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동형암호가 뭐예요?

동형암호(Homomorphic Encryption)를, 봉인을 뜯지 않고도 안의 숫자를 더할 수 있는 편지 이야기로 풀어봤어요.

세 금액을 더하려면 봉인을 뜯어야 해요비밀 금액 A비밀 금액 B비밀 금액 C

서기가 세 상인의 비밀 금액을 더해야 해요.세 금액을 더해야 하는데, 지금까지는 봉인을 뜯어야만 셈이 됐어요.

30뜯어서 봤어요이제 A의 금액이 30인 걸 서기가 다 알아요금액을 하나 더할 때마다 비밀 하나가 사라져요

봉인을 뜯어서 더하면, 금액이 서기에게 드러나요.금액을 하나 더할 때마다 비밀이 하나 사라져요. 더하는 사람에게 금액을 다 보여줘야 했어요.

봉인된 합계열쇠 주인만 합계를 열어요서기는 한 번도 뜯지 않고 더했어요

동형암호는 봉인째로 더하는 셈이에요.서기는 한 번도 뜯지 않고 더했어요. 합계를 열 수 있는 건 열쇠를 가진 주인뿐이에요.

더하기도 봉인한 채뜯지 않고 셈해요
곱하기까지 되는 종류도 있어요완전 동형암호는 더하기와 곱하기를 다 해요
계산하는 사람은 못 봐요서기도 숫자를 몰라요
느리고 무거워요봉인 없이 셈할 때보다 훨씬 오래 걸려요
보통 계산① 봉인을 뜯는다② 금액을 더한다③ 금액과 합계가 다 보여요동형암호 계산① 봉인된 채 더한다② 결과도 봉인③ 주인만 열어요58같은 셈인데, 보통 계산은 서기에게, 동형암호는 주인에게만 보여요

보통 계산과 동형암호 계산을 나란히 보면 이래요.같은 셈이지만, 보통 계산은 서기에게 금액이 보이고 동형암호는 열쇠 주인에게만 합계가 보여요.

한 가지 연산만 되는 간단한 동형암호도 있어요더하기·곱하기 다 되는 버전은 덧셈 버전보다 훨씬 느려요클라우드에 맡긴 의료·금융 자료를 계산할 때 쓸 수 있어요

동형암호는 종류에 따라 되는 셈이 다르고, 보통 계산보다 훨씬 느려요.동형암호는 클라우드에 맡긴 의료·금융 자료를 계산할 때 쓸 수 있어요. 개인을 지키며 통계 내는 다른 방법도 있어요 → PPDM

한 줄로

동형암호 = 편지를 봉인한 채로 더하거나 곱할 수 있는 암호. 계산하는 사람은 내용을 못 보고, 결과도 봉인된 채 나와서 주인만 열 수 있어요.

Homomorphic Encryption. 암호문 상태 그대로 연산해 같은 연산을 평문에 한 것과 같은 결과(암호문)를 얻는 암호 기법이에요. 덧셈이나 곱셈 중 한 가지만 지원하는 부분 동형암호(PHE, 예: 덧셈의 Paillier)와 덧셈·곱셈을 모두 지원하는 완전 동형암호(FHE)로 나뉘고, 클라우드에 민감 데이터를 맡기고 계산시키되 내용은 숨기는 용도로 쓰여요. 연산 비용이 매우 커서 아직 제한적으로 쓰여요.

어른들은 이렇게 불러요

동형암호
Homomorphic encryption
봉인째로 셈이 되는 편지. 암호문 그대로 연산해요. 결과를 복호화하면 평문 연산 결과와 같아요.
부분 동형암호(PHE)
Partial HE
한 가지 연산만 되는 간단한 버전. 덧셈이나 곱셈 중 하나만 암호문 상태로 지원해요.
완전 동형암호(FHE)
Fully HE
더하기·곱하기 다 되는 버전. 부분 동형암호보다 훨씬 유연하지만 훨씬 느려요.
암호문 연산
Ciphertext computation
봉인된 채로 셈. 계산자는 내용을 몰라도 돼요.
기밀 계산
Confidential computing
계산하는 동안에도 자료를 숨기기. 이 말은 보통 하드웨어 보호 구역(TEE) 방식을 가리켜요. 동형암호는 같은 목표를 암호로 이루는 다른 방법이에요.
복호화
Decryption
봉인을 여는 것. 일반 암호화는 계산 전에 열어야 해요. → 열쇠 없이는 못 읽는 편지
클라우드 위탁 계산
Outsourced cloud computation
빌린 창고에 계산을 맡기는 것. 동형암호는 자료 내용을 보여주지 않고도 계산을 맡길 수 있게 해줘요.
PPDM
PPDM
개인을 지키며 통계 내는 다른 기법들. 동형암호는 PPDM이 쓰는 도구 중 하나예요. → PPDM
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