• 정보보호학회지
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• 제30권5호
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• pp.111-119
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• 2020

동형암호(homomorphic encryption)는 암호화된 데이터 사이에서 임의의 연산을 가능하게 하는 유망한 암호학적 스킴(scheme)이다. 이를 활용하면 암호화된 데이터를 복호화하지 않고, 암호화된 상태에서 임의의 연산을 수행 할 수 있을 뿐만아니라, 격자를 기반(lattice-based)으로 하여 양자 알고리즘에 내성(resistant)이 있어 안전하다. 하지만, 동형암호를 이해하기 위해서는 전문적인 암호 또는 계산적인 이론의 지식과 이해가 필요하다. 따라서 본 논문에서는 완전동형암호(fully homomorphic encryption)의 기저에 있는 LWE(learning with error) 문제에서부터 완전동형암호의 핵심인 NAND 게이트와 부트스트래핑(bootstrapping)까지의 과정을 어렵지 않게 설명하여 초보자들의 이해를 돕고자 한다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제21권9호
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• pp.42-50
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• 2021

인터넷 사용 환경이 발전함에 따라 스마트폰과 각종 센서로부터 발생하는 대량의 데이터를 수집 및 분석하여 활용하는 데이터 기반 애플리케이션의 사용은 지난 10여 년간 폭발적으로 증가하였다. 그러나 이러한 사용자 데이터 기반의 애플리케이션을 사용하는 것은 언제든지 개인정보가 승인되지 않은 제3자에게 유출될 수 있다는 문제점을 내재하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 학자들은 데이터 교란과 암호화를 포함한 여러 기법을 사용해 왔다. 동형 암호는 암호화된 데이터를 복호화과정 없이 그대로 연산하더라도 결괏값이 보존되므로 원하는 연산을 수행할 때 개별 데이터를 복호화할 필요가 없어 기존의 방식보다 더 나은 개인정보보호를 제공한다. 본 연구에서는 개인정보를 보호하기 위해 사용되는 두 가지 알고리즘인 데이터 교란 방식과 전통 암호 방식 알고리즘을 구분하여 살펴보고, 두 가지 알고리즘의 단점을 보완할 수 있는 동형 암호를 이용한 데이터 수집 방법을 제안한다.

• 융합보안논문지
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• 제21권1호
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• pp.33-44
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• 2021

클라우드 컴퓨팅 기술을 활용한 데이터의 아웃소싱은 제공된 데이터에 대한 제 자 노출3,변조 , 연산위임 결과의 신뢰성 등이 문제가 되고 있다. 이러한 보안 이슈들를 해결하기 위해 데이터를 암호화 한 후 연산 및 분석을 수행하는 준동형 암호가 큰 각광을 받고 있으며, 최근에는 준동형 암호에 인증 기능을 보강한 준동형 인증 암호들이 제안되었다. 이 암호를 활용하면 정보의 유출과 민감한 개인정보에 대한 침해 문제없이 데이터의 분석이 가능함과 동시에 위임된 연산에 대한 신뢰성을 보장받을 수 있기 때문이다. 그러나 준동형 인증 암호 설계에 대한 연구는 아직 초기 단계이다. 제시된 준동형 인증 암호들 중 실용적인 스킴들은 그 안전성이 매우 낮거나, 반대로 안전성이 높은 경우에는 실용적이지 못하다. 또한 준동형 메시지 인증 스킴과 준동형 암호를 바탕으로 준동형 인증 암호를 설계하는 기법에 대한 분석이 부재한 실정이다. 본 논문에서는 준동형 메시지 인증 스킴과 준동형 암호를 결합하여 설계하는 기법에 대한 안전성 분석하였다. 분석 결과 위조 불가능한 준동형 메시지 인증 스킴을 이용하여 준동형 인증 암호를 구성하면 준동형 인증 암호 역시 위조불가능성을 갖지만 강한 위조 불가능성의 경우는 그렇지 않았다. 한편 구별불가능성을 갖는 준동형 암호를 이용하여 준동형 인증 암호를 설계하더라도 구별불가능성에 대한 안전성을 만족하지 못함을 확인하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제13권12호
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• pp.6260-6276
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• 2019

With the rapid development of cloud computing, it raises real questions on privacy protection, which greatly limits the use of cloud computing. However, fully homomorphic encryption (FHE) can make cloud computing consistent with privacy. In this paper, we propose a simpler FHE scheme based on ring LWE problem, with a smaller size of ciphertext and a lower noise-expansion factor for homomorphic multiplication. Then based on our optimized RLWE-based FHE scheme, we propose a fast single-database private information retrieval protocol, combining with batching and number theoretic transform technology.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제7권10호
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• pp.2497-2513
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• 2013

In 2010, Dijk et al. demonstrated a simple somewhat homomorphic encryption (HE) scheme over the integers of which this simplicity came at the cost of a public key size in $\tilde{O}({\lambda}^{10})$. Although in 2011 Coron et al. reduced the public key size to $\tilde{O}({\lambda}^7)$, it is still too large for practical applications, especially for the cloud computing. In this paper, we propose a new form of somewhat HE scheme to reduce further the public key size and a variation of the scheme to optimize the ciphertext size. First of all, we propose a new somewhat HE scheme which is built on the hardness of the approximate greatest common divisor (GCD) problem of two integers, where the public key size in the scheme is reduced to $\tilde{O}({\lambda}^3)$. Furthermore, we can reduce the length of the ciphertext of the new somewhat HE scheme by applying the modular reduction technique. Additionally, we give simulation results for evaluating ability of the proposed scheme.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.2217-2223
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• 2012

스마트폰 사용자가 2,000만명을 넘어서며, 클라우드 컴퓨팅 서비스를 제공하던 기업들이 다양한 모바일 장비를 지원하려고 한다. 특히, 다양한 모바일 장비를 통해 특정 문서를 서로 공유하거나, 편집/보기 등의 작업을 수행할 수 있게 되었다. 하지만, 여러사람이 하나의 문서를 공유해서 작업하는 경우 형상관리, 기밀성, 무결성이 보장되지 않는 문제가 발생한다. 따라서, 본 논문에서는 모바일 클라우드 서비스 사용자들이 문서를 효율적으로 공유하고, 암호화된 문서에 대한 연산을 통해 문서편집을 수행하고, 무결성 검증이 가능한 준동형 암호화를 기반으로 한 형상관리 방안을 제안하고자 한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제38C권5호
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• pp.428-433
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• 2013

본고에서는 키 전환(key switching) 과정이 필요 없는 Ring-LWE(Learning With Errors) 기반 완전 준동형 암호화(FHE : Fully Homomorphic Encryption) 스킴을 제안한다. 기존의 LWE 기반 FHE 스킴은 벡터 공간의 원소인 암호문의 차원을 줄이기 위하여 키 전환(key switching) 과정을 필요로 하였다. 이 key switching 과정은 새로운 개인키/공개키 쌍과 부가적인 연산 과정을 필요로 하여 FHE 스킴 구현에 있어서 구현 효율성 저하의 큰 요인이 된다. 우리는 환(ring) 상의 이차방정식을 푸는 문제의 어려움이라는 새로운 안전성 가정을 이용하여 암호문의 차원을 줄임으로써 키 전환 과정이 필요 없는 FHE 스킴을 제안한다. 이 방법은 기존의 키 전환 과정에 비해 필요로 하는 새로운 공개키 크기가 매우 작고 부가 연산이 거의 없다는 측면에서 FHE 구현 효율성을 제고할 수 있다.

• 정보보호학회논문지
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• 제29권3호
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• pp.685-692
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• 2019

스마트그리드는 기존의 단방향 전력 전송에서 나아가 양방향 정보 교환이 이루어지는 시스템으로 전력의 이동 및 소요량에 대한 실시간 파악이 가능하다. 전력 생산자는 전력 소모량 집계 결과로부터 향후 전력 생산량 예측이 용이하며, 사용자 또한 다수 전력원으로부터의 단위 사용 비용을 고려한 선택적 전력 사용 및 전력 절약 계획 수립이 용이해져 자원의 효율적 생산 및 사용을 가능하게 한다. 반면 자원의 사용 및 이동에 대한 실시간 정보 수집은 개인의 프라이버시를 침해할 수 있는 위험성을 내포하고 있다. 이러한 스마트그리드에서의 전력량 집계 과정에서 프라이버시 침해를 방지하기 위하여, 본 논문에서는 동형 암호화 기법을 활용함으로써 단순 합계를 포함한 복합 연산을 허용하는 유연하면서도 효율적인 전력량 집계 및 분석 기법을 제시한다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2022년도 춘계학술발표대회
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• pp.161-164
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• 2022

Homomorphic Encryption (HE) schemes have been recently growing as a reliable solution to preserve users' information owe to maintaining and operating the user data in the encrypted state. In addition to that, several Neural Networks models merged with HE schemes have been developed as a prospective tool for privacy-preserving machine learning. Those mentioned works demonstrated that it is possible to match the accuracy of non-encrypted models but there is always a trade-off in the computation time. In this work, we evaluate the implementation of CKKS HE scheme operations over the layers of a LeNet5 convolutional inference model, however, owing to the limitations of the evaluation environment, the scope of this work is not to develop a complete LeNet5 encrypted model. The evaluation was performed using the MNIST dataset with Microsoft SEAL (MSEAL) open-source homomorphic encryption library ported version on Python (PyFhel). The behavior of the encrypted model, the limitations faced and a small description of related and future work is also provided.

• 정보보호학회논문지
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• 제33권3호
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• pp.375-381
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• 2023

완전동형암호는 암호화된 데이터에 대한 대수적 연산을 지원하며, 최근에는 최대값 함수 등의 비대수적 연산도 근사하는 방법이 연구되고 있다. 그러나 아직 4개 이상의 숫자에 대한 정밀한 맥스 풀링 근사 연구는 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 최대값 함수 근사 다항식의 합성을 활용하여 정밀한 맥스 풀링 근사 기법을 제안하였으며, 이를 이론적으로 분석하여 높은 정밀도를 증명하였다. 실험 결과, 제안하는 근사 맥스 풀링은 1ms 이내의 작은 분할 실행 시간과 이론적 분석과 일치하는 높은 정밀도를 보여주었다.