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Year ~ Transaction Count Keyword

Detail

RingMultiplier NTT Logic Library Technology

Manager
Seong-Cheon Park
Participants
Hyunwoo Kim, Na Jung-Chan, Seong-Cheon Park
Transaction Count
2
Year
2024
Project Code
23HT1300, Development of technology to rapid process encrypted data with hardware-assisted for privacy protection, Seong-Cheon Park
RingMultiplier NTT 로직 라이브러리 기술
o (필요성) 민감데이터를 인공지능, 통계처리 등에 사용하기 위해서는 데이터 프라이버시를 보장하는 기술이 필수적이며, 최근 각광받는 기술로써 완전동형암호(FHE)를 적용하고자 하는 수요가 늘어나고 있다. 다만, 동형암호는 암호문의 데이터 사이즈가 대폭 늘어나게 되어 연산 속도가 느려진다는 단점이 있어서 이를 해결하기 위해 연산처리를 가속하기 위한 방법으로 NTT(Number Theoretic Transform)이라는 수학적 기법을 도입한다. NTT는 동형암호문의 표현형식인 고차다항식(Degree N, Polynomial) 간의 곱셈연산의 횟수를 N^2 횟수에서 N log N 횟수로 줄여서 효율적인 곱셈을 하는 기법이다. 그리고 이 NTT 연산을 하드웨어 로직의 병렬 구조 구현 장점을 적용하여 병렬로 동시에 계산하여 빠른 연산 속도를 제공하는 것이다. 본 기술 이전을 통해 NTT 논리회로를 FPGA나 칩 등의 하드웨어로 손쉽게 구현할 수 있는 점에서, 기술을 이전하여 수요에 부합하고자 함

o (목적) RingMultiplier NTT 로직 라이브러리 기술을 사용하면 라이브러리에 포함된 단위 모듈들을 조합하여 FPGA/칩 등에 즉시 NTT 논리회로를 합성(구현)할 수 있어서 개발하는 기간과 구현과정에서의 시행착오를 줄일 수 있음. RingMultiplier를 위한 NTT 논리회로를 구현하는 범용적인 로직 라이브러리로써 기술을 이전하여 FPGA나 SoC 제품을 개발하는데 적용하는 것을 목적으로 함
- 수천~수만 차수의 고차다항식 형태의 동형암호문 간의 곱셈 횟수를 줄이기 위한 수학적인 효율적인 기법으로써 NTT를 적용하고자 하는 동형암호 분야 등이며, 이를 위한 칩이나 FPGA기반의 로직을 구현하는 업체가 주 사용 대상임
o RingMultiplier NTT 로직회로를 구성하는 서브 모듈들을 라이브러리화하여 제공하는 것을 특징으로 함
o 라이브러리를 조합하여 RingMultiplier NTT 논리회로를 구현하기 위해 FPGA나 SoC에 구현(합성) 가능하고 인터페이스로써 PCIe와 Driver를 제공함으로써 Host PCIe 인터페이스에 최적화 되어 구현되는 것을 특징으로 함
o 동형암호문 간의 곱셈연산을 위한 하드웨어 논리회로에 대한 깊은 이해가 없는 논리회로 개발자에게 편리하게 RingMultiplier NTT 논리회로를 FPGA나 SoC에 구현하고 시험할 수 있는 수준의 로직 라이브러리, 드라이버, 테스트벤치 등 일체를 제공하여 개발자의 편의성를 제공하는 것을 장점으로 함
o RingMultiplier NTT 로직 라이브러리 기술
- VerilogHDL로 구현된 RingMultiplier NTT 로직회로를 구성할 수 있는 RTL 모듈들(NTT, MulModBarrett, INTT)제공
- AMD(Xilinx) FPGA에 적용되는 로직회로로 FPGA에서 Synthesis할 수 있는 FPGA 프로젝트 제공
- FPGA에 합성된 RingMultiplier 로직회로를 PCIe interface를 제공하는 드라이브 코드 제공
- RingMultiplier 로직회로를 시험하는 코드 제공
- FPGA는 AMD(Xilinx)를 적용 구현성 제공
o RingMultiplier NTT 로직 라이브러리
- RingMultiplier NTT 로직 라이브러리 소스코드
- FPGA 및 PCIe 드라이버 구현 가이드
o (적용분야) RingMultiplier NTT 로직 라이브러리 기술은 동형암호의 실용적 성능을 제공할 수 있는 동형암호 응용 시스템에 탑재될 수 있는, 동형암호 연산의 높은 비용과 시간을 지불해야 하는 RingMultiplier 하드웨어 연산 가속기(FPGA나 SoC)를 구현하는데 적용한다.
- (서비스 활용) 하드웨어 동형암호 가속기 제품으로 구현하여 활용할 수 있으며, 또한 동형암호 가속기를 내장한 동형암호 기반의 프라이버시 보장 암호데이터 인공지능이나, 통계연산 처리를 위한 백엔드 기술로써 서비스에 활용한다.

o (기대효과) 양자컴퓨터에서도 해킹을 방지하고 동시에 암호문 상태로 복호화없이도 민감데이터를 고속연산할 수 있는 동형암호 기술을 실용화하는데 하드웨어 가속기가 적용되어 동형암호를 응용하고자 하는 다양한 분야의 도구로 제공되어 동형암호 시장 활성화 기대
- (동형암호 연산 가속기 솔루션) 개인정보의 가명처리나 익명처리 등을 하지 않고 원문을 암호상태로 다자 간의 데이터 결합과 처리를 제공하여, 민감데이터 보유자와 지능형 서비스 보유자 간에 실용적인 동형암호기반 지능형 융합서비스를 제공할 수 있어서 반도체 기술과 컴퓨터 서비스 기술, 그리고 민감데이터 제공자 간에 협력을 통한 시너지 창출 기대