함수암호 기반 행렬 곱셈의 구현 및 응용

전성윤; 이문규; Seong-Yun Jeon; Mun-Kyu Lee

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정보과학회논문지 (Journal of KIISE)

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한글제목(Korean Title)	함수암호 기반 행렬 곱셈의 구현 및 응용
영문제목(English Title)	Implementation and Application of Functional Encryption-Based Matrix Multiplication
저자(Author)	전성윤 이문규 Seong-Yun Jeon Mun-Kyu Lee
원문수록처(Citation)	VOL 49 NO. 03 PP. 0196 ~ 0200 (2022. 03)
한글내용 (Korean Abstract)	함수암호란 비밀키를 소유한 주체가 암호문을 복호화하면 함숫값 외에 다른 정보는 얻을 수 없도록 하는 암호이다. 본 논문에서는 내적 계산용 함수암호를 기반으로 행렬 곱셈을 계산하는 방법을 제안하고, 사전 계산 기법을 적용해서 제안한 방법을 가속화하였다. 또한, 제안한 방법들을 활용하여 프라이버시를 보장하는 주성분 분석 기반의 차원 축소 방법을 제시하였다. 실험에 따르면, 1000차원 정방행렬과 1000차원 벡터에 대한 함수암호 기반의 행렬 곱셈은 452.66초에 수행되지만, 사전계산 기법을 적용하면 4.46MB의 메모리를 사용하여 3.81배 가속화되어 118.87초에 수행이 가능하다.
영문내용 (English Abstract)	Functional Encryption is an encryption scheme that allows someone who possesses a secret key to obtain only the function value from a ciphertext but not to learn any information about the plaintext. In this paper, we proposed a method to calculate a matrix product based on inner-product functional encryption and accelerated the proposed method by applying precomputation. In addition, we proposed a privacy-preserving application for dimensionality reduction of the vectors by performing secure principal component analysis (PCA) based on the proposed method. According to the experimental results, matrix multiplication based on functional encryption for a 1000-dimensional square matrix and a 1000-dimensional vector was performed in 452.66 seconds and was accelerated by 3.81 times using 4.46 MB of memory when the precomputation was applied, i.e., it was performed in 118.87 seconds.
키워드(Keyword)	함수암호 내적암호 페어링 행렬 곱셈 주성분 분석 functional encryption inner product encryption pairing matrix multiplication principal component analysis
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