As the amount of data in the cloud grows, the challenge of protecting data privacy of stored data in cloud is of significant importance. Data privacy can be achieved by storing data in encrypted form, but there are some technical issues performing operations over encrypted data. Therefore, Fully homomorphic encryption(FHE) scheme is a very suitable approach to delegate the ability to perform arbitrary operations securely without any exposure of the data privacy. Moreover, owing to the cloud server performing storage service mainly, sorting on encrypted data using FHE is a very important operation. In this dissertation, we focus on encrypted data processing and analyze security requirements. First, we present a new similarity-based multi-keyword search scheme for encrypted data without sorting method for encrypted data, and we provide the security and performance analysis of the scheme. Since the computed statistic values for search are not encrypted form in this scheme, we indicate security concerns in search process. Second, to complement the security problems, we suggest a faster (wall-clock time) sorting method for numerical data subjected to FHE. The proposed algorithm utilizes the cryptographic single-instruction multiple-data (SIMD) operation, which is supported by most existing FHE algorithms. We also provide an analytic method for FHE applications by the estimation of the number of required recryption operations, which are the computationally dominant operations in FHE, and verify the method.
클라우드 환경의 데이터 처리가 증가하면서, 데이터의 프라이버시를 보호하는 것이 매우 중요한 문제가 되고 있다. 데이터 프라이버시는 암호화를 통해 달성할 수 있지만 암호화된 데이터에 연산을 수행하기 위해서는 기술적인 고려 사항들이 존재한다. 따라서 데이터 프라이버시의 노출 없이 임의의 연산을 수행할 수 있는 능력을 안전하게 위임할 수 있는 완전동형암호가 바람직한 해결방안이라고 할 수 있다. 더구나 클라우드 서버는 대부분 스토리지 서비스를 수행하기 때문에 암호화된 데이터의 정렬은 매우 중요한 연산이다. 우리는 암호화된 데이터 처리에 중점을 두고 그 보안요건을 분석한다. 먼저, 암호화된 데이터의 정렬을 사용하지 않은 유사도 기반 복수 키워드 검색을 제안하고, 성능 및 보안을 분석한다. 제안하는 기법에서 검색을 위해 계산되는 값들이 암호화되지 않은 형태로 다루어지기 때문에 발생하는 보안 문제를 지적한다. 이를 보완하기 위해 효율적인 실행시간을 갖는 완전동형암호로 암호화된 데이터의 정렬 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 단일명령다중데이터처리 기법이 적용된다. 또, 가장 큰 연산 비중을 차지하는 리크립션 연산의 수행 횟수 측정을 통해 완전동형암호를 사용하여 설계된 응용프로그램을 분석할 수 있는 방법을 제안하며 이를 검증한다.
