안전한 다자간 계산

SMPC(Secure Multi-Party Computation)는 분산된 여러 노드들이 각 개인별 입력 및 출력 내용을 공개하지 않고도, 임의의 기능을 공동으로 계산할 수 있는 암호화 기술이다. "안전한 다자간 계산"이라는 뜻이다. 시큐어 MPC(Secure MPC)라고도 한다.

개요

SMPC는 당사자가 입력을 통해 함수를 공동으로 계산하여 입력을 통해 함수를 계산할 수 있는 방법을 만들기 위한 암호화의 하위 필드이다. 개인 입력, 암호화가 통신 또는 저장의 보안 및 무결성을 보장하고 공격자가 참가자 시스템 외부에 있는 발신자 및 수신자의 도청자인 기존의 암호화 작업과 달리 이 모델의 암호화는 참가자의 프라이버시를 서로 보호한다. SMPC를 위한 기반은 1970년대 후반에 신뢰할 수있는 제3자가 필요 없이 원거리에서 게임 재생 / 계산 작업을 시뮬레이션하는 암호화 작업인 mental poker 작업으로 시작되었다. 전통적으로 암호화는 콘텐츠를 숨기는 것이었고, 이 새로운 유형의 연산 및 프로토콜은 많은 소스의 데이터를 계산하고 출력을 올바르게 생성하는 동안 데이터에 대한 부분 정보를 숨기는 것에 관한 것이다.

역사

특정 업무를 위한 특수 목적 프로토콜은 1970년대 후반에 시작되었다. 이후, 시큐어 연산은 1982년에 공식적으로 시큐어 2자 연산(2PC)으로 도입되었다. 1986년에 앤드류 야오(Andrew Yao)에 의해 일반화(실현 가능한 모든 계산에 대한)되었다. 이 영역을 SFE(Secure Function Evaluation)라고도 한다. 양당 사건에 이어 골드레이치(Goldreich), 미칼리(Micali), 위그더슨(Wigderson)이 다자간으로 일반화했다. 이 계산은 잠재적으로 악의적인 경우에 대한 모든 입력과 영지식 증명에 대한 비밀 공유에 기초하고 있는데, 악의적인 적대적 사례의 정직한 참여자들 대다수는 나쁜 행동이 감지되고 부정직한 사람이 제거되거나 그의 입력이 드러난 상태에서 계산이 계속된다는 것을 보장한다. 이 작업은 보안 컴퓨팅을 위한 향후의 모든 다자간 프로토콜이 기본적으로 따라야 하는 매우 기본적인 일반 체계를 제안하였다. 이 작업은 이러한 목적을 위해 흔히 사용되는 '주식 아이디어'를 발명한 작품을 통해 누구의 산출물도 공개하지 않고 결점 있는 행동을 관대하게 용인하는 최초의 강력한 보안 프로토콜과 당사자들 중 한 명이 자신의 투입물을 무조건 숨기도록 허용하는 프로토콜이 뒤따랐다. 위의 결과는 적수가 다항식 시간 연산으로 제한되어 모든 통신을 관측하는 모델로서, 따라서 모델을 '컴퓨터 모델'이라고 한다. 또한, 이러한 과제에 대해서는 망각된 이전 프로토콜이 완전한 것으로 나타났다. 위의 결과는 대다수의 사용자가 정직할 때 안전한 계산을 달성하는 것이 위의 변화 하에서 가능하다는 것을 입증했다.

다음으로 해결해야 할 문제는, 상대국이 지점간 통신을 이용할 수 없는 안전한 통신 채널의 경우였다. 이 경우, 해결책은 당사자의 최대 1/3이 잘못된 행동과 악의로 이루어질 수 있으며, 해결책은 암호화 도구를 적용하지 않는 것으로 나타났다. completely secure message transmission(완벽하게 안전한 메시지 전송)이라는 책에서 통신 그래프의 연결 제약을 조사했지만, 방송 채널을 추가하면 시스템이 최대 1/2의 잘못된 소수자를 허용할 수 있다. 수년에 걸쳐, 범용 다자간 프로토콜의 개념은 사전 예방적 비밀 공유와 같이 범용 컴포지빌리티나 모바일 적수와 같은 기본적이고 일반적인 프로토콜 문제 속성을 조사하기 위한 비옥한 영역이 되었다.

2000년대 후반 이후, 그리고 2010년 이후부터, 범용 프로토콜 영역은 실용적인 응용 프로그램을 염두에 두고 프로토콜의 효율성 향상을 다루기 위해 이동했다. MPC에 대한 효율적 프로토콜이 점차 제안되었고, MPC는 이제 다양한 현실 문제에 대한 실질적인 해결책으로 간주될 수 있다. 2008년 1월 덴마크에서 다자간 연산의 첫 대규모 실용화가 실시되었다. 분명히 이론적 개념과 조사, 그리고 적용된 구성이 필요하다.

참고자료

• 〈안전한 다자간 계산〉, 《위키피디아》
• CPUU, 〈Stanford 암호학 - 02강. 암호란 무엇인가?〉, 《CPUU의 Daydreamin》, 2016-05-11
• 제시카 콜라로시, 〈안전한 다자간 계산이란 무엇입니까?〉, 《보스턴 대학교》, 2019-02-27

같이 보기

• MPC
• 프로토콜

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