우리 연구진이 기존 암호방식을 대체할 수 있는 안전 기술을 확보했다. 안전한 데이터 전달, 고속 계산이 가능한 기술 개발에 성공했다.
한국전자통신연구원(ETRI)은 이와 같은 '완전동형암호' 연산 가속기 칩을 개발했다고 6일 밝혔다.
완전동형암호 기술은 암호화 데이터를 복호화 과정 없이 처리한다. 머신러닝에 적용할 수 있고, 양자 컴퓨팅에서 암호가 깨지지 않는 '내성 암호' 성질도 있어 안전성이 보장된다.
기존에는 암호화 데이터를 바로 연산할 수 없었다. 비밀 키를 사용, 데이터 복호화·암호화 과정을 거쳐 전달해야 했다. 비밀키와 원 정보 노출 우려가 있었다.
더욱이 데이터를 암호화하면 큰 크기 데이터를 수만 개 다항식으로 바꿔 계산량이 기하급수적으로 증가한다. 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU)로 계산하기에 많은 시간이 시간도 많이 소요돼 동형암호 활용이 어려웠다.
이에 ETRI는 정보 암호화시 암호문이 수천 비트(bit) 계수와 수만 차수 이상 다항식들로 표현되는, 동형암호 고유 특성 적합 하드웨어(HW) 연산 가속기 칩 핵심기술을 만들었다.
고차 다항식 간 연산을 빠르게 처리한다. 암호화 데이터 결괏값만 암호를 풀어 볼 수 있다. 아무도 원 데이터를 볼 수 없어 데이터 프라이버시를 확실히 보장한다.
그동안 문제점을 해결해 동형암호 특성을 반영한 동형처리유닛(HPU)의 핵심기술을 개발한 것이다.
연구진은 기술 상용화시 이를 클라우드 데이터 센터 서버에 장착할 수 있고, 개인정보 보장이 가능한 인공지능(AI) 반도체(SoC)에도 활용할 수 있을 것으로 보고 있다.
향후 동형암호 가속기 전용 칩 및 소프트웨어(SW) 개발 플랫폼 연구에도 탄력이 붙을 전망이다. 보안과 통계, AI 응용이 동시 요구되는 곳에서 암호화 데이터를 다양한 융합 서비스에 직접 적용할 수 있다.
연구진은 향후 동형암호 전용 시스템온칩(SoC)을 구현해 실용화한다는 계획이다. 다양한 동형암호 알고리즘 호환성을 제공하면서 원하는 암호 강도를 조절하는 조건을 만족시키는 연구를 이어갈 계획이다.
또 간단한 설정으로 칩 하나에서 유연·고속 연산이 가능하고 다양한 알고리즘 호환성과 가변 워드·차수를 지원하는 PIM 구조(메모리 내 연산처리 장치 내장 반도체 구조) HPU 칩도 구현키로 했다.
동형암호 SoC를 탑재해 동형암호가 적용된 동영상을 동형암호 적용 AI 모델로 실시간 추론할 수 있는 HW 가속기 확장 플랫폼까지 개발할 예정이다.
클라우드 컴퓨팅 서비스 회사나 데이터베이스 관리시스템(DBMS), 팹리스, 서버 탑재 동형암호 가속기, 마이데이터 프라이버시 보장 서비스, 공공·국방 등 민감 데이터 활용 사업화 기업에 기술을 이전 할 계획이다.
박성천 ETRI 보안SoC융합연구실장은 “유망기술인 동형암호 고속연산 칩 핵심기술 실용화를 앞당길 계기를 마련한 데 의미가 있다”며 “세계 수준 성능을 개발하고 사업화해 우리나라가 신 보안기술을 선도하는 데 더욱 노력하겠다”고 말했다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
