효율성·안전성↑ 광학 기반 데이터 암호화 기법
효율성·안전성↑ 광학 기반 데이터 암호화 기법
  • 함예솔
  • 승인 2020.05.18 05:45
  • 조회수 918
  • 댓글 0
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요약

 

효율성과 안전성을 높인 광학기반의 데이터 암호화 기법이 개발됐습니다. 기존의 암호화 알고리즘을 광학적으로 구현하는 방법을 고안했는데요. 파형을 통해 이미지 크기의 비밀키를 제작·공유했습니다. 이는 향후 빅데이터 고속 암호화에 활용될 전망입니다. 

DGIST 로봇공학전공 문인규 교수팀은 다양한 비정형 빅데이터의 암호화에 필요한 대용량 비밀키를 빠르고 안전하게 공유할 수 있는 랜덤위상키 교환 기법을 개발했습니다. 개발된 기술은 효율적인 빅데이터 암호화에 활용 가능한 핵심적인 원천기술로 향후 관련분야 기술개발에서의 다양한 적용이 기대됩니다. 해당 연구는 <IEEE Internet of Things Journal>에 게재됐습니다. 

 

빅데이터의 암호화에 뭐가 좋을까

이미지 크기의 비밀키 교환 기법의 개략도. 출처: DGIST
이미지 크기의 비밀키 교환 기법의 개략도. 출처: DGIST

네트워크상에서의 데이터 공유·전송의 보안을 위해서 사용자들은 데이터 암호화나 이를 해제하기 위한 '비밀키'를 이용합니다. 기존 암호화에는 '디피-헬만 비밀키 교환(Diffie–Hellman Key Exchange) 알고리즘'이 많이 사용됐는데, 이는 생성하는 비밀키 용량에 한계가 있었습니다. 또한 단순한 문서나 형식이 있는 데이터의 암호화에 최적화돼 있어 홀로그램이나 영상, 일정한 형식이 없는 비정형 데이터를 암호화하기엔 연산이 복잡해지고 처리속도가 증가하는 단점이 있었습니다. 

광학 기반 암호화 개략도(좌) 및 적혈구의 홀로그램을 이용한 암호화 및 복호화 결과(우).  출처: DGIST
광학 기반 암호화 개략도(좌) 및 적혈구의 홀로그램을 이용한 암호화 및 복호화 결과(우). 출처: DGIST

이에 로봇공학전공 문인규 교수팀은 기존 암호화 방식을 광학(光學)적인 원리로 작동하는 새로운 방식을 고안했습니다. 이는 기존보다 큰 용량의 비밀키 생성이 가능합니다. 또 기존의 암호화 방식은 비밀키의 용량이 커지면 안전성을 보장할 수 없었지만 이번 문 교수팀이 개발한 방식은 이중랜덤위상인코딩(DRPE, Double Random Phase Encoding)을 통해 비밀키의 용량에 관계없이 안정성을 보장합니다. 또한 달리 홀로그램이나 영상처럼 고용량의 정보나 비정형 데이터의 효율적이고 신속한 암호화와 이를 효과적으로 공유할 수 있는 장점이 있습니다. 

  • 이중랜덤위상인코딩(DRPE, Double Random Phase Encoding)

2차원 이미지를 암호화시킬 때 한번, 공간주파수 영역에서 한번, 두 개의 서로 다른 일반적인 랜덤위상 마스크를 사용해서 그 이미지를 위상-인코딩함으로서 암호화하는 방식입니다.

해킹하기도 어려운 기술

 

특히 이번에 고안된 기술은 사용자들끼리 복소수 정현파 파형의 형태로 비밀키의 정보를 주고받고 개인이 소유한 비밀지수로 파형을 풀어 비밀키를 제작하거나 공유할 수 있도록 했습니다. 이는 파형을 전달하는 과정에서 해커가 가로채더라도 물결처럼 반복되는 파형에서 암호 해독에 필요한 정보가 숨겨진 위상을 찾고 비밀키를 생성해야하기 때문에 해킹이 매우 어렵습니다.

 

이처럼 문인규 교수팀이 고안한 암호화 기법은 사용자간의 안전성과 더불어 대용량의 빅데이터를 안전하게 암호화·공유할 수 있는 가능성을 보여줬습니다. 이는 향후 의료계에서 환자를 촬영한 고해상도의 촬영 이미지나 금융권에서 관리하는 개인정보처럼 굉장히 민감하지만 용량이 매우 큰 정보를 빠르게 암호화하고 이를 안전하게 공유하는데 활용될 수 있을 것으로 기대됩니다.

DGIST 로봇공학전공 문인규 교수와 연구진. 출처: DGIST
DGIST 로봇공학전공 문인규 교수와 연구진. 출처: DGIST

로봇공학전공 문인규 교수는 "이번 연구는 정형화된 데이터나 비정형의 빅데이터를 고속으로 암호화하는데 기존의 블록암호기술이 갖는 근본적인 한계를 극복하는 새로운 암호체계 개발 연구가 필요하다고 판단해 시작했다"며 "향후 연구를 더 진행해 이번에 고안한 암호시스템이 차세대 암호체계의 주요 핵심기술로 활용될 수 있도록 더 노력하겠다"고 밝혔습니다.


 ##참고자료##

 


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