[📪정보] 양자컴 해킹도 견딘다···암호 없이도 '완벽보안' 연산칩 개발

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양자컴 해킹도 견딘다···암호 없이도 '완벽보안' 연산칩 개발

ETRI(한국전자통신연구원·원장 방승찬)는 데이터를 암호화한 상태로 사생활을 보장하는 '완전동형암호(完全同形暗號) 연산 가속기 칩'을 개발했다고 6일 밝혔다. 이 칩은 머신러닝 적용은 물론, 양자컴퓨터 해킹도 견딜 수 있는 성능을 지녔다.

완전동형암호 기술은 암호화된 데이터를 추가로 복호화(재식별화) 등 과정 없이 그대로 처리할 수 있다는 장점이 있다. 차세대 암호 기술로 불리는 이유다. 양자 컴퓨팅에서 암호가 깨지지 않는 내성 암호의 성질도 있어 안전성이 크게 보장된다. 

기존 암호 기술은 암호화된 데이터를 바로 연산할 수 없었다. 비밀 키를 사용, 데이터를 복호화해 원래의 정보로 바꾼 뒤 다시 암호화해서 전달해야만 했다. 이 경우 비밀키는 물론 원래의 정보가 노출될 수밖에 없어 민감 정보를 담고 있는 데이터를 연산 처리하는 용도로는 적합하지 않았다.

 

동형암호는 정보를 암호화하면 암호문이 수천 비트(bit) 계수를 갖는 수만 차수 이상의 다항식들로 표현되는 고유한 특성이 있다. ETRI가 개발한 완전동형암호 하드웨어 연산 가속기 칩 핵심 기술은 바로 이 동형암호 특성에 적합한 전용 하드웨어 연산 처리 장치다. 

따라서 데이터가 암호화된 상태, 즉 고차 다항식 간에 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈 등 연산을 빠르게 처리할 수 있다. 암호화된 데이터를 바로 연산하고 그 결과값만 암호를 풀어 데이터를 볼 수 있게 되는 원리다. 아무도 원래의 데이터를 볼 수 없어 데이터 프라이버시1가 확실히 보장된다.

데이터를 암호문으로 만들면 수천 비트 정도로 큰 크기의 데이터들이 수만 개의 비트를 갖는 다항식으로 바뀌게 돼, 계산량이 기하급수적으로 증가한다. 64비트 수준의 데이터를 처리하는 중앙처리장치(CPU)나 그래픽처리장치(GPU)로 계산하기에는 구조도 적합하지 않을 뿐더러, 시간도 많이 소요돼 동형암호를 활용하는데 어려웠다. 연구진이 개발한 칩 기술은 동형암호를 활용할 수 있도록 동형암호 특성을 반영한 동형처리유닛(HPU)의 핵심기술을 개발한 셈이다.

연구진은 이번 개발한 칩 핵심기술을 바탕으로 향후 동형암호 전용 시스템온칩(SoC)을 구현, 실용화한다는 계획이다. 또한 암호문의 산술연산 워드 크기와 다항식의 차수가 달라도 간단한 설정을 통해 하나의 칩에서 유연하게 고속 연산할 수 있고, 다양한 알고리즘 호환성을 지원하는 PIM 구조의 HPU 칩도 구현키로 했다. 

박성천 ETRI 보안SoC융합연구실장은 "유망기술로 손꼽히던 동형암호 고속연산 칩 핵심기술을 연구해 동형암호의 실용화를 앞당길 수 있는 계기를 마련한 데 큰 의미가 있다"며 "세계적인 수준의 성능을 개발하고 사업화해 우리나라가 신 보안기술을 선도하는 데 더욱 노력하겠다"고 말했다.

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