ETRI, 동형암호 처리용 하드웨어 가속칩 개발

[아이뉴스24 최상국 기자] 한국전자통신연구원(ETRI)이 완전동형암호 연산을 빠르게 처리할 수 있는 가속기 칩을 개발했다.

ETR 연구진은 중앙처리장치(CPU)나 그래픽처리장치(GPU)에 비해 동형암호문의 특성과 계산에 최적화된 구조를 가진 동형처리장치(HPU: Homomorphic Processing Unit)를 개발했다고 발표했다.

동형암호 처리기술은 데이터를 암호화해서 주고 받을 때 암호를 풀지 않고 바로 계산하는 기술이다. 암호화된 데이터를 평문으로 복호화(재식별화)하는 과정 없이 암호문 그대로 처리할 수 있어 보안에 유리하다는 장점이 있다. 암호화된 데이터를 바로 연산하고 그 결괏값만 암호를 풀어서 데이터를 볼 수 있게 되는 원리다. 아무도 원래의 데이터를 볼 수 없어서 데이터 프라이버시가 확실히 보장된다.

ETRI 연구진이 개발한 '완전동형암호 하드웨어 연산 가속기 칩 핵심기술'은 이러한 동형암호 연산을 빠르게 처리할 수 있는 기술이다.

연구진에 따르면 정보를 완전동형암호 기술로 암호화하면 암호문이 수천 비트(bit)의 계수와 수만 차수 이상의 다항식으로 표현된다. 수천 비트 정도로 큰 크기의 데이터를 수만 개 갖는 다항식으로 바뀌게 돼 계산량이 기하급수적으로 증가한다. 따라서 64비트 수준의 데이터를 처리하는 중앙처리장치(CPU)나 그래픽처리장치(GPU)로 계산하기에는 구조도 적합하지 않고 시간도 많이 소요돼 동형암호를 활용하는데 어려웠다.

ETRI 연구진은 이런 문제점을 해결해 동형암호를 활용할 수 있도록 동형암호문의 특성과 계산에 최적화된 구조를 갖는 하드웨어 처리 장치를 개발한 것이다.

연구진은 이번에 개발한 칩 핵심기술을 바탕으로 향후 동형암호 전용 시스템온칩(SoC)을 구현해서 실용화한다는 계획이다. 아울러 다양한 동형암호 알고리듬의 호환성을 제공하면서도 원하는 암호 강도를 조절할 수 있는 등의 조건을 만족시키기 위한 연구를 계속 이어갈 계획이다.

또한 동형암호 SoC를 탑재해 동형암호가 적용된 동영상을 동형암호가 적용된 인공지능 모델로 실시간 수준으로 추론할 수 있는 완전동형암호 하드웨어 가속기로 확장한 플랫폼까지 개발할 예정이다.

박성천 ETRI 보안SoC융합연구실장은“유망기술로 손꼽히던 동형암호 고속연산 칩 핵심기술을 연구해 동형암호의 실용화를 앞당길 수 있는 계기를 마련한 데 큰 의미가 있다"고 자평했다.

연구진은 향후 기술 개발을 통해 클라우드 컴퓨팅 서비스 회사나 데이터베이스 관리시스템(DBMS) 기업, 팹리스 기업, 서버 탑재 동형암호 가속기 개발사, 마이데이터 프라이버시 보장 서비스 기업, 공공 및 국방 등 민감 데이터 활용 사업화 기업 등에 기술이전 할 계획이다.