인정보나 민감한 데이터를 대상으로 한 분석에 효과적([[PPDM]] 실현) |
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| *데이터를 복호화하지 않으므로 원본 데이터 유출 원천 차단 가능 | |
| *개인정보 비식별 조치와 달리 원본 데이터의 손실이 거의 없음 | |
| **개인정보나 민감한 데이터를 대상으로 한 분석에 효과적([[PPDM]] 실현) | |
| *데이터의 무결성을 보장하지 않으며 가단성(Malleability)을 제공
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| ==동형암호의 한계==
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| *연산 시마다 암호문에 Noise가 발생하여 복잡한 계산이 불가
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| **Noise가 한계치를 넘으면 복호화 불가
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| **Bootstrap 기법을 통해 중도에 복호화하여 Noise를 제거하는 방향으로 연구 중
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| **Bootstrap 사용 시 연산 속도가 느려지고 계산 결과에 오차가 생기는 문제 발생
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| *현재 Noise 발생을 줄이거나 Bootstrapping을 효율적으로 수행하는 방법 연구 중
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| ==동형암호의 분류==
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| ===세대 구분===
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| *1세대: 곱셈, 덧셈 등 일부 연산만 가능
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| *2세대: 전체 사칙연산 가능. 성능상의 한계 존재
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| *3세대: 모든 연산 가능, 실무에 적용 가능한 효율성
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| ===기능에 따른 구분===
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| *'''부분동형암호(Partial Homomorphic Encryption)'''
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| **연산의 종류 제한
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| **예) 덧셈이나 곱셈만 가능
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| *'''준동형암호(Somewhat Homomorphic Encryption)'''
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| **연산 횟수 제한
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| **예) 사칙연산 모두 가능하지만 연산이 반복될 경우 데이터 길이가 기하급수적으로 증가
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| *완전동형암호(Fully Homomorphic Encryption)
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| **연산의 종류나 횟수의 제한이 없음
| |
| **부트스트래핑, 스쿼싱, 근사값 계산 이용
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| ==구현 모델== | | == 동형암호의 한계 == |
| | * 연산 시 마다 암호문에 Noise가 발생하여 복잡한 계산이 불가 |
| | ** Noise가 한계치를 넘으면 복호화 불가 |
| | ** Bootstrap 기법을 통해 중도에 복호화하여 Noise를 제거하는 방향으로 연구 중 |
| | ** Bootstrap 사용 시 연산 속도가 느려지고 계산 결과에 오차가 생기는 문제 발생 |
| | * 현재 Noise 발생을 줄이거나 Bootstrapping을 효율적으로 수행하는 방법 연구 중 |
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| *'''[[엘가말]]'''
| | == 동형암호의 분류 == |
| *'''[[HELib]]''': IBM에서 개발
| | === 세대 구분 === |
| **CKKS 및 BGV 체계와 부트스트랩을 지원
| | * 1세대: 곱셈, 덧셈 등 일부 연산만 가능 |
| **Slot 단위로 평문을 나누어 연산 처리 | | * 2세대: 전체 사칙연산 가능. 성능상의 한계 존재 |
| **비트 단위 이동연산자 지원
| | * 3세대: 모든 연산 가능, 실무에 적용 가능한 효율성 |
| *'''[[SEAL]]''': [[마이크로소프트]]에서 개발
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| **BFV 및 CKKS 스킴을 지원
| |
| **정수의 덧셈, 곱셈 연산을 지원
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| **부트스트래핑을 수행하지 않음 | |
| *[[혜안|'''혜안(HeaAn)''']]: 서울대학교 천정희 교수 개발
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| **고정 소수점 근사 산술을 기본적으로 지원하는 CKKS 스킴을 구현 | |
| **근사계산법을 사용하여 성능을 월등히 향상
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| *'''PALISADE''': DARPA 자금을 지원받는 방위 계약 업체 컨소시엄에서 개발
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| **BGV, BFV, CKKS, TFHE 및 FHEW와 같은 여러 동형 암호화 체계 지원
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| *'''Λ○λ'''('LOL'이라고 발음)
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| **FHE를 지원하는 링 기반 격자 암호화를 위한 Haskell 라이브러리
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| *'''NFLlib''': 유럽 HEAT 프로젝트의 파생 결과
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| **저수준 프로세서 프리미티브를 사용하여 고성능 동형 암호화 탐색을 목적으로 개발
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| *'''Lattigo'''
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| **Go로 작성된 격자 기반 암호화 라이브러리
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| *'''Concrete'''
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| **TFHE 스킴의 사용자 맞춤을 지원하는 라이브러리
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| ==같이 보기== | | === 기능에 따른 구분 === |
| | * 부분동형암호(Partial Homomorphic Encryption) |
| | ** 연산의 종류 제한(덧셈이나 곱셈만 가능 등) |
| | * 준동형암호(Somewhat Homomorphic Encryption) |
| | ** 연산 횟수 제한(연산이 반복될 경우 데이터 길이가 기하급수적으로 증가) |
| | * 완전동형암호(Fully Homomorphic Encryption) |
| | ** 연산의 종류나 횟수의 제한이 없음 |
| | ** 부트스트래핑, 스쿼싱, 근사값 계산 이용 |
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|
| *[[PPDM]] | | == 구현 모델 == |
| *[[차분 프라이버시]] | | * [[엘가말]] |
| | * [[HELib]]: IBM에서 개발 |
| | ** Slot 단위로 평문을 나누어 연산 처리 |
| | ** 비트 단위 이동연산자 지원 |
| | * [[SEAL]]: [[마이크로소프트]]에서 개발 |
| | ** 정수의 덧셈, 곱셈 연산을 지원 |
| | ** 부트스트래핑을 수행하지 않음 |
| | * [[혜안|혜안(HeaAn)]]: 서울대학교 천정희 교수 개발 |
| | ** 근사계산법을 사용하여 성능을 월등히 높였다. |
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| ==각주== | | == 같이 보기 == |
| <references />
| | * [[PPDM]] |
