WO2024257903A1 - 통신 시스템에서 동형 암호 기반의 통신 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

통신 시스템에서 동형 암호 기반의 통신 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2024257903A1
WO2024257903A1 PCT/KR2023/008079 KR2023008079W WO2024257903A1 WO 2024257903 A1 WO2024257903 A1 WO 2024257903A1 KR 2023008079 W KR2023008079 W KR 2023008079W WO 2024257903 A1 WO2024257903 A1 WO 2024257903A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
round
homomorphic
data
value
ciphertext
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2023/008079
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
정재훈
하진철
오은결
이주영
손민철
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Electronics Inc
Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Original Assignee
LG Electronics Inc
Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Electronics Inc, Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST filed Critical LG Electronics Inc
Priority to PCT/KR2023/008079 priority Critical patent/WO2024257903A1/ko
Priority to KR1020267000271A priority patent/KR20260032537A/ko
Publication of WO2024257903A1 publication Critical patent/WO2024257903A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols

Definitions

  • the present disclosure relates to a communication system, and more particularly, to a method for performing homomorphic encryption-based communication in a communication system and a device therefor.
  • Wireless communication systems are being widely deployed to provide various types of communication services such as voice and data.
  • wireless communication systems are multiple access systems that can support communication with multiple users by sharing available system resources (bandwidth, transmission power, etc.).
  • multiple access systems include CDMA (Code Division Multiple Access) systems, FDMA (Frequency Division Multiple Access) systems, TDMA (Time Division Multiple Access) systems, SDMA (Space Division Multiple Access), OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) systems, SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access) systems, and IDMA (Interleave Division Multiple Access) systems.
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • FDMA Frequency Division Multiple Access
  • TDMA Time Division Multiple Access
  • SDMA Space Division Multiple Access
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access
  • IDMA Interleave Division Multiple Access
  • the present disclosure aims to provide a method for performing homomorphic encryption-based communication in a communication system and a device therefor.
  • the present disclosure aims to provide a method and a device therefor for performing two blind rotations in a table reference homomorphic operation in a homomorphic encryption-friendly symmetric key encryption method.
  • a method performed by a server in a communication system comprises the steps of: transmitting, to a client, at least one synchronization signal; transmitting, to the client, control information; receiving, from the client, encrypted data encrypted based on at least one round performed on data, wherein, in each of the at least one round, (i) common input data commonly used in the at least one round and (ii) a round key individually used in each of the at least one round are input to and output from a round function of each of the at least one round; And a step of performing a homomorphic operation on the output value of the round function of each of the at least one round included in the encrypted data, wherein the homomorphic operation on the output value of the round function of each of the at least one round is performed based on a preset mapping relationship between an input value for the homomorphic operation and a result value of the homomorphic operation on the input value, and for the homomorphic operation based on the preset mapping relationship, a first ciphertext
  • a method performed by a client in a communication system comprising: receiving at least one synchronization signal from a server; receiving control information from the server; transmitting encrypted data to the server based on at least one round performed on data, wherein in each of the at least one round, (i) common input data commonly used in the at least one round and (ii) a round key individually used in each of the at least one round are input to and output from a round function of each of the at least one round; And a step of receiving, from the server, a homomorphic ciphertext of the data obtained based on a homomorphic operation on an output value of a round function of each of the at least one round included in the encrypted data, wherein the homomorphic operation on the output value of the round function of each of the at least one round is performed based on a preset mapping relationship between an input value for the homomorphic operation and a result value of the homomorphic operation on the input value, and for the homomorphic operation based on the
  • a server for performing communication in a communication system comprises: a transmitter for transmitting a wireless signal; a receiver for receiving a wireless signal; at least one processor; and at least one computer memory operably connectable to the at least one processor and storing instructions that, when executed by the at least one processor, perform operations, the operations comprising: transmitting at least one synchronization signal to a client; transmitting control information to the client; receiving, from the client, encrypted data encrypted based on at least one round performed on data, wherein in each of the at least one round, (i) common input data commonly used in the at least one round and (ii) a round key individually used in each of the at least one round are input to and output from a round function of each of the at least one round; And a step of performing a homomorphic operation on the output value of the round function of each of the at least one round included in the encrypted data, wherein the homomorphic operation on the output value of the round function of each of the at least one round is performed based on
  • a client performing communication in a communication system comprises: a transmitter for transmitting a wireless signal; a receiver for receiving a wireless signal; at least one processor; and at least one computer memory operably connectable to the at least one processor and storing instructions that, when executed by the at least one processor, perform operations, the operations comprising: receiving at least one synchronization signal from a server; receiving control information from the server; transmitting encrypted data to the server based on at least one round performed on data, wherein in each of the at least one round, (i) common input data commonly used in the at least one round and (ii) a round key individually used in each of the at least one round are input to and output from a round function of each of the at least one round; And a step of receiving, from the server, a homomorphic ciphertext of the data obtained based on a homomorphic operation on an output value of a round function of each of the at least one round included in the encrypted data, wherein the homomorphic operation on the output value
  • a non-transitory computer readable medium storing one or more instructions, wherein one or more instructions executable by one or more processors include operations performed by a transmitting end, wherein the operations include all steps of a method performed by a server.
  • a non-transitory computer readable medium storing one or more instructions, wherein the one or more instructions executable by one or more processors include operations performed by a transmitter, wherein the operations include all steps of a method performed by a client.
  • a device including one or more memories and one or more processors functionally connected to the one or more memories, wherein the one or more processors execute operations performed by the device, wherein the operations include all steps of a method performed by a server.
  • a device comprising one or more memories and one or more processors functionally connected to the one or more memories, wherein the one or more processors are configured to execute operations performed by the device, wherein the operations include all steps of a method performed by a client.
  • the present disclosure has the effect of enabling homomorphic encryption-based communication in a communication system.
  • the present disclosure has the effect of performing two blind rotations in a homomorphic encryption-friendly symmetric key encryption method when performing a table reference homomorphic operation.
  • the present disclosure has the effect of reducing the time required for homomorphic operations.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a communication system applicable to the present disclosure.
  • FIG. 2 is a drawing showing an example of a wireless device applicable to the present disclosure.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a method for processing a transmission signal applicable to the present disclosure.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating another example of a wireless device applicable to the present disclosure.
  • FIG. 5 is a drawing showing an example of a portable device applicable to the present disclosure.
  • FIG. 6 is a diagram showing physical channels applicable to the present disclosure and a signal transmission method using the same.
  • FIG. 7 is a diagram showing the structure of a wireless frame applicable to the present disclosure.
  • FIG. 8 is a drawing showing a slot structure applicable to the present disclosure.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of a communication structure that can be provided in a 6G system applicable to the present disclosure.
  • Figure 10 is a diagram showing an example of multilateral communication.
  • Figure 11 is a diagram showing an example of a homomorphic encryption-symmetric key encryption hybrid framework.
  • Figure 12 is a diagram showing an example of a round function of an SPN structure symmetric key encryption.
  • Figure 13 is a diagram showing another example of a round function of an SPN structure symmetric key encryption.
  • Figure 14 is a diagram showing an example of a Feistel structure symmetric key encryption.
  • Figure 15 is a diagram showing another example of a Feistel structure symmetric key encryption.
  • Figure 16 is a diagram showing an example in which the method proposed in the present disclosure is performed on a client.
  • Figure 17 is a diagram showing an example in which the method proposed in the present disclosure is performed on a server.
  • the base station is meant as a terminal node of a network that directly communicates with a mobile station.
  • a specific operation described as being performed by the base station in the present disclosure may in some cases be performed by an upper node of the base station.
  • the 'base station' may be replaced by terms such as a fixed station, a Node B, an eNode B (eNB), a gNode B (gNB), an ng-eNB, an advanced base station (ABS), or an access point.
  • eNB eNode B
  • gNB gNode B
  • ABS advanced base station
  • the term terminal may be replaced with terms such as user equipment (UE), mobile station (MS), subscriber station (SS), mobile subscriber station (MSS), mobile terminal, or advanced mobile station (AMS).
  • UE user equipment
  • MS mobile station
  • SS subscriber station
  • MSS mobile subscriber station
  • AMS advanced mobile station
  • the transmitter refers to a fixed and/or mobile node that provides data service or voice service
  • the receiver refers to a fixed and/or mobile node that receives data service or voice service.
  • a mobile station in the case of uplink, can be a transmitter and a base station can be a receiver.
  • a mobile station in the case of downlink, can be a receiver and a base station can be a transmitter.
  • Embodiments of the present disclosure may be supported by standard documents disclosed in at least one of wireless access systems, namely IEEE 802.xx system, 3rd Generation Partnership Project (3GPP) system, 3GPP Long Term Evolution (LTE) system, 3GPP 5th generation (5G) NR (New Radio) system and 3GPP2 system, and in particular, embodiments of the present disclosure may be supported by 3GPP TS (technical specification) 38.211, 3GPP TS 38.212, 3GPP TS 38.213, 3GPP TS 38.321 and 3GPP TS 38.331 documents.
  • 3GPP TS technical specification
  • embodiments of the present disclosure may be applied to other wireless access systems and are not limited to the above-described system.
  • they may be applied to systems applied after the 3GPP 5G NR system and are not limited to a specific system.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier frequency division multiple access
  • LTE may refer to technology after 3GPP TS 36.xxx Release 8.
  • LTE technology after 3GPP TS 36.xxx Release 10 may be referred to as LTE-A
  • LTE technology after 3GPP TS 36.xxx Release 13 may be referred to as LTE-A pro.
  • 3GPP NR may refer to technology after TS 38.xxx Release 15.
  • 3GPP 6G may refer to technology after TS Release 17 and/or Release 18. “xxx” refers to a standard document detail number.
  • LTE/NR/6G may be collectively referred to as a 3GPP system.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a communication system applied to the present disclosure.
  • a communication system (100) applied to the present disclosure includes a wireless device, a base station, and a network.
  • the wireless device means a device that performs communication using a wireless access technology (e.g., 5G NR, LTE) and may be referred to as a communication/wireless/5G device.
  • a wireless access technology e.g., 5G NR, LTE
  • the wireless device may include a robot (100a), a vehicle (100b-1, 100b-2), an XR (extended reality) device (100c), a hand-held device (100d), a home appliance (100e), an IoT (Internet of Thing) device (100f), and an AI (artificial intelligence) device/server (100g).
  • the vehicle may include a vehicle equipped with a wireless communication function, an autonomous vehicle, a vehicle capable of performing vehicle-to-vehicle communication, etc.
  • the vehicles (100b-1, 100b-2) may include unmanned aerial vehicles (UAVs) (e.g., drones).
  • UAVs unmanned aerial vehicles
  • the XR devices (100c) include augmented reality (AR)/virtual reality (VR)/mixed reality (MR) devices, and may be implemented in the form of a head-mounted device (HMD), a head-up display (HUD) equipped in a vehicle, a television, a smartphone, a computer, a wearable device, a home appliance, digital signage, a vehicle, a robot, etc.
  • the portable devices (100d) may include a smartphone, a smart pad, a wearable device (e.g., a smart watch, smart glasses), a computer (e.g., a laptop, etc.), etc.
  • the home appliances (100e) may include a TV, a refrigerator, a washing machine, etc.
  • the IoT devices (100f) may include sensors, smart meters, etc.
  • the base station (120) and network (130) may also be implemented as wireless devices, and a specific wireless device (120a) may act as a base station/network node to other wireless devices.
  • Wireless devices (100a to 100f) can be connected to a network (130) via a base station (120).
  • AI technology can be applied to the wireless devices (100a to 100f), and the wireless devices (100a to 100f) can be connected to an AI server (100g) via a network (130).
  • the network (130) can be configured using a 3G network, a 4G (e.g., LTE) network, a 5G (e.g., NR) network, etc.
  • the wireless devices (100a to 100f) can communicate with each other via the base station (120)/network (130), but can also communicate directly (e.g., sidelink communication) without going through the base station (120)/network (130).
  • vehicles can communicate directly (e.g., V2V (vehicle to vehicle)/V2X (vehicle to everything) communication).
  • an IoT device (100f) (e.g., a sensor) can communicate directly with another IoT device (e.g., a sensor) or another wireless device (100a to 100f).
  • Wireless communication/connection can be established between wireless devices (100a to 100f)/base stations (120), and base stations (120)/base stations (120).
  • the wireless communication/connection can be established through various wireless access technologies (e.g., 5G NR) such as uplink/downlink communication (150a), sidelink communication (150b) (or, D2D communication), and communication between base stations (150c) (e.g., relay, IAB (integrated access backhaul)).
  • 5G NR wireless access technologies
  • uplink/downlink communication 150a
  • sidelink communication 150b
  • D2D communication communication between base stations (150c)
  • IAB integrated access backhaul
  • the wireless communication/connection can transmit/receive signals through various physical channels.
  • various signal processing processes e.g., channel encoding/decoding, modulation/demodulation, resource mapping/demapping, etc.
  • resource allocation processes etc.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a wireless device that can be applied to the present disclosure.
  • the first wireless device (200a) and the second wireless device (200b) can transmit and receive wireless signals via various wireless access technologies (e.g., LTE, NR).
  • ⁇ the first wireless device (200a), the second wireless device (200b) ⁇ can correspond to ⁇ the wireless device (100x), the base station (120) ⁇ and/or ⁇ the wireless device (100x), the wireless device (100x) ⁇ of FIG. 1.
  • a first wireless device (200a) includes one or more processors (202a) and one or more memories (204a), and may additionally include one or more transceivers (206a) and/or one or more antennas (208a).
  • the processor (202a) controls the memory (204a) and/or the transceiver (206a), and may be configured to implement the descriptions, functions, procedures, suggestions, methods, and/or operational flowcharts disclosed in the present disclosure.
  • the processor (202a) may process information in the memory (204a) to generate first information/signal, and then transmit a wireless signal including the first information/signal via the transceiver (206a).
  • the processor (202a) may receive a wireless signal including second information/signal via the transceiver (206a), and then store information obtained from signal processing of the second information/signal in the memory (204a).
  • the memory (204a) may be connected to the processor (202a) and may store various information related to the operation of the processor (202a).
  • the memory (204a) may perform some or all of the processes controlled by the processor (202a), or may store software codes including instructions for performing the descriptions, functions, procedures, proposals, methods, and/or operational flowcharts disclosed in the present disclosure.
  • the processor (202a) and the memory (204a) may be part of a communication modem/circuit/chip designed to implement wireless communication technology (e.g., LTE, NR).
  • the transceiver (206a) may be connected to the processor (202a) and may transmit and/or receive wireless signals via one or more antennas (208a).
  • the transceiver (206a) may include a transmitter and/or a receiver.
  • the transceiver (206a) may be used interchangeably with an RF (radio frequency) unit.
  • a wireless device may also mean a communication modem/circuit/chip.
  • the second wireless device (200b) includes one or more processors (202b), one or more memories (204b), and may additionally include one or more transceivers (206b) and/or one or more antennas (208b).
  • the processor (202b) may control the memories (204b) and/or the transceivers (206b), and may be configured to implement the descriptions, functions, procedures, suggestions, methods, and/or operational flowcharts disclosed in the present disclosure.
  • the processor (202b) may process information in the memory (204b) to generate third information/signals, and then transmit a wireless signal including the third information/signals via the transceivers (206b).
  • the processor (202b) may receive a wireless signal including fourth information/signals via the transceivers (206b), and then store information obtained from signal processing of the fourth information/signals in the memory (204b).
  • the memory (204b) may be connected to the processor (202b) and may store various information related to the operation of the processor (202b).
  • the memory (204b) may perform some or all of the processes controlled by the processor (202b), or may store software codes including instructions for performing the descriptions, functions, procedures, proposals, methods, and/or operational flowcharts disclosed in the present disclosure.
  • the processor (202b) and the memory (204b) may be part of a communication modem/circuit/chip designed to implement wireless communication technology (e.g., LTE, NR).
  • the transceiver (206b) may be connected to the processor (202b) and may transmit and/or receive wireless signals via one or more antennas (208b).
  • the transceiver (206b) may include a transmitter and/or a receiver.
  • the transceiver (206b) may be used interchangeably with an RF unit.
  • a wireless device may also mean a communication modem/circuit/chip.
  • one or more protocol layers may be implemented by one or more processors (202a, 202b).
  • one or more processors (202a, 202b) may implement one or more layers (e.g., functional layers such as physical (PHY), media access control (MAC), radio link control (RLC), packet data convergence protocol (PDCP), radio resource control (RRC), service data adaptation protocol (SDAP)).
  • layers e.g., functional layers such as physical (PHY), media access control (MAC), radio link control (RLC), packet data convergence protocol (PDCP), radio resource control (RRC), service data adaptation protocol (SDAP)).
  • PHY physical
  • MAC media access control
  • RLC radio link control
  • PDCP packet data convergence protocol
  • RRC radio resource control
  • SDAP service data adaptation protocol
  • One or more processors (202a, 202b) may generate one or more Protocol Data Units (PDUs) and/or one or more Service Data Units (SDUs) according to the descriptions, functions, procedures, proposals, methods, and/or operational flowcharts disclosed in the present disclosure.
  • One or more processors (202a, 202b) can generate messages, control information, data or information according to the descriptions, functions, procedures, proposals, methods and/or operational flowcharts disclosed in this disclosure.
  • One or more processors (202a, 202b) can generate signals (e.g., baseband signals) including PDUs, SDUs, messages, control information, data or information according to the functions, functions, procedures, proposals and/or methods disclosed in this disclosure and provide them to one or more transceivers (206a, 206b).
  • One or more processors (202a, 202b) can receive signals (e.g., baseband signals) from one or more transceivers (206a, 206b) and obtain PDUs, SDUs, messages, control information, data or information according to the descriptions, functions, procedures, proposals, methods and/or operational flowcharts disclosed in this disclosure.
  • the one or more processors (202a, 202b) may be referred to as a controller, a microcontroller, a microprocessor, or a microcomputer.
  • the one or more processors (202a, 202b) may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • the descriptions, functions, procedures, suggestions, methods, and/or operational flowcharts disclosed in this disclosure may be implemented using firmware or software, and the firmware or software may be implemented to include modules, procedures, functions, etc.
  • the descriptions, functions, procedures, suggestions, methods and/or operational flowcharts disclosed in this disclosure may be implemented using firmware or software configured to perform one or more of the following: one or more processors (202a, 202b), or stored in one or more memories (204a, 204b) and driven by one or more of the processors (202a, 202b).
  • the descriptions, functions, procedures, suggestions, methods and/or operational flowcharts disclosed in this disclosure may be implemented using firmware or software in the form of codes, instructions and/or sets of instructions.
  • One or more memories (204a, 204b) may be coupled to one or more processors (202a, 202b) and may store various forms of data, signals, messages, information, programs, codes, instructions, and/or commands.
  • the one or more memories (204a, 204b) may be comprised of read only memory (ROM), random access memory (RAM), erasable programmable read only memory (EPROM), flash memory, hard drives, registers, cache memory, computer readable storage media, and/or combinations thereof.
  • the one or more memories (204a, 204b) may be located internally and/or externally to the one or more processors (202a, 202b). Additionally, the one or more memories (204a, 204b) may be coupled to the one or more processors (202a, 202b) via various technologies, such as wired or wireless connections.
  • One or more transceivers (206a, 206b) can transmit user data, control information, wireless signals/channels, etc., as described in the methods and/or flowcharts of the present disclosure, to one or more other devices.
  • One or more transceivers (206a, 206b) can receive user data, control information, wireless signals/channels, etc., as described in the descriptions, functions, procedures, suggestions, methods and/or flowcharts of the present disclosure, from one or more other devices.
  • one or more transceivers (206a, 206b) can be coupled to one or more processors (202a, 202b) and can transmit and receive wireless signals.
  • one or more processors (202a, 202b) can control one or more transceivers (206a, 206b) to transmit user data, control information, or wireless signals to one or more other devices. Additionally, one or more processors (202a, 202b) may control one or more transceivers (206a, 206b) to receive user data, control information, or wireless signals from one or more other devices.
  • one or more transceivers (206a, 206b) may be coupled to one or more antennas (208a, 208b), and one or more transceivers (206a, 206b) may be configured to transmit and receive user data, control information, wireless signals/channels, and the like, as referred to in the description, function, procedure, proposal, method, and/or operational flowchart, etc. disclosed in this disclosure, via one or more antennas (208a, 208b).
  • one or more antennas may be multiple physical antennas, or multiple logical antennas (e.g., antenna ports).
  • One or more transceivers (206a, 206b) may convert received user data, control information, wireless signals/channels, etc.
  • One or more transceivers (206a, 206b) may convert processed user data, control information, wireless signals/channels, etc. from baseband signals to RF band signals using one or more processors (202a, 202b).
  • one or more transceivers (206a, 206b) may include an (analog) oscillator and/or filter.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a method for processing a transmission signal applied to the present disclosure.
  • the transmission signal may be processed by a signal processing circuit.
  • the signal processing circuit (300) may include a scrambler (310), a modulator (320), a layer mapper (330), a precoder (340), a resource mapper (350), and a signal generator (360).
  • the operation/function of FIG. 3 may be performed in the processor (202a, 202b) and/or the transceiver (206a, 206b) of FIG. 2.
  • blocks 310 to 350 may be implemented in the processor (202a, 202b) of FIG. 2
  • block 360 may be implemented in the transceiver (206a, 206b) of FIG. 2, and are not limited to the above-described embodiments.
  • the codeword can be converted into a wireless signal through the signal processing circuit (300) of FIG. 3.
  • the codeword is an encoded bit sequence of an information block.
  • the information block can include a transport block (e.g., a UL-SCH transport block, a DL-SCH transport block).
  • the wireless signal can be transmitted through various physical channels (e.g., a PUSCH, a PDSCH) of FIG. 6.
  • the codeword can be converted into a bit sequence scrambled by a scrambler (310).
  • the scramble sequence used for scrambling is generated based on an initialization value, and the initialization value can include ID information of a wireless device, etc.
  • the scrambled bit sequence can be modulated into a modulation symbol sequence by a modulator (320).
  • the modulation scheme can include pi/2-BPSK (pi/2-binary phase shift keying), m-PSK (m-phase shift keying), m-QAM (m-quadrature amplitude modulation), etc.
  • the complex modulation symbol sequence can be mapped to one or more transmission layers by the layer mapper (330).
  • the modulation symbols of each transmission layer can be mapped to the corresponding antenna port(s) by the precoder (340) (precoding).
  • the output z of the precoder (340) can be obtained by multiplying the output y of the layer mapper (330) by a precoding matrix W of N*M.
  • N is the number of antenna ports
  • M is the number of transmission layers.
  • the precoder (340) can perform precoding after performing transform precoding (e.g., DFT (discrete Fourier transform) transform) on the complex modulation symbols.
  • the precoder (340) can perform precoding without performing transform precoding.
  • the resource mapper (350) can map modulation symbols of each antenna port to time-frequency resources.
  • the time-frequency resources can include a plurality of symbols (e.g., CP-OFDMA symbols, DFT-s-OFDMA symbols) in the time domain and a plurality of subcarriers in the frequency domain.
  • the signal generator (360) generates a wireless signal from the mapped modulation symbols, and the generated wireless signal can be transmitted to another device through each antenna.
  • the signal generator (360) can include an inverse fast fourier transform (IFFT) module, a cyclic prefix (CP) inserter, a digital-to-analog converter (DAC), a frequency uplink converter, etc.
  • IFFT inverse fast fourier transform
  • CP cyclic prefix
  • DAC digital-to-analog converter
  • the signal processing process for receiving signals in a wireless device can be configured in reverse order of the signal processing process (310 to 360) of FIG. 3.
  • a wireless device e.g., 200a and 200b of FIG. 2
  • the received wireless signal can be converted into a baseband signal through a signal restorer.
  • the signal restorer can include a frequency downlink converter, an analog-to-digital converter (ADC), a CP remover, and a fast Fourier transform (FFT) module.
  • ADC analog-to-digital converter
  • FFT fast Fourier transform
  • the baseband signal can be restored to a codeword through a resource demapper process, a postcoding process, a demodulation process, and a descramble process.
  • a signal processing circuit for a received signal may include a signal restorer, a resource de-mapper, a postcoder, a demodulator, a de-scrambler and a decoder.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating another example of a wireless device applied to the present disclosure.
  • the wireless device (400) corresponds to the wireless device (200a, 200b) of FIG. 2, and may be composed of various elements, components, units/units, and/or modules.
  • the wireless device (400) may include a communication unit (410), a control unit (420), a memory unit (430), and additional elements (440).
  • the communication unit may include a communication circuit (412) and a transceiver(s) (414).
  • the communication circuit (412) may include one or more processors (202a, 202b) and/or one or more memories (204a, 204b) of FIG. 2.
  • the transceiver(s) (414) may include one or more transceivers (206a, 206b) and/or one or more antennas (208a, 208b) of FIG. 2.
  • the control unit (420) is electrically connected to the communication unit (410), the memory unit (430), and the additional elements (440) and controls overall operations of the wireless device.
  • the control unit (420) may control electrical/mechanical operations of the wireless device based on programs/codes/commands/information stored in the memory unit (430).
  • control unit (420) may transmit information stored in the memory unit (430) to an external device (e.g., another communication device) via a wireless/wired interface through the communication unit (410), or store information received from an external device (e.g., another communication device) via a wireless/wired interface in the memory unit (430).
  • an external device e.g., another communication device
  • store information received from an external device e.g., another communication device
  • the additional element (440) may be configured in various ways depending on the type of the wireless device.
  • the additional element (440) may include at least one of a power unit/battery, an input/output unit, a driving unit, and a computing unit.
  • the wireless device (400) may be implemented in the form of a robot (FIG. 1, 100a), a vehicle (FIG. 1, 100b-1, 100b-2), an XR device (FIG. 1, 100c), a portable device (FIG. 1, 100d), a home appliance (FIG. 1, 100e), an IoT device (FIG.
  • Wireless devices may be mobile or stationary, depending on the use/service.
  • various elements, components, units/parts, and/or modules within the wireless device (400) may be entirely interconnected via a wired interface, or at least some may be wirelessly connected via a communication unit (410).
  • the control unit (420) and the communication unit (410) may be wired, and the control unit (420) and the first unit (e.g., 430, 440) may be wirelessly connected via the communication unit (410).
  • each element, component, unit/part, and/or module within the wireless device (400) may further include one or more elements.
  • the control unit (420) may be composed of one or more processor sets.
  • control unit (420) may be composed of a set of a communication control processor, an application processor, an electronic control unit (ECU), a graphics processing processor, a memory control processor, etc.
  • memory unit (430) may be composed of RAM, DRAM (dynamic RAM), ROM, flash memory, volatile memory, non-volatile memory, and/or a combination thereof.
  • FIG. 5 is a drawing illustrating an example of a portable device to which the present disclosure applies.
  • FIG. 5 illustrates an example of a mobile device to which the present disclosure applies.
  • the mobile device may include a smart phone, a smart pad, a wearable device (e.g., a smart watch, a smart glass), a portable computer (e.g., a laptop, etc.).
  • the mobile device may be referred to as a mobile station (MS), a user terminal (UT), a mobile subscriber station (MSS), a subscriber station (SS), an advanced mobile station (AMS), or a wireless terminal (WT).
  • MS mobile station
  • UT user terminal
  • MSS mobile subscriber station
  • SS subscriber station
  • AMS advanced mobile station
  • WT wireless terminal
  • the portable device (500) may include an antenna unit (508), a communication unit (510), a control unit (520), a memory unit (530), a power supply unit (540a), an interface unit (540b), and an input/output unit (540c).
  • the antenna unit (508) may be configured as a part of the communication unit (510). Blocks 510 to 530/540a to 540c correspond to blocks 410 to 430/440 of FIG. 4, respectively.
  • the communication unit (510) can transmit and receive signals (e.g., data, control signals, etc.) with other wireless devices and base stations.
  • the control unit (520) can control components of the portable device (500) to perform various operations.
  • the control unit (520) can include an AP (application processor).
  • the memory unit (530) can store data/parameters/programs/codes/commands required for operating the portable device (500).
  • the memory unit (530) can store input/output data/information, etc.
  • the power supply unit (540a) supplies power to the portable device (500) and can include a wired/wireless charging circuit, a battery, etc.
  • the interface unit (540b) can support connection between the portable device (500) and other external devices.
  • the interface unit (540b) can include various ports (e.g., audio input/output ports, video input/output ports) for connection with external devices.
  • the input/output unit (540c) can input or output image information/signals, audio information/signals, data, and/or information input from a user.
  • the input/output unit (540c) can include a camera, a microphone, a user input unit, a display unit (540d), a speaker, and/or a haptic module.
  • the input/output unit (540c) obtains information/signals (e.g., touch, text, voice, image, video) input by the user, and the obtained information/signals can be stored in the memory unit (530).
  • the communication unit (510) converts the information/signals stored in the memory into wireless signals, and can directly transmit the converted wireless signals to other wireless devices or to a base station.
  • the communication unit (510) can receive wireless signals from other wireless devices or base stations, and then restore the received wireless signals to the original information/signals.
  • the restored information/signals can be stored in the memory unit (530) and then output in various forms (e.g., text, voice, image, video, haptic) through the input/output unit (540c).
  • a terminal can receive information from a base station through the downlink (DL) and transmit information to the base station through the uplink (UL).
  • the information transmitted and received by the base station and the terminal includes general data information and various control information, and various physical channels exist depending on the type/purpose of the information they transmit and receive.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating physical channels applicable to the present disclosure and a signal transmission method using the same.
  • a terminal When a terminal is powered on again from a powered-off state or enters a new cell, it performs an initial cell search task such as synchronizing with the base station at step S611. To do this, the terminal can receive a primary synchronization channel (P-SCH) and a secondary synchronization channel (S-SCH) from the base station to synchronize with the base station and obtain information such as a cell ID.
  • P-SCH primary synchronization channel
  • S-SCH secondary synchronization channel
  • the terminal can receive a physical broadcast channel (PBCH) signal from the base station to obtain broadcast information within the cell. Meanwhile, the terminal can receive a downlink reference signal (DL RS: Downlink Reference Signal) in the initial cell search phase to check the downlink channel status. After completing the initial cell search, the terminal can receive a physical downlink control channel (PDCCH) and a physical downlink shared channel (PDSCH) according to the physical downlink control channel information in step S612 to obtain more specific system information.
  • PBCH physical broadcast channel
  • DL RS Downlink Reference Signal
  • the terminal may perform a random access procedure such as steps S613 to S616 to complete connection to the base station.
  • the terminal may transmit a preamble through a physical random access channel (PRACH) (S613), and receive a random access response (RAR) for the preamble through a physical downlink control channel and a physical downlink shared channel corresponding thereto (S614).
  • the terminal may transmit a physical uplink shared channel (PUSCH) using scheduling information in the RAR (S615), and perform a contention resolution procedure such as receiving a physical downlink control channel signal and a physical downlink shared channel signal corresponding thereto (S616).
  • a terminal that has performed the procedure described above can then perform reception of a physical downlink control channel signal and/or a physical downlink shared channel signal (S617) and transmission of a physical uplink shared channel (PUSCH) signal and/or a physical uplink control channel (PUCCH) signal (S618) as a general uplink/downlink signal transmission procedure.
  • a physical downlink control channel signal and/or a physical downlink shared channel signal S617
  • transmission of a physical uplink shared channel (PUSCH) signal and/or a physical uplink control channel (PUCCH) signal S618) as a general uplink/downlink signal transmission procedure.
  • PUSCH physical uplink shared channel
  • PUCCH physical uplink control channel
  • UCI uplink control information
  • UCI includes hybrid automatic repeat and request acknowledgement/negative-ACK (HARQ-ACK/NACK), scheduling request (SR), channel quality indication (CQI), precoding matrix indication (PMI), rank indication (RI), beam indication (BI) information, etc.
  • HARQ-ACK/NACK hybrid automatic repeat and request acknowledgement/negative-ACK
  • SR scheduling request
  • CQI channel quality indication
  • PMI precoding matrix indication
  • RI rank indication
  • BI beam indication
  • UCI is generally transmitted periodically through PUCCH, but depending on the embodiment (e.g., when control information and traffic data must be transmitted simultaneously), it may be transmitted through PUSCH.
  • the terminal may aperiodically transmit UCI through PUSCH upon request/instruction from the network.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the structure of a wireless frame applicable to the present disclosure.
  • Uplink and downlink transmission based on the NR system can be based on frames such as those in FIG. 7.
  • one radio frame has a length of 10 ms and can be defined by two 5 ms half-frames (half-frames, HF).
  • One half-frame can be defined by five 1 ms subframes (subframes, SF).
  • One subframe is divided into one or more slots, and the number of slots in a subframe can depend on subcarrier spacing (SCS).
  • SCS subcarrier spacing
  • each slot can include 12 or 14 OFDM (A) symbols depending on CP (cyclic prefix).
  • CP cyclic prefix
  • each slot can include 14 symbols.
  • each slot can include 12 symbols.
  • the symbol may include an OFDM symbol (or CP-OFDM symbol), an SC-FDMA symbol (or DFT-s-OFDM symbol).
  • Table 1 shows the number of symbols per slot, the number of slots per frame, and the number of slots per subframe according to SCS when a general CP is used
  • Table 2 shows the number of symbols per slot, the number of slots per frame, and the number of slots per subframe according to SCS when an extended CSP is used.
  • Nslotsymb may represent the number of symbols in a slot
  • Nframe, ⁇ slot may represent the number of slots in a frame
  • Nsubframe, ⁇ slot may represent the number of slots in a subframe
  • OFDM(A) numerologies e.g., SCS, CP length, etc.
  • OFDM(A) numerologies may be set differently between multiple cells that are merged into one terminal.
  • (absolute time) sections of time resources e.g., SF, slot or TTI
  • TU time unit
  • NR can support multiple numerologies (or subcarrier spacing (SCS)) to support various 5G services. For example, when the SCS is 15 kHz, it supports wide area in traditional cellular bands, when the SCS is 30 kHz/60 kHz, it supports dense-urban, lower latency and wider carrier bandwidth, and when the SCS is 60 kHz or higher, it can support bandwidths larger than 24.25 GHz to overcome phase noise.
  • SCS subcarrier spacing
  • the NR frequency band is defined by two types of frequency ranges (FR1, FR2).
  • FR1 and FR2 can be configured as shown in the table below.
  • FR2 can mean millimeter wave (mmW).
  • the numerology described above may be set differently in a communication system to which the present disclosure is applicable.
  • a Terahertz wave (THz) band may be used as a frequency band higher than the FR2 described above.
  • the SCS may be set larger than that of the NR system, and the number of slots may also be set differently, and is not limited to the above-described embodiment.
  • FIG. 8 is a drawing illustrating a slot structure applicable to the present disclosure.
  • a slot contains multiple symbols in the time domain. For example, in the case of a normal CP, a slot contains 7 symbols, but in the case of an extended CP, a slot may contain 6 symbols.
  • a carrier contains multiple subcarriers in the frequency domain.
  • An RB (Resource Block) can be defined as multiple (e.g., 12) consecutive subcarriers in the frequency domain.
  • a Bandwidth Part is defined as multiple consecutive (P)RBs in the frequency domain and can correspond to one numerology (e.g., SCS, CP length, etc.).
  • a carrier can contain up to N (e.g., 5) BWPs. Data communication is performed through activated BWPs, and only one BWP can be activated for one terminal.
  • N e.g., 5
  • Each element in the resource grid is referred to as a resource element (RE), and one complex symbol can be mapped.
  • RE resource element
  • the 6G (wireless communication) system aims at (i) very high data rates per device, (ii) a very large number of connected devices, (iii) global connectivity, (iv) very low latency, (v) lower energy consumption of battery-free IoT devices, (vi) ultra-reliable connectivity, and (vii) connected intelligence with machine learning capabilities.
  • the vision of the 6G system can be divided into four aspects: "intelligent connectivity”, “deep connectivity”, “holographic connectivity”, and "ubiquitous connectivity", and the 6G system can satisfy the requirements as shown in Table 4 below. That is, Table 4 is a table showing the requirements of the 6G system.
  • 6G systems may have key factors such as enhanced mobile broadband (eMBB), ultra-reliable low latency communications (URLLC), massive machine type communications (mMTC), AI integrated communication, tactile internet, high throughput, high network capacity, high energy efficiency, low backhaul and access network congestion, and enhanced data security.
  • eMBB enhanced mobile broadband
  • URLLC ultra-reliable low latency communications
  • mMTC massive machine type communications
  • AI integrated communication tactile internet, high throughput, high network capacity, high energy efficiency, low backhaul and access network congestion, and enhanced data security.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a communication structure that can be provided in a 6G system applicable to the present disclosure.
  • the 6G system is expected to have 50 times higher simultaneous wireless communication connectivity than the 5G wireless communication system.
  • URLLC a key feature of 5G, is expected to become a more important technology in 6G communication by providing end-to-end delay of less than 1 ms.
  • the 6G system will have much better volumetric spectral efficiency than the frequently used area spectral efficiency.
  • the 6G system can provide very long battery life and advanced battery technology for energy harvesting, so that mobile devices in the 6G system may not need to be charged separately.
  • new network characteristics in 6G may be as follows.
  • 6G is expected to be integrated with satellites to provide a global mobile constellation.
  • the integration of terrestrial, satellite and airborne networks into a single wireless communication system could be crucial for 6G.
  • AI can be applied at each stage of the communication process (or at each stage of signal processing, as described below).
  • 6G wireless networks will transfer power to charge the batteries of devices such as smartphones and sensors. Therefore, wireless information and energy transfer (WIET) will be integrated.
  • WIET wireless information and energy transfer
  • Small cell networks The idea of small cell networks was introduced to improve the quality of received signals as a result of increased throughput, energy efficiency, and spectrum efficiency in cellular systems. As a result, small cell networks are an essential feature for 5G and beyond 5G (5GB) communication systems. Accordingly, 6G communication systems also adopt the characteristics of small cell networks.
  • Ultra-dense heterogeneous networks will be another important feature of 6G communication systems.
  • a multi-tier network composed of heterogeneous networks improves overall QoS and reduces costs.
  • Backhaul connections are characterized by high-capacity backhaul networks to support high-capacity traffic.
  • High-speed fiber optics and free-space optics (FSO) systems may be possible solutions to this problem.
  • High-precision localization (or location-based services) through communication is one of the functions of 6G wireless communication systems. Therefore, radar systems will be integrated with 6G networks.
  • Softwarization and virtualization are two important features that are fundamental to the design process in 5GB networks to ensure flexibility, reconfigurability, and programmability. In addition, billions of devices can be shared on a shared physical infrastructure.
  • Quantum communication is a next-generation communication technology that can overcome the limitations of existing information and communication, such as security and ultra-high-speed computation, by applying quantum mechanical properties to the field of information and communication.
  • Quantum communication provides a means to generate, transmit, process, and store information that cannot be expressed in the form of 0 and 1 according to binary bit information used in existing communication technologies, or that is difficult to express.
  • wavelengths or amplitudes were used to transmit information between the transmitter and receiver, but in quantum communication, unlike this, photons, the smallest unit of light, are used to transmit information between the transmitter and receiver.
  • quantum communication in the case of quantum communication, quantum uncertainty, quantum irreversibility, and non-duplicability can be used for the polarization or phase difference of photons (light), so quantum communication has the characteristic of enabling communication with perfect security.
  • quantum communication can enable ultra-high-speed communication using quantum entanglement under certain conditions.
  • Homomorphic encryption refers to an encryption method that can perform operations on encrypted data without decrypting it.
  • the result of the operation in the encrypted state is also in an encrypted format, and the plaintext obtained by decrypting it is the same as the result of the operation between the data before the ciphertext used in the operation was encrypted.
  • E for the multiplication operation (*) on the plaintext m1 and m2 which are the data to be encrypted
  • Ek(m1) and Ek(m2) respectively
  • homomorphism implies that the result of the operation in the encrypted state is the same as the result encrypted after the operation.
  • Homomorphic encryption can be broadly classified into four types: Partially Homomorphic Encryption (PHE), Somewhat Homomorphic Encryption (SHE), Leveled Fully Homomorphic Encryption, and Fully Homomorphic Encryption (FHE).
  • PHE refers to an encryption that allows only addition or multiplication operations
  • SHE is an encryption that allows both addition and multiplication operations.
  • Leveled FHE allows addition and multiplication operations, but the number of operations that can be performed is limited.
  • FHE is an encryption that allows both addition and multiplication operations and has no limit on the number of operations that can be performed. Most of them are based on mathematically difficult problems defined on a lattice.
  • a representative example of applying homomorphic encryption to communication is a multi-party communication method based on homomorphic encryption.
  • the general concept of multi-party communication and encryption methods in existing multi-party communication are explained with reference to FIG. 10.
  • Fig. 10 is a diagram illustrating an example of multi-party communication. More specifically, Fig. 10 relates to an end-to-end encrypted VoIP teleconferencing technique for solving high-level design goals.
  • each client (1010/1020/1030/1040) samples, encodes, and encrypts the user's voice data, and then sends the encrypted VoIP data stream to a VoIP mixer of a server.
  • the mixer sends a return stream of encrypted VoIP data, which is then decrypted and decoded by the client and played back to the client user.
  • Any encryption system that supports additional homomorphism that can be implemented may be used.
  • no public key functionality is used in addition to not using multiplicative homomorphism.
  • the input voice stream of the client is sampled and homomorphically encrypted using the shared secret key.
  • the encrypted voice samples are transmitted to a SIPHER-enabled VoIP server that does not have access to the encryption key.
  • the VoIP server combines and balances the encrypted audio feeds.
  • the combined output is sent to the client handset where it is decrypted and played back to the user.
  • the processed results are sent to the client and decrypted using the client's private key. Since the key is not stored on the remote conferencing server, privacy is maintained even if an attacker views all communication links and operations on the server.
  • Symmetric key cryptography refers to cryptography that uses the same secret key for encryption and decryption. Compared to public key cryptography, where the key required for encryption is disclosed and the key required for decryption is not disclosed, symmetric key cryptography has the disadvantage that the key sharing process between the transmitter and receiver must be performed in advance. However, the calculation speed for data is much faster than that of public key cryptography, so symmetric key cryptography is used in the actual data encryption process, and public key cryptography can be utilized in the key sharing process, etc.
  • a symmetric key cipher is generally composed of a form in which a fixed round function is repeated several times, and each of the round functions is composed of a nonlinear layer that uses an S(substitution)-box to complexly mix (scramble) some bits of input data for the encryption process, and a linear layer that widely spreads some of the complexly mixed (scrambled) bits throughout (expands the entire input data).
  • the complexity of the nonlinear layer can be an important factor in determining the security of a symmetric key cipher algorithm. If the number of repetitions of the round function (the number of rounds) is increased, the security of the algorithm can be strengthened, but conversely, the computation time required for data encryption can increase, which can lower the overall efficiency.
  • the S-box is a component that constitutes a block cipher, and can be understood as a public nonlinear function in which the relationship between the input and the output is defined as a table or mathematical relationship. More specifically, rather than the S-box itself having the ability to 'encrypt' data, when a value generated by relating the plaintext and the secret key during the encryption function calculation process is input to the S-box, the data can be encrypted. The sizes of the input and the output do not have to be the same. More specifically, when the input is n bits and the output is m, n and m do not have to be the same.
  • the S-box can be understood as a substitution cipher in which the relationship between the input and output values is defined by a table or a mathematical relationship.
  • the S-box may or may not have an inverse function, and the S-box with an inverse function has the same size of the input bits and the output bits.
  • the types of operations used in the S-box can include substitution, exclusive-OR, Shift, swap, split, and combine, and the types of the above operations can be used to encrypt the input data.
  • Fig. 11 is a diagram showing an example of a Feistel structure symmetric key cipher.
  • the Feistel structure is one of the methods for designing a symmetric key cipher, and is the method used in the first international standard cipher, DES (Data Encryption Standard).
  • DES Data Encryption Standard
  • the Feistel structure is a structure in which half of the internal state and the round key are input to the round function, and the process of adding the result to the remaining state is repeated.
  • the Feistel structure is based on a round function that is repeated at least once, and in each round, a fixed nonlinear function f is applied to the round key ki and half of the entire state of the data, and the remaining half of the entire state of the data is added to the output value obtained here.
  • 1110 in Fig. 11 represents the first round in the Feistel structure, and in this round, a fixed nonlinear function f is applied to the round key k1 and half of the entire state of the data (R0), and the remaining half of the entire state of the data (L0) is added to the output value obtained here.
  • a structure that divides the internal state into different sizes instead of dividing the size of the internal state exactly in half and uses them as the input/output sizes of the round function can be called an unbalanced Feistel structure.
  • a structure that divides the internal state into multiple branches can be called a generalized Feistel structure.
  • homomorphic encryption is an encryption designed to allow calculations on data without a secret key even when the data is encrypted.
  • communication based on homomorphic encryption is used in the form of public key encryption in which a client transmits data to a server and entrusts calculations. More specifically, the client generates a homomorphic ciphertext of the data and transmits the generated homomorphic ciphertext to the server. Thereafter, the server performs a calculation desired (entrusted) by the client through a homomorphic operation on the homomorphic ciphertext received from the client, obtains a result of the homomorphic operation, and then returns the obtained result of the homomorphic operation to the client. Next, the client can decrypt the homomorphic ciphertext received from the server and obtain a calculation result on the plaintext data.
  • a client can be understood as a terminal, etc. in a communication system
  • a server can be understood as a base station/network, etc. in a communication system.
  • homomorphic encryption-based communication in the form of public key encryption as above (client-server scenario)
  • client-server scenario if the client directly encrypts data using homomorphic encryption, there is a problem that the size of the homomorphic ciphertext inevitably becomes larger than that of the original data due to the nature of homomorphic encryption, resulting in ciphertext expansion.
  • the size of the homomorphic ciphertext can become several tens to several hundreds times larger than that of the original data, which not only significantly increases the amount of data transmitted from the client to the server, but also causes a problem that a lot of storage space is taken up on the server side when the server needs to store the homomorphic ciphertext data for a long time.
  • the homomorphic encryption-symmetric key encryption hybrid framework of Fig. 11 can be used.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of a homomorphic encryption-symmetric key encryption hybrid framework.
  • a client (1210) encrypts data using a symmetric key encryption and transmits it to a server (1220), and the server (1220) performs an operation to change the encrypted symmetric key ciphertext into homomorphic ciphertext using the symmetric key encryption. More specifically, referring to FIG. 12, the client (1210) first transmits EncHE(k) to the server (1220) by encrypting a secret key k for a symmetric key encryption E using homomorphic encryption. Thereafter, the client (1210) encrypts data m using the symmetric key encryption E and the secret key k and transmits Ek(m) to the server (1220).
  • the client (1210) only needs to transmit EncHE(k) to the server (1220) once until the secret key of the symmetric key encryption is changed.
  • the client (1210) transmits the actual data in the form of a symmetric key ciphertext in which ciphertext expansion does not occur, and therefore, the amount of data transmitted from the client (1210) to the server (1220) may not increase.
  • a cipher that can be efficiently calculated through homomorphic operations is called a homomorphic-encryption-friendly symmetric-key cipher.
  • Research on homomorphic-encryption-friendly symmetric-key ciphers is continuously being conducted, and most of the existing homomorphic-encryption-friendly symmetric-key ciphers research has been on homomorphic encryption algorithms that support addition and multiplication operations.
  • the multiplication operation consumes more computational resources than the addition operation, a homomorphic-encryption algorithm-friendly symmetric-key cipher that supports addition and multiplication operations can be designed to have a simple nonlinear layer and a small number of rounds.
  • a homomorphic-encryption algorithm-friendly symmetric-key cipher designed in this way has a problem of reducing the security of a symmetric-key cipher.
  • a homomorphic-encryption algorithm-friendly symmetric-key cipher that randomly generates a linear layer at each encryption process has been proposed.
  • the linear layer By designing the linear layer to be different for each encryption process, it is possible to defend against attack techniques that collect and analyze input/output data for the same function. In this case, the process of randomly generating the linear layer is performed publicly without information about the secret key, so it does not place a large burden on the process of calculating the symmetric key encryption as a homomorphic operation.
  • Concrete homomorphic encryption algorithm is an extended form of the TFHE algorithm that supports bit operations. Concrete homomorphic encryption algorithm supports addition operations and table lookup operations, and table lookup operations are heavier than addition operations (more computational resources are required).
  • the only Concrete-friendly symmetric key cipher developed to date is Elisabeth cipher.
  • the table reference operation can be performed through an operation called PBS (programmable bootstrapping), and bootstrapping is a process of removing noise in the ciphertext so that the homomorphic operation can be continuously performed.
  • PBS programmable bootstrapping
  • bootstrapping is a process of removing noise in the ciphertext so that the homomorphic operation can be continuously performed.
  • table reference operations can be additionally performed on input values in the ciphertext through the bootstrapping process.
  • the table reference operation may mean a homomorphic association that presets a mapping relationship between an input value on which a homomorphic operation is performed and a result value (output value) of the homomorphic operation for the input value, and is performed using the preset mapping relationship.
  • the result value of the homomorphic operation y1 can be obtained using the preset mapping relationship.
  • the preset mapping relationship can be a table.
  • the core of the PBS operation that enables the table reference operation is the blind rotation operation.
  • the blind rotation is an operation that enables, when a function to be calculated is given in the form of a table and an input value is given as ciphertext, to obtain a result of rotating the table by the input value in the form of ciphertext without restoring the input value.
  • the blind rotation can be understood as an operation that, when the input value of the homomorphic operation is an encrypted value, obtains an encrypted result value corresponding to the input value of the homomorphic operation, which is the encrypted value, based on the preset mapping relationship (table) rotated by the input value of the homomorphic operation, which is the encrypted value, without decrypting the input value of the homomorphic operation, which is the encrypted value.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of performing a PBS operation.
  • the ciphertext of an input value in order to perform a blind rotation, the ciphertext of an input value must be converted into a special form of ciphertext called GSW, and most of the time required for the PBS operation is used in the process of converting the ciphertext of the input value into a GSW (Gentry-Sahai-Waters) ciphertext.
  • GSW Genetry-Sahai-Waters
  • 1310 represents a table for unencrypted input values. Referring to 1310, an output value corresponding to input value 0 is f(0), an output value corresponding to input value 1 is f(1), and so on. Referring to FIG.
  • a blind rotation (1330) can be performed to obtain an output value f(x) for ciphertext x for a specific input value.
  • the blind rotation includes a GSW transform process to enable the blind rotation.
  • a table of 1320 is obtained, which includes a mapping relationship between an encrypted input value to which the blind rotation has been applied and output values corresponding to the encrypted input values.
  • an output value f(x) for an input value x can be obtained, and at this time, sample extraction and key switching (1340) can be applied.
  • the present disclosure proposes a homomorphic computation method via double blind rotation. More specifically, the method proposed in the present disclosure can be a double blind rotation method that can improve the PBS computation efficiency when computing a specially structured unbalanced Feistel cipher with a Concrete homomorphic encryption algorithm for the purpose of designing a Concrete homomorphic encryption-friendly symmetric key cipher.
  • the double blind rotation method proposed in the present disclosure is a method in which, when (x+y) is given as an input to a function f to be calculated, instead of calculating the GSW ciphertext of (x+y), the GSW ciphertext for x and the GSW ciphertext for y are separately calculated, and blind rotation is applied twice to calculate f(x+y). If double blind rotation is used, the number of times the GSW ciphertext transformation is performed increases from once to twice, which may be generally inefficient.
  • the process of calculating a symmetric key cipher generally has a structure in which f(x+k) is calculated by taking as input the value of the current state x plus the round key k for the nonlinear function f, and since the round key k continues to use the same value until the key is updated, if the GSW transformation for the round key k is performed only once and stored in advance, the GSW ciphertext for which the GSW transformation for the round key k has been performed in advance can be continuously used in multiple encryption processes.
  • such a double-blind rotation method can significantly increase the computational efficiency in unbalanced Feistel structures where one state value is applied to multiple round functions.
  • FIG. 14 is a diagram showing another example of how a PBS operation is performed. More specifically, FIG. 14 relates to a method in which blind rotation is performed twice during a PBS operation.
  • 1410 represents a table for unencrypted input values. Referring to 1410, an output value corresponding to an input value 0 is f(0), an output value corresponding to an input value 1 is f(1), and so on.
  • a first blind rotation (1420) may be performed to obtain an output value f(x 1 ), which is an output value for ciphertext x1 for a specific input value.
  • the first blind rotation includes a GSW transform process for the input value x 1 to enable blind rotation.
  • the blind rotation for the input value (x 1 + k j ) is not performed, but the first blind rotation (1420) for x 1 is performed first, so that as a result, a table (1430) having a form in which the table of 1410 is rotated by x 1 is obtained.
  • a second blind rotation (1440) based on the round key k j is performed.
  • the second blind rotation includes a GSW transform process for the input value k j to enable the blind rotation, and the GSW ciphertext of k j on which the GSW transform is performed can be pre-calculated and stored.
  • a table (1450) having a form in which the table of 1430 is rotated by k j is obtained.
  • the table of 1450 has a form in which the table of 1410 is rotated by (x 1 + k j ), and by referring to the table of 1450, output values such as f(x 1 + k j ) for encrypted input values x 1 + k j can be obtained.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of an unbalanced Feistel structure. Referring to FIG. 15, it can be seen that the unbalanced Feistel structure has an internal state composed of multiple branches (x 1 , x 2 , x 3 , ..., x l ), and the round function has a common input branch.
  • the unbalanced Feistel structure is composed of at least one round, and in each of the at least one round, (i) common input data (x 1 ) commonly used in the at least one round and (ii) a round key (k l -1) individually used in each of the at least one round are input to and output from the round function of each of the at least one round, and in each of the at least one round, an individual input value (xl) individually used in each of the at least one round can be added to an output value of the round function of each of the at least one round and output.
  • the final result value obtained by going through multiple rounds of input values can be called a key stream.
  • a total of l-1 GSW ciphertexts must be calculated, but if the double blind rotation method proposed in the present disclosure is applied, the GSW ciphertext for each k i is pre-calculated, and in the actual encryption process, only the GSW ciphertext for the common input value (x 1 ) is calculated, so that the table representing f i can be blind rotated twice, once with x 1 and then again with k i , so that f i (x1+k i ) can be calculated.
  • the method proposed in this disclosure can be combined with a concrete-friendly symmetric key encryption scheme using randomly generated nonlinear layers.
  • the double blind rotation technique proposed in the present disclosure does not depend on the specific function value of the nonlinear function f to be calculated, it can be equally applied even if the nonlinear functions in the above unbalanced Feistel structure have a structure in which they are randomly generated for each encryption.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of a double-blind rotation technique combined with a homomorphic encryption-friendly symmetric key encryption method using randomly generated nonlinear layers.
  • nonlinear functions f 1 , f 2 , ..., f l can be randomly generated in a table format from XOF (1610) for each encryption round, and the calculation of functions f 2 , ..., f l having the same input branch (1621) can be efficiently performed using the double-blind rotation technique proposed in the present disclosure.
  • XOF XOF
  • common input data (x1) (1621) and a round key (rk2) (1623) used in the round are input to and output from the round function (f2) (1625) of the round.
  • the round function (1625) may be randomly generated by XOF (1610).
  • the output value of the above round function can be output by adding the individual input value (x2)(1627) used individually in the corresponding round (y2)(1629).
  • the optimization technique using double-blind rotation proposed in this disclosure can be applied to various PBS techniques other than the PBS techniques of FIGS. 13 and 14. More specifically, the optimization technique using double-blind rotation proposed in this disclosure can be applied to a method of converting an input ciphertext into a GLWE (Generalized LWE, generalized Learning With Errors) ciphertext format and multiplying the converted input ciphertext by a polynomial representing a function to be calculated, rather than converting the input ciphertext into a GSW ciphertext format and performing blind rotation.
  • GLWE Generalized LWE, generalized Learning With Errors
  • GLWE ciphertext refers to a ciphertext whose message is a polynomial for variables X.
  • the blind rotation method using GLWE ciphertext is performed by changing a homomorphic ciphertext for a message m into a homomorphic ciphertext in the form of GLWE for X - m .
  • the function f to be calculated is also created in the form of a polynomial P f (X) for X, and the function values of f are stored in each coefficient of P f .
  • the ciphertext for X -m P f (X) is obtained by repeating the CMux operation from the homomorphic ciphertext for the message m and the polynomial P f several times.
  • the method of using double blind rotation in the table lookup operation of the form f(a+b) commonly appearing in the calculation of the unbalanced Feistel structure can be applied.
  • the ciphertext for X -a+b P f (X) can be calculated through a multiplication operation between the GLWE ciphertexts. If either a or b is a value that is commonly used multiple times, the GLWE ciphertext can be calculated only once and the double blind rotation technique can be used in the same way by rotating the table for f twice.
  • the GSW ciphertext In the case of the conventional homomorphic encryption calculation method, the GSW ciphertext must be calculated as many as the number of nonlinear functions to be calculated for each round.
  • the degree of reduction in the total time required for ciphertext calculation can be proportional to the number of nonlinear functions to be calculated for each round.
  • Figure 17 is a diagram showing an example in which the method proposed in the present disclosure is performed on a server.
  • the server receives encrypted data from the client based on at least one round performed on the data (S1710).
  • the server performs a homomorphic operation on the output values of each round function of at least one round included in the encrypted data.
  • the homomorphic operation on the output value of the round function of each of the at least one round is performed based on a preset mapping relationship between an input value for the homomorphic operation and a result value of the homomorphic operation on the input value, and for the homomorphic operation based on the preset mapping relationship, a first ciphertext for a round key individually used in each of the at least one round is pre-calculated before performing the homomorphic operation, and a second ciphertext for the common input data is calculated when performing the homomorphic operation.
  • the result value of the homomorphic operation for the output value of the round function of each of the at least one round is calculated.
  • the server may transmit at least one synchronization signal and transmit control information before step S1710, during steps S1710 and S1720, or after step S1720.
  • the server includes a transmitter for transmitting a wireless signal; a receiver for receiving a wireless signal; at least one processor; and at least one computer memory operably connectable to the at least one processor and storing instructions that, when executed by the at least one processor, perform operations. Wherein the operations include the steps described in FIG. 17.
  • FIG. 17 may be stored in a non-transitory computer readable medium (CRM) storing one or more instructions.
  • CRM computer readable medium
  • the non-transitory computer readable medium stores one or more instructions executable by one or more processors, and the one or more instructions cause the server to perform the operations described in FIG. 17.
  • a device including one or more memories and one or more processors functionally connected to the one or more memories, wherein the one or more processors control the device to perform the operations described in FIG. 17.
  • Figure 18 is a diagram showing an example of the method proposed in the present disclosure being performed on a client.
  • the client transmits encrypted data to the server based on at least one round performed on the data (S1810).
  • the client receives, from the server, a homomorphic ciphertext of the data obtained based on a homomorphic operation on the output value of each round function of at least one round included in the encrypted data (S1820).
  • the homomorphic operation on the output value of the round function of each of the at least one round is performed based on a preset mapping relationship between an input value for the homomorphic operation and a result value of the homomorphic operation on the input value, and for the homomorphic operation based on the preset mapping relationship, a first ciphertext for a round key individually used in each of the at least one round is pre-calculated before performing the homomorphic operation, and a second ciphertext for the common input data is calculated when performing the homomorphic operation.
  • the result value of the homomorphic operation on the output value of the round function of each of the at least one round is calculated.
  • the terminal may receive at least one synchronization signal and receive control information before step S1810, between steps S1810 and S1820, or after step S1820.
  • the client includes a transmitter for transmitting a wireless signal; a receiver for receiving a wireless signal; at least one processor; and at least one computer memory operably connectable to the at least one processor and storing instructions that, when executed by the at least one processor, perform operations. Wherein the operations include the steps described in FIG. 18.
  • FIG. 18 may be stored in a non-transitory computer readable medium (CRM) storing one or more commands.
  • CRM computer readable medium
  • the non-transitory computer readable medium stores one or more commands executable by one or more processors, and the one or more commands cause the terminal to perform the operations described in FIG. 18.
  • a device including one or more memories and one or more processors functionally connected to the one or more memories, wherein the one or more processors control the device to perform the operations described in FIG. 18.
  • Embodiments according to the present disclosure may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an embodiment of the present disclosure may be implemented by one or more ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, and the like.
  • one embodiment of the present disclosure may be implemented in the form of a module, procedure, function, etc. that performs the functions or operations described above.
  • the software code may be stored in a memory and may be driven by a processor.
  • the memory may be located inside or outside the processor and may exchange data with the processor by various means already known.
  • the wireless communication technology implemented in the device (100, 200) of the present disclosure may perform communication based on LTE-M technology.
  • the LTE-M technology may be an example of LPWAN technology and may be called by various names such as eMTC (enhanced Machine Type Communication).
  • the LTE-M technology may be implemented by at least one of various standards such as 1) LTE CAT 0, 2) LTE Cat M1, 3) LTE Cat M2, 4) LTE non-BL (non-Bandwidth Limited), 5) LTE-MTC, 6) LTE Machine Type Communication, and/or 7) LTE M, and is not limited to the above-described names.
  • the wireless communication technology implemented in the device (100, 200) of the present disclosure may include at least one of ZigBee, Bluetooth, and Low Power Wide Area Network (LPWAN) considering low-power communication, and is not limited to the above-described names.
  • ZigBee technology can create PAN (personal area networks) related to small/low-power digital communication based on various standards such as IEEE 802.15.4, and may be called by various names.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 개시는 통신 시스템에서 클라이언트에 의해 수행되는 방법을 제공한다. 보다 구체적으로, 본 방법은, 서버로부터, 적어도 하나의 동기 신호를 수신하는 단계; 상기 서버로부터, 제어 정보를 수신하는 단계; 상기 서버로, 데이터 암호화 및 데이터 복호화를 위해 사용되는 비밀키가 동형 암호화된 동형 암호 비밀키를 전송하는 단계; 및 상기 서버로, (i) 상기 동형 암호 비밀키 및 (ii) 라운드 함수에 기초한 적어도 한번의 반복되는 암호화 과정에 기초하여 데이터를 암호화한 암호화된 데이터를 전송하는 단계, 상기 적어도 한번의 반복되는 암호화 과정 각각은 (i) 해당 암호화 과정에서 암호화되는 상기 데이터의 일부를 스크램블링하는 비선형층 및 (ii) 상기 스크램블링된 데이터의 일부를 상기 데이터의 전체에 대해 확장시키는 선형층에 기반하여 수행되고, 상기 비선형층은 각각의 상기 적어도 한번의 반복되는 암호화 과정 마다 랜덤하게 생성되는 것을 특징으로 하는 전송되는 것을 특징으로 한다.

Description

통신 시스템에서 동형 암호 기반의 통신 방법 및 이를 위한 장치
본 개시(disclosure)는 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 통신 시스템에서 동형 암호 기반의 통신을 수행하기 위한 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
무선 통신 시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선통신 시스템은 가용한 시스템 자원(대역폭, 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템, FDMA(Frequency Division Multiple Access) 시스템, TDMA(Time Division Multiple Access) 시스템, SDMA(Space Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 시스템, SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access) 시스템, IDMA (Interleave Division Multiple Access) 시스템 등이 있다.
본 개시는 통신 시스템에서 동형 암호 기반의 통신을 수행하기 위한 방법 및 이를 위한 장치를 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 개시는 동형 암호 친화적 대칭키 암호화 방식에서, 테이블 참조 동형 연산 시 두 번의 블라인드 로테이션을 수행하기 위한 방법 및 이를 위한 장치를 제공함에 목적이 있다.
본 개시에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 통신 시스템에서 서버에 의해 수행되는 방법에 있어서, 클라이언트로, 적어도 하나의 동기 신호를 전송하는 단계; 상기 클라이언트로, 제어 정보를 전송하는 단계; 상기 클라이언트로부터, 데이터에 대해 수행되는 적어도 한번의 라운드에 기초하여 암호화된 암호화 데이터를 수신하는 단계, 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서, (i) 상기 적어도 한번의 라운드에서 공통적으로 사용되는 공통 입력 데이터 및 (ii) 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서 개별적으로 사용되는 라운드 키가 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수에 입력되어 출력되고; 및 상기 암호화 데이터에 포함된 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대해 동형 연산을 수행하는 단계를 포함하되, 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대한 상기 동형 연산은 상기 동형 연산에 대한 입력 값과 상기 입력 값에 대한 상기 동형 연산의 결과 값 간의 사전 설정된 맵핑 관계에 기초하여 수행되고, 상기 사전 설정된 맵핑 관계에 기초한 상기 동형 연산을 위해, 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서 개별적으로 사용되는 라운드 키에 대한 제1 암호문이 상기 동형 연산의 수행 전에 미리 계산되고, 상기 동형 연산의 수행 시에 상기 공통 입력 데이터에 대한 제2 암호문이 계산되고, 상기 사전 설정된 맵핑 관계에 대해 수행되는 (i) 상기 제1 암호문에 기초한 제1 블라인드 로테이션(blind rotation) 및 상기 제2 암호문에 기초한 제2 블라인드 로테이션에 기초하여, 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대한 상기 동형 연산의 결과 값이 계산되는 방법이 제공된다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 통신 시스템에서 클라이언트에 의해 수행되는 방법에 있어서, 서버로부터, 적어도 하나의 동기 신호를 수신하는 단계; 상기 서버로부터, 제어 정보를 수신하는 단계; 상기 서버로, 데이터에 대해 수행되는 적어도 한번의 라운드에 기초하여 암호화된 암호화 데이터를 전송하는 단계, 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서, (i) 상기 적어도 한번의 라운드에서 공통적으로 사용되는 공통 입력 데이터 및 (ii) 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서 개별적으로 사용되는 라운드 키가 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수에 입력되어 출력되고; 및 상기 서버로부터, 상기 암호화 데이터에 포함된 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대한 동형 연산에 기초하여 획득된 상기 데이터의 동형 암호문을 수신하는 단계를 포함하되, 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대한 상기 동형 연산은 상기 동형 연산에 대한 입력 값과 상기 입력 값에 대한 상기 동형 연산의 결과 값 간의 사전 설정된 맵핑 관계에 기초하여 수행되고, 상기 사전 설정된 맵핑 관계에 기초한 상기 동형 연산을 위해, 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서 개별적으로 사용되는 라운드 키에 대한 제1 암호문이 상기 동형 연산의 수행 전에 미리 계산되고, 상기 동형 연산의 수행 시에 상기 공통 입력 데이터에 대한 제2 암호문이 계산되고, 상기 사전 설정된 맵핑 관계에 대해 수행되는 (i) 상기 제1 암호문에 기초한 제1 블라인드 로테이션(blind rotation) 및 상기 제2 암호문에 기초한 제2 블라인드 로테이션에 기초하여, 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대한 상기 동형 연산의 결과 값이 계산되는 방법이 제공된다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 통신 시스템에서 통신을 수행하는 서버에 있어서, 무선 신호를 전송하기 위한 전송기(transmitter); 무선 신호를 수신하기 위한 수신기(receiver); 적어도 하나의 프로세서; 및 상기 적어도 하나의 프로세서에 동작 가능하게 접속 가능하고, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 동작들을 수행하는 지시(instruction)들을 저장하는 적어도 하나의 컴퓨터 메모리를 포함하며, 상기 동작들은, 클라이언트로, 적어도 하나의 동기 신호를 전송하는 단계; 상기 클라이언트로, 제어 정보를 전송하는 단계; 상기 클라이언트로부터, 데이터에 대해 수행되는 적어도 한번의 라운드에 기초하여 암호화된 암호화 데이터를 수신하는 단계, 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서, (i) 상기 적어도 한번의 라운드에서 공통적으로 사용되는 공통 입력 데이터 및 (ii) 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서 개별적으로 사용되는 라운드 키가 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수에 입력되어 출력되고; 및 상기 암호화 데이터에 포함된 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대해 동형 연산을 수행하는 단계를 포함하되, 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대한 상기 동형 연산은 상기 동형 연산에 대한 입력 값과 상기 입력 값에 대한 상기 동형 연산의 결과 값 간의 사전 설정된 맵핑 관계에 기초하여 수행되고, 상기 사전 설정된 맵핑 관계에 기초한 상기 동형 연산을 위해, 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서 개별적으로 사용되는 라운드 키에 대한 제1 암호문이 상기 동형 연산의 수행 전에 미리 계산되고, 상기 동형 연산의 수행 시에 상기 공통 입력 데이터에 대한 제2 암호문이 계산되고, 상기 사전 설정된 맵핑 관계에 대해 수행되는 (i) 상기 제1 암호문에 기초한 제1 블라인드 로테이션(blind rotation) 및 상기 제2 암호문에 기초한 제2 블라인드 로테이션에 기초하여, 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대한 상기 동형 연산의 결과 값이 계산되는 서버가 제공된다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 통신 시스템에서 통신을 수행하는 클라이언트에 있어서, 무선 신호를 전송하기 위한 전송기(transmitter); 무선 신호를 수신하기 위한 수신기(receiver); 적어도 하나의 프로세서; 및 상기 적어도 하나의 프로세서에 동작 가능하게 접속 가능하고, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 동작들을 수행하는 지시(instruction)들을 저장하는 적어도 하나의 컴퓨터 메모리를 포함하며, 상기 동작들은, 서버로부터, 적어도 하나의 동기 신호를 수신하는 단계; 상기 서버로부터, 제어 정보를 수신하는 단계; 상기 서버로, 데이터에 대해 수행되는 적어도 한번의 라운드에 기초하여 암호화된 암호화 데이터를 전송하는 단계, 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서, (i) 상기 적어도 한번의 라운드에서 공통적으로 사용되는 공통 입력 데이터 및 (ii) 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서 개별적으로 사용되는 라운드 키가 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수에 입력되어 출력되고; 및 상기 서버로부터, 상기 암호화 데이터에 포함된 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대한 동형 연산에 기초하여 획득된 상기 데이터의 동형 암호문을 수신하는 단계를 포함하되, 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대한 상기 동형 연산은 상기 동형 연산에 대한 입력 값과 상기 입력 값에 대한 상기 동형 연산의 결과 값 간의 사전 설정된 맵핑 관계에 기초하여 수행되고, 상기 사전 설정된 맵핑 관계에 기초한 상기 동형 연산을 위해, 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서 개별적으로 사용되는 라운드 키에 대한 제1 암호문이 상기 동형 연산의 수행 전에 미리 계산되고, 상기 동형 연산의 수행 시에 상기 공통 입력 데이터에 대한 제2 암호문이 계산되고, 상기 사전 설정된 맵핑 관계에 대해 수행되는 (i) 상기 제1 암호문에 기초한 제1 블라인드 로테이션(blind rotation) 및 상기 제2 암호문에 기초한 제2 블라인드 로테이션에 기초하여, 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대한 상기 동형 연산의 결과 값이 계산되는 클라이언트가 제공된다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 하나 이상의 명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(computer readable medium, CRM)에 있어서, 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 하나 이상의 명령어들은 송신단 수행하는 동작들을 포함하되, 상기 동작들은, 서버에 의하여 수행되는 방법의 모든 단계를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체가 제공된다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 하나 이상의 명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(computer readable medium, CRM)에 있어서, 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 하나 이상의 명령어들은 송신단 수행하는 동작들을 포함하되, 상기 동작들은, 클라이언트에 의하여 수행되는 방법의 모든 단계를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체가 제공된다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 하나 이상의 메모리들 및 상기 하나 이상의 메모리들과 기능적으로 연결되어 있는 하나 이상의 프로세서들을 포함하는 장치에 있어서, 상기 하나 이상의 프로세서들은 상기 장치가 수행하는 동작들을 실행시키되, 상기 동작들은, 서버에 의하여 수행되는 방법의 모든 단계를 포함하는 하는 장치가 제공된다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 하나 이상의 메모리들 및 상기 하나 이상의 메모리들과 기능적으로 연결되어 있는 하나 이상의 프로세서들을 포함하는 장치에 있어서, 상기 하나 이상의 프로세서들은 상기 장치가 수행하는 동작들을 실행시키되, 상기 동작들은, 클라이언트에 의하여 수행되는 방법의 모든 단계를 포함하는 하는 장치가 제공된다.
본 개시는 통신 시스템에서 동형 암호 기반의 통신을 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 개시는 동형 암호 친화적 대칭키 암호화 방식에서, 테이블 참조 동형 연산 시 두 번의 블라인드 로테이션을 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 개시는, 동형 연산에 소요되는 시간이 감소될 수 있는 효과가 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 개시에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 개시에 대한 실시 예들을 제공할 수 있다. 다만, 본 개시의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다. 각 도면에서의 참조 번호(reference numerals)들은 구조적 구성요소(structural elements)를 의미할 수 있다.
도 1은 본 개시에 적용 가능한 통신 시스템 예시를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 개시에 적용 가능한 무선 기기의 예시를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 개시에 적용 가능한 전송 신호를 처리하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 개시에 적용 가능한 무선 기기의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 개시에 적용 가능한 휴대 기기의 예시를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 개시에 적용 가능한 물리 채널들 및 이들을 이용한 신호 전송 방법을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 개시에 적용 가능한 무선 프레임의 구조를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 개시에 적용 가능한 슬롯 구조를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 개시에 적용 가능한 6G 시스템에서 제공 가능한 통신 구조의 일례를 나타낸 도면이다.
도 10은 다자간 통신의 일 예를 나타낸 도이다.
도 11은 동형암호-대칭키 암호 하이브리드 프레임워크의 일 예를 나타낸 도이다.
도 12는 SPN 구조 대칭키 암호의 라운드 함수의 일 예를 나타낸 도이다.
도 13은 SPN 구조 대칭키 암호의 라운드 함수의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
도 14는 Feistel 구조 대칭키 암호의 일 예를 나타낸 도이다.
도 15는 Feistel 구조 대칭키 암호의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.
도 16은 본 개시에서 제안하는 방법이 클라이언트에서 수행되는 예시를 나타낸 도이다.
도 17은 본 개시에서 제안하는 방법이 서버에서 수행되는 예시를 나타낸 도이다.
이하의 실시 예들은 본 개시의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 개시의 실시 예를 구성할 수도 있다. 본 개시의 실시 예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시 예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시 예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.
도면에 대한 설명에서, 본 개시의 요지를 흐릴 수 있는 절차 또는 단계 등은 기술하지 않았으며, 당업자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 절차 또는 단계는 또한 기술하지 아니하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 개시를 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 개시에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
본 개시의 실시예들은 기지국과 이동국 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 여기서, 기지국은 이동국과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미가 있다. 본 개시에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다.
즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 이동국과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있다. 이때, '기지국'은 고정국(fixed station), Node B, eNB(eNode B), gNB(gNode B), ng-eNB, 발전된 기지국(advanced base station, ABS) 또는 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.
또한, 본 개시의 실시 예들에서 단말(terminal)은 사용자 기기(user equipment, UE), 이동국(mobile station, MS), 가입자국(subscriber station, SS), 이동 가입자 단말(mobile subscriber station, MSS), 이동 단말(mobile terminal) 또는 발전된 이동 단말(advanced mobile station, AMS) 등의 용어로 대체될 수 있다.
또한, 송신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 제공하는 고정 및/또는 이동 노드를 말하고, 수신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 수신하는 고정 및/또는 이동 노드를 의미한다. 따라서, 상향링크의 경우, 이동국이 송신단이 되고, 기지국이 수신단이 될 수 있다. 마찬가지로, 하향링크의 경우, 이동국이 수신단이 되고, 기지국이 송신단이 될 수 있다.
본 개시의 실시 예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802.xx 시스템, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 시스템, 3GPP LTE(Long Term Evolution) 시스템, 3GPP 5G(5th generation) NR(New Radio) 시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있으며, 특히, 본 개시의 실시 예들은 3GPP TS(technical specification) 38.211, 3GPP TS 38.212, 3GPP TS 38.213, 3GPP TS 38.321 및 3GPP TS 38.331 문서들에 의해 뒷받침 될 수 있다.
또한, 본 개시의 실시 예들은 다른 무선 접속 시스템에도 적용될 수 있으며, 상술한 시스템으로 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 3GPP 5G NR 시스템 이후에 적용되는 시스템에 대해서도 적용 가능할 수 있으며, 특정 시스템에 한정되지 않는다.
즉, 본 개시의 실시 예들 중 설명하지 않은 자명한 단계들 또는 부분들은 상기 문서들을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 본 개시에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.
이하, 본 개시에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 개시의 예시적인 실시 형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 개시의 기술 구성이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.
또한, 본 개시의 실시 예들에서 사용되는 특정 용어들은 본 개시의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 개시의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 적용될 수 있다.
하기에서는 이하 설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP 통신 시스템(e.g.(예, LTE, NR 등)을 기반으로 설명하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. LTE는 3GPP TS 36.xxx Release 8 이후의 기술을 의미할 수 있다. 세부적으로, 3GPP TS 36.xxx Release 10 이후의 LTE 기술은 LTE-A로 지칭되고, 3GPP TS 36.xxx Release 13 이후의 LTE 기술은 LTE-A pro로 지칭될 수 있다. 3GPP NR은 TS 38.xxx Release 15 이후의 기술을 의미할 수 있다. 3GPP 6G는 TS Release 17 및/또는 Release 18 이후의 기술을 의미할 수 있다. "xxx"는 표준 문서 세부 번호를 의미한다. LTE/NR/6G는 3GPP 시스템으로 통칭될 수 있다.
본 개시에 사용된 배경기술, 용어, 약어 등에 관해서는 본 발명 이전에 공개된 표준 문서에 기재된 사항을 참조할 수 있다. 일 예로, 36.xxx 및 38.xxx 표준 문서를 참조할 수 있다.
본 개시에 적용 가능한 통신 시스템
이로 제한되는 것은 아니지만, 본 개시에 개시된 다양한 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들은 기기들 간에 무선 통신/연결(예, 5G)을 필요로 하는 다양한 분야에 적용될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 보다 구체적으로 예시한다. 이하의 도면/설명에서 동일한 도면 부호는 다르게 기술하지 않는 한, 동일하거나 대응되는 하드웨어 블록, 소프트웨어 블록 또는 기능 블록을 예시할 수 있다.
도 1은 본 개시에 적용되는 통신 시스템 예시를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 개시에 적용되는 통신 시스템(100)은 무선 기기, 기지국 및 네트워크를 포함한다. 여기서, 무선 기기는 무선 접속 기술(예, 5G NR, LTE)을 이용하여 통신을 수행하는 기기를 의미하며, 통신/무선/5G 기기로 지칭될 수 있다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 무선 기기는 로봇(100a), 차량(100b-1, 100b-2), XR(extended reality) 기기(100c), 휴대 기기(hand-held device)(100d), 가전(home appliance)(100e), IoT(Internet of Thing) 기기(100f), AI(artificial intelligence) 기기/서버(100g)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 차량은 무선 통신 기능이 구비된 차량, 자율 주행 차량, 차량간 통신을 수행할 수 있는 차량 등을 포함할 수 있다. 여기서, 차량(100b-1, 100b-2)은 UAV(unmanned aerial vehicle)(예, 드론)를 포함할 수 있다. XR 기기(100c)는 AR(augmented reality)/VR(virtual reality)/MR(mixed reality) 기기를 포함하며, HMD(head-mounted device), 차량에 구비된 HUD(head-up display), 텔레비전, 스마트폰, 컴퓨터, 웨어러블 디바이스, 가전 기기, 디지털 사이니지(signage), 차량, 로봇 등의 형태로 구현될 수 있다. 휴대 기기(100d)는 스마트폰, 스마트패드, 웨어러블 기기(예, 스마트워치, 스마트글래스), 컴퓨터(예, 노트북 등) 등을 포함할 수 있다. 가전(100e)은 TV, 냉장고, 세탁기 등을 포함할 수 있다. IoT 기기(100f)는 센서, 스마트 미터 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기지국(120), 네트워크(130)는 무선 기기로도 구현될 수 있으며, 특정 무선 기기(120a)는 다른 무선 기기에게 기지국/네트워크 노드로 동작할 수도 있다.
무선 기기(100a~100f)는 기지국(120)을 통해 네트워크(130)와 연결될 수 있다. 무선 기기(100a~100f)에는 AI 기술이 적용될 수 있으며, 무선 기기(100a~100f)는 네트워크(130)를 통해 AI 서버(100g)와 연결될 수 있다. 네트워크(130)는 3G 네트워크, 4G(예, LTE) 네트워크 또는 5G(예, NR) 네트워크 등을 이용하여 구성될 수 있다. 무선 기기(100a~100f)는 기지국(120)/네트워크(130)를 통해 서로 통신할 수도 있지만, 기지국(120)/네트워크(130)를 통하지 않고 직접 통신(예, 사이드링크 통신(sidelink communication))할 수도 있다. 예를 들어, 차량들(100b-1, 100b-2)은 직접 통신(예, V2V(vehicle to vehicle)/V2X(vehicle to everything) communication)을 할 수 있다. 또한, IoT 기기(100f)(예, 센서)는 다른 IoT 기기(예, 센서) 또는 다른 무선 기기(100a~100f)와 직접 통신을 할 수 있다.
무선 기기(100a~100f)/기지국(120), 기지국(120)/기지국(120) 간에는 무선 통신/연결(150a, 150b, 150c)이 이뤄질 수 있다. 여기서, 무선 통신/연결은 상향/하향링크 통신(150a)과 사이드링크 통신(150b)(또는, D2D 통신), 기지국간 통신(150c)(예, relay, IAB(integrated access backhaul))과 같은 다양한 무선 접속 기술(예, 5G NR)을 통해 이뤄질 수 있다. 무선 통신/연결(150a, 150b, 150c)을 통해 무선 기기와 기지국/무선 기기, 기지국과 기지국은 서로 무선 신호를 송신/수신할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신/연결(150a, 150b, 150c)은 다양한 물리 채널을 통해 신호를 송신/수신할 수 있다. 이를 위해, 본 개시의 다양한 제안들에 기반하여, 무선 신호의 송신/수신을 위한 다양한 구성정보 설정 과정, 다양한 신호 처리 과정(예, 채널 인코딩/디코딩, 변조/복조, 자원 매핑/디매핑 등), 자원 할당 과정 등 중 적어도 일부가 수행될 수 있다.
본 개시에 적용 가능한 무선 기기
도 2는 본 개시에 적용될 수 있는 무선 기기의 예시를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 제1 무선 기기(200a)와 제2 무선 기기(200b)는 다양한 무선 접속 기술(예, LTE, NR)을 통해 무선 신호를 송수신할 수 있다. 여기서, {제1 무선 기기(200a), 제2 무선 기기(200b)}은 도 1의 {무선 기기(100x), 기지국(120)} 및/또는 {무선 기기(100x), 무선 기기(100x)}에 대응할 수 있다.
제1 무선 기기(200a)는 하나 이상의 프로세서(202a) 및 하나 이상의 메모리(204a)를 포함하며, 추가적으로 하나 이상의 송수신기(206a) 및/또는 하나 이상의 안테나(208a)을 더 포함할 수 있다. 프로세서(202a)는 메모리(204a) 및/또는 송수신기(206a)를 제어하며, 본 개시에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 구현하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(202a)는 메모리(204a) 내의 정보를 처리하여 제1 정보/신호를 생성한 뒤, 송수신기(206a)을 통해 제1 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 전송할 수 있다. 또한, 프로세서(202a)는 송수신기(206a)를 통해 제2 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 수신한 뒤, 제2 정보/신호의 신호 처리로부터 얻은 정보를 메모리(204a)에 저장할 수 있다. 메모리(204a)는 프로세서(202a)와 연결될 수 있고, 프로세서(202a)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(204a)는 프로세서(202a)에 의해 제어되는 프로세스들 중 일부 또는 전부를 수행하거나, 본 개시에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 수행하기 위한 명령들을 포함하는 소프트웨어 코드를 저장할 수 있다. 여기서, 프로세서(202a)와 메모리(204a)는 무선 통신 기술(예, LTE, NR)을 구현하도록 설계된 통신 모뎀/회로/칩의 일부일 수 있다. 송수신기(206a)는 프로세서(202a)와 연결될 수 있고, 하나 이상의 안테나(208a)를 통해 무선 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 송수신기(206a)는 송신기 및/또는 수신기를 포함할 수 있다. 송수신기(206a)는 RF(radio frequency) 유닛과 혼용될 수 있다. 본 개시에서 무선 기기는 통신 모뎀/회로/칩을 의미할 수도 있다.
제2 무선 기기(200b)는 하나 이상의 프로세서(202b), 하나 이상의 메모리(204b)를 포함하며, 추가적으로 하나 이상의 송수신기(206b) 및/또는 하나 이상의 안테나(208b)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(202b)는 메모리(204b) 및/또는 송수신기(206b)를 제어하며, 본 개시에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 구현하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(202b)는 메모리(204b) 내의 정보를 처리하여 제3 정보/신호를 생성한 뒤, 송수신기(206b)를 통해 제3 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 전송할 수 있다. 또한, 프로세서(202b)는 송수신기(206b)를 통해 제4 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 수신한 뒤, 제4 정보/신호의 신호 처리로부터 얻은 정보를 메모리(204b)에 저장할 수 있다. 메모리(204b)는 프로세서(202b)와 연결될 수 있고, 프로세서(202b)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(204b)는 프로세서(202b)에 의해 제어되는 프로세스들 중 일부 또는 전부를 수행하거나, 본 개시에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 수행하기 위한 명령들을 포함하는 소프트웨어 코드를 저장할 수 있다. 여기서, 프로세서(202b)와 메모리(204b)는 무선 통신 기술(예, LTE, NR)을 구현하도록 설계된 통신 모뎀/회로/칩의 일부일 수 있다. 송수신기(206b)는 프로세서(202b)와 연결될 수 있고, 하나 이상의 안테나(208b)를 통해 무선 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 송수신기(206b)는 송신기 및/또는 수신기를 포함할 수 있다 송수신기(206b)는 RF 유닛과 혼용될 수 있다. 본 개시에서 무선 기기는 통신 모뎀/회로/칩을 의미할 수도 있다.
이하, 무선 기기(200a, 200b)의 하드웨어 요소에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 하나 이상의 프로토콜 계층이 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 하나 이상의 계층(예, PHY(physical), MAC(media access control), RLC(radio link control), PDCP(packet data convergence protocol), RRC(radio resource control), SDAP(service data adaptation protocol)와 같은 기능적 계층)을 구현할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 본 개시에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들에 따라 하나 이상의 PDU(Protocol Data Unit) 및/또는 하나 이상의 SDU(service data unit)를 생성할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 본 개시에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들에 따라 메시지, 제어정보, 데이터 또는 정보를 생성할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 본 개시에 개시된 기능, 절차, 제안 및/또는 방법에 따라 PDU, SDU, 메시지, 제어정보, 데이터 또는 정보를 포함하는 신호(예, 베이스밴드 신호)를 생성하여, 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)에게 제공할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)로부터 신호(예, 베이스밴드 신호)를 수신할 수 있고, 본 개시에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들에 따라 PDU, SDU, 메시지, 제어정보, 데이터 또는 정보를 획득할 수 있다.
하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 또는 마이크로 컴퓨터로 지칭될 수 있다. 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합에 의해 구현될 수 있다. 일 예로, 하나 이상의 ASIC(application specific integrated circuit), 하나 이상의 DSP(digital signal processor), 하나 이상의 DSPD(digital signal processing device), 하나 이상의 PLD(programmable logic device) 또는 하나 이상의 FPGA(field programmable gate arrays)가 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)에 포함될 수 있다. 본 개시에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들은 펌웨어 또는 소프트웨어를 사용하여 구현될 수 있고, 펌웨어 또는 소프트웨어는 모듈, 절차, 기능 등을 포함하도록 구현될 수 있다. 본 개시에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들은 수행하도록 설정된 펌웨어 또는 소프트웨어는 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)에 포함되거나, 하나 이상의 메모리(204a, 204b)에 저장되어 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)에 의해 구동될 수 있다. 본 개시에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들은 코드, 명령어 및/또는 명령어의 집합 형태로 펌웨어 또는 소프트웨어를 사용하여 구현될 수 있다.
하나 이상의 메모리(204a, 204b)는 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)와 연결될 수 있고, 다양한 형태의 데이터, 신호, 메시지, 정보, 프로그램, 코드, 지시 및/또는 명령을 저장할 수 있다. 하나 이상의 메모리(204a, 204b)는 ROM(read only memory), RAM(random access memory), EPROM(erasable programmable read only memory), 플래시 메모리, 하드 드라이브, 레지스터, 캐쉬 메모리, 컴퓨터 판독 저장 매체 및/또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 하나 이상의 메모리(204a, 204b)는 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)의 내부 및/또는 외부에 위치할 수 있다. 또한, 하나 이상의 메모리(204a, 204b)는 유선 또는 무선 연결과 같은 다양한 기술을 통해 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)와 연결될 수 있다.
하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 하나 이상의 다른 장치에게 본 개시의 방법들 및/또는 동작 순서도 등에서 언급되는 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 전송할 수 있다. 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 하나 이상의 다른 장치로부터 본 개시에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도 등에서 언급되는 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 수신할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)와 연결될 수 있고, 무선 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)가 하나 이상의 다른 장치에게 사용자 데이터, 제어 정보 또는 무선 신호를 전송하도록 제어할 수 있다. 또한, 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)가 하나 이상의 다른 장치로부터 사용자 데이터, 제어 정보 또는 무선 신호를 수신하도록 제어할 수 있다. 또한, 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 하나 이상의 안테나(208a, 208b)와 연결될 수 있고, 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 하나 이상의 안테나(208a, 208b)를 통해 본 개시에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도 등에서 언급되는 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 송수신하도록 설정될 수 있다. 본 개시에서, 하나 이상의 안테나는 복수의 물리 안테나이거나, 복수의 논리 안테나(예, 안테나 포트)일 수 있다. 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 수신된 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)를 이용하여 처리하기 위해, 수신된 무선 신호/채널 등을 RF 밴드 신호에서 베이스밴드 신호로 변환(Convert)할 수 있다. 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)를 이용하여 처리된 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 베이스밴드 신호에서 RF 밴드 신호로 변환할 수 있다. 이를 위하여, 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 (아날로그) 오실레이터 및/또는 필터를 포함할 수 있다.
도 3은 본 개시에 적용되는 전송 신호를 처리하는 방법을 도시한 도면이다. 일 예로, 전송 신호는 신호 처리 회로에 의해 처리될 수 있다. 이때, 신호 처리 회로(300)는 스크램블러(310), 변조기(320), 레이어 매퍼(330), 프리코더(340), 자원 매퍼(350), 신호 생성기(360)를 포함할 수 있다. 이때, 일 예로, 도 3의 동작/기능은 도 2의 프로세서(202a, 202b) 및/또는 송수신기(206a, 206b)에서 수행될 수 있다. 또한, 일 예로, 도 3의 하드웨어 요소는 도 2의 프로세서(202a, 202b) 및/또는 송수신기(206a, 206b)에서 구현될 수 있다. 일 예로, 블록 310~350은 도 2의 프로세서(202a, 202b)에서 구현되고, 블록 360은 도 2의 송수신기(206a, 206b)에서 구현될 수 있으며, 상술한 실시 예로 한정되지 않는다.
코드워드는 도 3의 신호 처리 회로(300)를 거쳐 무선 신호로 변환될 수 있다. 여기서, 코드워드는 정보블록의 부호화된 비트 시퀀스이다. 정보블록은 전송블록(예, UL-SCH 전송블록, DL-SCH 전송블록)을 포함할 수 있다. 무선 신호는 도 6의 다양한 물리 채널(예, PUSCH, PDSCH)을 통해 전송될 수 있다. 구체적으로, 코드워드는 스크램블러(310)에 의해 스크램블된 비트 시퀀스로 변환될 수 있다. 스크램블에 사용되는 스크램블 시퀀스는 초기화 값에 기반하여 생성되며, 초기화 값은 무선 기기의 ID 정보 등이 포함될 수 있다. 스크램블된 비트 시퀀스는 변조기(320)에 의해 변조 심볼 시퀀스로 변조될 수 있다. 변조 방식은 pi/2-BPSK(pi/2-binary phase shift keying), m-PSK(m-phase shift keying), m-QAM(m-quadrature amplitude modulation) 등을 포함할 수 있다.
복소 변조 심볼 시퀀스는 레이어 매퍼(330)에 의해 하나 이상의 전송 레이어로 매핑될 수 있다. 각 전송 레이어의 변조 심볼들은 프리코더(340)에 의해 해당 안테나 포트(들)로 매핑될 수 있다(프리코딩). 프리코더(340)의 출력 z는 레이어 매퍼(330)의 출력 y를 N*M의 프리코딩 행렬 W와 곱해 얻을 수 있다. 여기서, N은 안테나 포트의 개수, M은 전송 레이어의 개수이다. 여기서, 프리코더(340)는 복소 변조 심볼들에 대한 트랜스폼(transform) 프리코딩(예, DFT(discrete fourier transform) 변환)을 수행한 이후에 프리코딩을 수행할 수 있다. 또한, 프리코더(340)는 트랜스폼 프리코딩을 수행하지 않고 프리코딩을 수행할 수 있다.
자원 매퍼(350)는 각 안테나 포트의 변조 심볼들을 시간-주파수 자원에 매핑할 수 있다. 시간-주파수 자원은 시간 도메인에서 복수의 심볼(예, CP-OFDMA 심볼, DFT-s-OFDMA 심볼)을 포함하고, 주파수 도메인에서 복수의 부반송파를 포함할 수 있다. 신호 생성기(360)는 매핑된 변조 심볼들로부터 무선 신호를 생성하며, 생성된 무선 신호는 각 안테나를 통해 다른 기기로 전송될 수 있다. 이를 위해, 신호 생성기(360)는 IFFT(inverse fast fourier transform) 모듈 및 CP(cyclic prefix) 삽입기, DAC(digital-to-analog converter), 주파수 상향 변환기(frequency uplink converter) 등을 포함할 수 있다.
무선 기기에서 수신 신호를 위한 신호 처리 과정은 도 3의 신호 처리 과정(310~360)의 역으로 구성될 수 있다. 일 예로, 무선 기기(예, 도 2의 200a, 200b)는 안테나 포트/송수신기를 통해 외부로부터 무선 신호를 수신할 수 있다. 수신된 무선 신호는 신호 복원기를 통해 베이스밴드 신호로 변환될 수 있다. 이를 위해, 신호 복원기는 주파수 하향 변환기(frequency downlink converter), ADC(analog-to-digital converter), CP 제거기, FFT(fast fourier transform) 모듈을 포함할 수 있다. 이후, 베이스밴드 신호는 자원 디-매퍼 과정, 포스트코딩(postcoding) 과정, 복조 과정 및 디-스크램블 과정을 거쳐 코드워드로 복원될 수 있다. 코드워드는 복호(decoding)를 거쳐 원래의 정보블록으로 복원될 수 있다. 따라서, 수신 신호를 위한 신호 처리 회로(미도시)는 신호 복원기, 자원 디-매퍼, 포스트코더, 복조기, 디-스크램블러 및 복호기를 포함할 수 있다.
본 개시에 적용 가능한 무선 기기 구조
도 4는 본 개시에 적용되는 무선 기기의 다른 예시를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 무선 기기(400)는 도 2의 무선 기기(200a, 200b)에 대응하며, 다양한 요소(element), 성분(component), 유닛/부(unit), 및/또는 모듈(module)로 구성될 수 있다. 예를 들어, 무선 기기(400)는 통신부(410), 제어부(420), 메모리부(430) 및 추가 요소(440)를 포함할 수 있다. 통신부는 통신 회로(412) 및 송수신기(들)(414)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신 회로(412)는 도 2의 하나 이상의 프로세서(202a, 202b) 및/또는 하나 이상의 메모리(204a, 204b)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 송수신기(들)(414)는 도 2의 하나 이상의 송수신기(206a, 206b) 및/또는 하나 이상의 안테나(208a, 208b)을 포함할 수 있다. 제어부(420)는 통신부(410), 메모리부(430) 및 추가 요소(440)와 전기적으로 연결되며 무선 기기의 제반 동작을 제어한다. 예를 들어, 제어부(420)는 메모리부(430)에 저장된 프로그램/코드/명령/정보에 기반하여 무선 기기의 전기적/기계적 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(420)는 메모리부(430)에 저장된 정보를 통신부(410)을 통해 외부(예, 다른 통신 기기)로 무선/유선 인터페이스를 통해 전송하거나, 통신부(410)를 통해 외부(예, 다른 통신 기기)로부터 무선/유선 인터페이스를 통해 수신된 정보를 메모리부(430)에 저장할 수 있다.
추가 요소(440)는 무선 기기의 종류에 따라 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 추가 요소(440)는 파워 유닛/배터리, 입출력부(input/output unit), 구동부 및 컴퓨팅부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 무선 기기(400)는 로봇(도 1, 100a), 차량(도 1, 100b-1, 100b-2), XR 기기(도 1, 100c), 휴대 기기(도 1, 100d), 가전(도 1, 100e), IoT 기기(도 1, 100f), 디지털 방송용 단말, 홀로그램 장치, 공공 안전 장치, MTC 장치, 의료 장치, 핀테크 장치(또는 금융 장치), 보안 장치, 기후/환경 장치, AI 서버/기기(도 1, 140), 기지국(도 1, 120), 네트워크 노드 등의 형태로 구현될 수 있다. 무선 기기는 사용-예/서비스에 따라 이동 가능하거나 고정된 장소에서 사용될 수 있다.
도 4에서 무선 기기(400) 내의 다양한 요소, 성분, 유닛/부, 및/또는 모듈은 전체가 유선 인터페이스를 통해 상호 연결되거나, 적어도 일부가 통신부(410)를 통해 무선으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 무선 기기(400) 내에서 제어부(420)와 통신부(410)는 유선으로 연결되며, 제어부(420)와 제1 유닛(예, 430, 440)은 통신부(410)를 통해 무선으로 연결될 수 있다. 또한, 무선 기기(400) 내의 각 요소, 성분, 유닛/부, 및/또는 모듈은 하나 이상의 요소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부(420)는 하나 이상의 프로세서 집합으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어부(420)는 통신 제어 프로세서, 어플리케이션 프로세서(application processor), ECU(electronic control unit), 그래픽 처리 프로세서, 메모리 제어 프로세서 등의 집합으로 구성될 수 있다. 다른 예로, 메모리부(430)는 RAM, DRAM(dynamic RAM), ROM, 플래시 메모리(flash memory), 휘발성 메모리(volatile memory), 비-휘발성 메모리(non-volatile memory) 및/또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다.
본 개시가 적용 가능한 휴대 기기
도 5는 본 개시에 적용되는 휴대 기기의 예시를 도시한 도면이다.
도 5는 본 개시에 적용되는 휴대 기기를 예시한다. 휴대 기기는 스마트폰, 스마트패드, 웨어러블 기기(예, 스마트 워치, 스마트 글래스), 휴대용 컴퓨터(예, 노트북 등)을 포함할 수 있다. 휴대 기기는 MS(mobile station), UT(user terminal), MSS(mobile subscriber station), SS(subscriber station), AMS(advanced mobile station) 또는 WT(wireless terminal)로 지칭될 수 있다.
도 5를 참조하면, 휴대 기기(500)는 안테나부(508), 통신부(510), 제어부(520), 메모리부(530), 전원공급부(540a), 인터페이스부(540b) 및 입출력부(540c)를 포함할 수 있다. 안테나부(508)는 통신부(510)의 일부로 구성될 수 있다. 블록 510~530/540a~540c는 각각 도 4의 블록 410~430/440에 대응한다.
통신부(510)는 다른 무선 기기, 기지국들과 신호(예, 데이터, 제어 신호 등)를 송수신할 수 있다. 제어부(520)는 휴대 기기(500)의 구성 요소들을 제어하여 다양한 동작을 수행할 수 있다. 제어부(520)는 AP(application processor)를 포함할 수 있다. 메모리부(530)는 휴대 기기(500)의 구동에 필요한 데이터/파라미터/프로그램/코드/명령을 저장할 수 있다. 또한, 메모리부(530)는 입/출력되는 데이터/정보 등을 저장할 수 있다. 전원공급부(540a)는 휴대 기기(500)에게 전원을 공급하며, 유/무선 충전 회로, 배터리 등을 포함할 수 있다. 인터페이스부(540b)는 휴대 기기(500)와 다른 외부 기기의 연결을 지원할 수 있다. 인터페이스부(540b)는 외부 기기와의 연결을 위한 다양한 포트(예, 오디오 입/출력 포트, 비디오 입/출력 포트)를 포함할 수 있다. 입출력부(540c)는 영상 정보/신호, 오디오 정보/신호, 데이터, 및/또는 사용자로부터 입력되는 정보를 입력 받거나 출력할 수 있다. 입출력부(540c)는 카메라, 마이크로폰, 사용자 입력부, 디스플레이부(540d), 스피커 및/또는 햅틱 모듈 등을 포함할 수 있다.
일 예로, 데이터 통신의 경우, 입출력부(540c)는 사용자로부터 입력된 정보/신호(예, 터치, 문자, 음성, 이미지, 비디오)를 획득하며, 획득된 정보/신호는 메모리부(530)에 저장될 수 있다. 통신부(510)는 메모리에 저장된 정보/신호를 무선 신호로 변환하고, 변환된 무선 신호를 다른 무선 기기에게 직접 전송하거나 기지국에게 전송할 수 있다. 또한, 통신부(510)는 다른 무선 기기 또는 기지국으로부터 무선 신호를 수신한 뒤, 수신된 무선 신호를 원래의 정보/신호로 복원할 수 있다. 복원된 정보/신호는 메모리부(530)에 저장된 뒤, 입출력부(540c)를 통해 다양한 형태(예, 문자, 음성, 이미지, 비디오, 햅틱)로 출력될 수 있다.
물리 채널들 및 일반적인 신호 전송
무선 접속 시스템에서 단말은 하향링크(downlink, DL)를 통해 기지국으로부터 정보를 수신하고, 상향링크(uplink, UL)를 통해 기지국으로 정보를 전송할 수 있다. 기지국과 단말이 송수신하는 정보는 일반 데이터 정보 및 다양한 제어 정보를 포함하고, 이들이 송수신 하는 정보의 종류/용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다.
도 6은 본 개시에 적용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 신호 전송 방법을 도시한 도면이다.
전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나, 새로이 셀에 진입한 단말은 S611 단계에서 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(initial cell search) 작업을 수행한다. 이를 위해 단말은 기지국으로부터 주 동기 채널(primary synchronization channel, P-SCH) 및 부 동기 채널(secondary synchronization channel, S-SCH)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득할 수 있다.
그 후, 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널(physical broadcast channel, PBCH) 신호를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호 (DL RS: Downlink Reference Signal)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다. 초기 셀 탐색을 마친 단말은 S612 단계에서 물리 하향링크 제어 채널(physical downlink control channel, PDCCH) 및 물리 하향링크 제어 채널 정보에 따른 물리 하향링크 공유 채널(physical downlink control channel, PDSCH)을 수신하여 조금 더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다.
이후, 단말은 기지국에 접속을 완료하기 위해 이후 단계 S613 내지 단계 S616과 같은 임의 접속 과정(random access procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해 단말은 물리 임의 접속 채널(physical random access channel, PRACH)을 통해 프리앰블 (preamble)을 전송하고(S613), 물리 하향링크 제어 채널 및 이에 대응하는 물리 하향링크 공유 채널을 통해 프리앰블에 대한 RAR(random access response)를 수신할 수 있다(S614). 단말은 RAR 내의 스케줄링 정보를 이용하여 PUSCH(physical uplink shared channel)을 전송하고(S615), 물리 하향링크 제어채널 신호 및 이에 대응하는 물리 하향링크 공유 채널 신호의 수신과 같은 충돌 해결 절차(contention resolution procedure)를 수행할 수 있다(S616).
상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 물리 하향링크 제어 채널 신호 및/또는 물리 하향링크 공유 채널 신호의 수신(S617) 및 물리 상향링크 공유 채널(physical uplink shared channel, PUSCH) 신호 및/또는 물리 상향링크 제어 채널(physical uplink control channel, PUCCH) 신호의 전송(S618)을 수행할 수 있다.
단말이 기지국으로 전송하는 제어정보를 통칭하여 상향링크 제어정보(uplink control information, UCI)라고 지칭한다. UCI는 HARQ-ACK/NACK(hybrid automatic repeat and request acknowledgement/negative-ACK), SR(scheduling request), CQI(channel quality indication), PMI(precoding matrix indication), RI(rank indication), BI(beam indication) 정보 등을 포함한다. 이때, UCI는 일반적으로 PUCCH를 통해 주기적으로 전송되지만, 실시 예에 따라(예, 제어정보와 트래픽 데이터가 동시에 전송되어야 할 경우) PUSCH를 통해 전송될 수 있다. 또한, 네트워크의 요청/지시에 의해 단말은 PUSCH를 통해 UCI를 비주기적으로 전송할 수 있다.
도 7은 본 개시에 적용 가능한 무선 프레임의 구조를 도시한 도면이다.
NR 시스템에 기초한 상향링크 및 하향링크 전송은 도 7과 같은 프레임에 기초할 수 있다. 이때, 하나의 무선 프레임은 10ms의 길이를 가지며, 2개의 5ms 하프-프레임(half-frame, HF)으로 정의될 수 있다. 하나의 하프-프레임은 5개의 1ms 서브프레임(subframe, SF)으로 정의될 수 있다. 하나의 서브프레임은 하나 이상의 슬롯으로 분할되며, 서브프레임 내 슬롯 개수는 SCS(subcarrier spacing)에 의존할 수 있다. 이때, 각 슬롯은 CP(cyclic prefix)에 따라 12개 또는 14개의 OFDM(A) 심볼들을 포함할 수 있다. 일반 CP(normal CP)가 사용되는 경우, 각 슬롯은 14개의 심볼들을 포함할 수 있다. 확장 CP(extended CP)가 사용되는 경우, 각 슬롯은 12개의 심볼들을 포함할 수 있다. 여기서, 심볼은 OFDM 심볼(또는, CP-OFDM 심볼), SC-FDMA 심볼(또는, DFT-s-OFDM 심볼)을 포함할 수 있다.
표 1은 일반 CP가 사용되는 경우, SCS에 따른 슬롯 별 심볼의 개수, 프레임 별 슬롯의 개수 및 서브프레임 별 슬롯의 개수를 나타내고, 표 2는 확장된 CSP가 사용되는 경우, SCS에 따른 슬롯 별 심볼의 개수, 프레임 별 슬롯의 개수 및 서브프레임 별 슬롯의 개수를 나타낸다.
μ Nslot symb Nframe,μ slot Nsubframe,μ slot
0 14 10 1
1 14 20 2
2 14 40 4
3 14 80 8
4 14 160 16
5 14 320 21
μ Nslot symb Nframe,μ slot Nsubframe,μ slot
2 12 40 4
상기 표 1 및 표 2에서, Nslotsymb 는 슬롯 내 심볼의 개수를 나타내고, Nframe,μslot는 프레임 내 슬롯의 개수를 나타내고, Nsubframe,μslot는 서브프레임 내 슬롯의 개수를 나타낼 수 있다.
또한, 본 개시가 적용 가능한 시스템에서, 하나의 단말에게 병합되는 복수의 셀들간에 OFDM(A) 뉴모놀로지(numerology)(예, SCS, CP 길이 등)가 상이하게 설정될 수 있다. 이에 따라, 동일한 개수의 심볼로 구성된 시간 자원(예, SF, 슬롯 또는 TTI)(편의상, TU(time unit)로 통칭)의 (절대 시간) 구간이 병합된 셀들 간에 상이하게 설정될 수 있다.
NR은 다양한 5G 서비스들을 지원하기 위한 다수의 numerology(또는 SCS(subcarrier spacing))를 지원할 수 있다. 예를 들어, SCS가 15kHz인 경우, 전통적인 셀룰러 밴드들에서의 넓은 영역(wide area)를 지원하며, SCS가 30kHz/60kHz인 경우, 밀집한-도시(dense-urban), 더 낮은 지연(lower latency) 및 더 넓은 캐리어 대역폭(wider carrier bandwidth)를 지원하며, SCS가 60kHz 또는 그보다 높은 경우, 위상 잡음(phase noise)를 극복하기 위해 24.25GHz보다 큰 대역폭을 지원할 수 있다.
NR 주파수 밴드(frequency band)는 2가지 type(FR1, FR2)의 주파수 범위(frequency range)로 정의된다. FR1, FR2는 아래 표와 같이 구성될 수 있다. 또한, FR2는 밀리미터 웨이브(millimeter wave, mmW)를 의미할 수 있다.
Frequency Range designation Corresponding frequency range Subcarrier Spacing (SCS)
FR1 410MHz - 7125MHz 15, 30, 60kHz
FR2 24250MHz - 52600MHz 60, 120, 240kHz
또한, 일 예로, 본 개시가 적용 가능한 통신 시스템에서 상술한 뉴모놀로지(numerology)가 다르게 설정될 수 있다. 일 예로, 상술한 FR2보다 높은 주파수 대역으로 테라헤르츠 웨이브(Terahertz wave, THz) 대역이 사용될 수 있다. THz 대역에서 SCS는 NR 시스템보다 더 크게 설정될 수 있으며, 슬롯 수도 상이하게 설정될 수 있으며, 상술한 실시 예로 한정되지 않는다.
도 8은 본 개시에 적용 가능한 슬롯 구조를 도시한 도면이다.
하나의 슬롯은 시간 도메인에서 복수의 심볼을 포함한다. 예를 들어, 보통 CP의 경우 하나의 슬롯이 7개의 심볼을 포함하나, 확장 CP의 경우 하나의 슬롯이 6개의 심볼을 포함할 수 있다. 반송파(carrier)는 주파수 도메인에서 복수의 부반송파(subcarrier)를 포함한다. RB(Resource Block)는 주파수 도메인에서 복수(예, 12)의 연속한 부반송파로 정의될 수 있다.
또한, BWP(Bandwidth Part)는 주파수 도메인에서 복수의 연속한 (P)RB로 정의되며, 하나의 뉴모놀로지(numerology)(예, SCS, CP 길이 등)에 대응될 수 있다.
반송파는 최대 N개(예, 5개)의 BWP를 포함할 수 있다. 데이터 통신은 활성화된 BWP를 통해서 수행되며, 하나의 단말한테는 하나의 BWP만 활성화될 수 있다. 자원 그리드에서 각각의 요소는 자원요소(Resource Element, RE)로 지칭되며, 하나의 복소 심볼이 매핑될 수 있다.
6G 통신 시스템
6G (무선통신) 시스템은 (i) 디바이스 당 매우 높은 데이터 속도, (ii) 매우 많은 수의 연결된 디바이스들, (iii) 글로벌 연결성(global connectivity), (iv) 매우 낮은 지연, (v) 배터리-프리(battery-free) IoT 디바이스들의 에너지 소비를 낮추고, (vi) 초고신뢰성 연결, (vii) 머신 러닝 능력을 가지는 연결된 지능 등에 목적이 있다. 6G 시스템의 비젼은 "intelligent connectivity", "deep connectivity", "holographic connectivity", "ubiquitous connectivity"와 같은 4가지 측면일 수 있으며, 6G 시스템은 하기 표 4와 같은 요구 사항을 만족시킬 수 있다. 즉, 표 4는 6G 시스템의 요구 사항을 나타낸 표이다.
Per device peak data rate 1Tbps
E2E latency 1ms
Maximum spectral efficiency 100bps/Hz
Mobility support Up to 1000km/hr
Satellite integration Fully
AI Fully
Autonomous vehicle Fully
XR Fully
Haptic Communication Fully
이때, 6G 시스템은 향상된 모바일 브로드밴드(enhanced mobile broadband, eMBB), 초-저지연 통신(ultra-reliable low latency communications, URLLC), mMTC (massive machine type communications), AI 통합 통신(AI integrated communication), 촉각 인터넷(tactile internet), 높은 스루풋(high throughput), 높은 네트워크 능력(high network capacity), 높은 에너지 효율(high energy efficiency), 낮은 백홀 및 접근 네트워크 혼잡(low backhaul and access network congestion) 및 향상된 데이터 보안(enhanced data security)과 같은 핵심 요소(key factor)들을 가질 수 있다.
도 9는 본 개시에 적용 가능한 6G 시스템에서 제공 가능한 통신 구조의 일례를 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 6G 시스템은 5G 무선통신 시스템보다 50배 더 높은 동시 무선통신 연결성을 가질 것으로 예상된다. 5G의 핵심 요소(key feature)인 URLLC는 6G 통신에서 1ms보다 적은 단-대-단(end-to-end) 지연을 제공함으로써 보다 더 주요한 기술이 될 것으로 예상된다. 이때, 6G 시스템은 자주 사용되는 영역 스펙트럼 효율과 달리 체적 스펙트럼 효율이 훨씬 우수할 것이다. 6G 시스템은 매우 긴 배터리 수명과 에너지 수확을 위한 고급 배터리 기술을 제공할 수 있어, 6G 시스템에서 모바일 디바이스들은 별도로 충전될 필요가 없을 수 있다. 또한, 6G에서 새로운 네트워크 특성들은 다음과 같을 수 있다.
- 위성 통합 네트워크(Satellites integrated network): 글로벌 모바일 집단을 제공하기 위해 6G는 위성과 통합될 것으로 예상된다. 지상파, 위성 및 공중 네트워크를 하나의 무선통신 시스템으로 통합은 6G에 매우 중요할 수 있다.
- 연결된 인텔리전스(connected intelligence): 이전 세대의 무선 통신 시스템과 달리 6G는 혁신적이며, “연결된 사물”에서 "연결된 지능"으로 무선 진화가 업데이트될 것이다. AI는 통신 절차의 각 단계(또는 후술할 신호 처리의 각 절차)에서 적용될 수 있다.
- 무선 정보 및 에너지 전달의 완벽한 통합(seamless integration wireless information and energy transfer): 6G 무선 네트워크는 스마트폰들과 센서들과 같이 디바이스들의 배터리를 충전하기 위해 전력을 전달할 것이다. 그러므로, 무선 정보 및 에너지 전송 (WIET)은 통합될 것이다.
- 유비쿼터스 슈퍼 3D 연결(ubiquitous super 3-dimemtion connectivity): 드론 및 매우 낮은 지구 궤도 위성의 네트워크 및 핵심 네트워크 기능에 접속은 6G 유비쿼터스에서 슈퍼 3D 연결을 만들 것이다.
위와 같은 6G의 새로운 네트워크 특성들에서 몇 가지 일반적인 요구 사항은 다음과 같을 수 있다.
- 스몰 셀 네트워크(small cell networks): 스몰 셀 네트워크의 아이디어는 셀룰러 시스템에서 처리량, 에너지 효율 및 스펙트럼 효율 향상의 결과로 수신 신호 품질을 향상시키기 위해 도입되었다. 결과적으로, 스몰 셀 네트워크는 5G 및 비욘드 5G (5GB) 이상의 통신 시스템에 필수적인 특성이다. 따라서, 6G 통신 시스템 역시 스몰 셀 네트워크의 특성을 채택한다.
- 초 고밀도 이기종 네트워크(ultra-dense heterogeneous network): 초 고밀도 이기종 네트워크들은 6G 통신 시스템의 또 다른 중요한 특성이 될 것이다. 이기종 네트워크로 구성된 멀티-티어 네트워크는 전체 QoS를 개선하고 비용을 줄인다.
- 대용량 백홀(high-capacity backhaul): 백홀 연결은 대용량 트래픽을 지원하기 위해 대용량 백홀 네트워크로 특징 지어진다. 고속 광섬유 및 자유 공간 광학 (FSO) 시스템이 이 문제에 대한 가능한 솔루션일 수 있다.
- 모바일 기술과 통합된 레이더 기술: 통신을 통한 고정밀 지역화(또는 위치 기반 서비스)는 6G 무선통신 시스템의 기능 중 하나이다. 따라서, 레이더 시스템은 6G 네트워크와 통합될 것이다.
- 소프트화 및 가상화(softwarization and virtualization): 소프트화 및 가상화는 유연성, 재구성성 및 프로그래밍 가능성을 보장하기 위해 5GB 네트워크에서 설계 프로세스의 기초가 되는 두 가지 중요한 기능이다. 또한, 공유 물리적 인프라에서 수십억 개의 장치가 공유될 수 있다.
양자 커뮤니케이션
양자 통신이란 양자역학적 특성을 정보통신 분야에 적용하여 보안, 초고속 연산 등 기존 정보통신의 한계를 극복할 수 있는 차세대 통신 기술이다. 양자 통신은 기존 통신 기술에서 이용되는 2진 비트 정보에 따른 0과 1의 형태로 표현할 수 없거나, 표현하기 곤란한 형태의 정보를 생성, 전송, 처리, 저장하는 수단을 제공한다. 기존 통신 기술들에서는 파장이나 진폭 등이 송신단-수신단 간의 정보 전송에 이용되었으나, 이와 달리, 양자 통신에서는 빛의 최소 단위인 광자(photon)가 송신단-수신단 간의 정보 전송을 위해 이용된다. 특히, 양자 통신의 경우, 광자(빛)의 편광이나 위상차에 대해 양자 불확정성과 양자 비가역성, 복제 불가능성이 사용될 수 있으므로, 양자 통신은 완벽한 보안이 보장되는 통신이 가능하다는 특성을 가진다. 또한, 양자 통신은 특정한 조건에서 양자 얽힘을 이용해 초고속 통신이 가능할 수도 있다
동형 암호
동형 암호란 암호화한 데이터를 복호화하지 않은 상태에서 연산할 수 있는 암호화 방식을 일컫는다. 이 때, 암호화한 상태에서의 연산 결과 역시 암호화된 형식이며, 이를 복호화하여 얻은 평문(plaintext)은 연산에 이용된 암호문이 암호화되기 전의 데이터 간의 연산 결과와 같다. 예를 들어, 암호화 대상이 되는 데이터인 평문(plaintext) m1과 m2에 곱셈 연산(*)에 대한 동형암호 E를 사용하여 비밀키 k로 암호화한 암호문을 각각 Ek(m1), Ek(m2)라 할 때 동형암호는 Ek(m1*m2) = Ek(m1)*Ek(m2)를 만족한다. 즉, 동형(同型)이란, 암호화된 상태에서 연산한 결과가 연산을 한 뒤 암호화한 결과와 같다는 의미를 내포하고 있다. 동형암호는 크게 부분 동형암호(PHE: Partially Homomorphic Encryption), 제한 동형암호(SHE: Somewhat Homomorphic Encryption), 단계적 완전 동형암호(Leveled Fully Homomorphic Encryption), 완전 동형암호(FHE: Fully Homomorphic Encryption)의 4개로 분류될 수 있다. PHE는 덧셈 혹은 곱셈 연산 중 하나만 가능한 암호를 의미하며, SHE는 덧셈/곱셈 연산 모두 가능한 암호다. Leveled FHE는 덧셈, 곱셈 연산이 가능하지만 연산 가능 횟수에 제한이 있다. 마지막으로 FHE는 덧셈, 곱셈 연산이 모두 가능하고, 연산 가능 횟수에 제한이 없는 암호로, 대부분이 격자(lattice) 위에서 정의된 수학적으로 풀기 어려운 난제에 기반을 두고 있다.
일반적으로 클라우드 컴퓨팅에서 대칭키 알고리즘(symmetric key algorithm)을 이용해 데이터를 암호화하면 암호화 속도도 빠르고 데이터가 효율적으로 저장될 수 있다. 그러나, 클라우드 컴퓨팅에서 암호화된 데이터에 연산이 수행되어야 할 경우, 반드시 암호화된 데이터를 복호화한 후 연산 한 후, 다시 암호화해야 한다. 이때 복호화 과정에서 클라우드 서버가 개인 비밀키를 알고 있어야 한다. 클라우드 서버가 개인 비밀키를 모르는 경우에는 개인이 자신의 자료를 다운로드 한 뒤 복호화해야 하는 문제가 발생한다. 반면, 동형암호는 연산 수행 속도가 느리다는 단점이 있는 반면 정보를 안전하게 보호한 채로 연산이 가능하여 개인정보 보안이 필요한 클라우드 서비스에 주로 사용되며, 빅데이터 분석과 암호화폐 등에 활용될 수 있다.
동형 암호가 통신에 적용되는 대표적인 예시로는 동형 암호 기반의 다자간 통신 방법이 있다. 이하에서, 본 개시에서 제안하는 방법에 대한 이해를 돕기위해, 도 10을 참조하여 다자간 통신의 일반적인 개념 및 기존 다자간 통신에서의 암호화 방법들에 대해서 설명한다.
도 10은 다자간 통신의 일 예를 나타낸 도이다. 보다 구체적으로, 도 10은 높은 수준의 설계 목표를 해결하기 위한 종단 간 암호화된 VoIP 원격 회의 기술에 관한 것이다. 도 10에서, 각 클라이언트(1010/1020/1030/1040)는 사용자의 음성 데이터를 샘플링하고 인코딩하고 암호화한 다음 암호화된 VoIP 데이터 스트림을 서버의 VoIP 믹서로 보낸다. 믹서는 암호화된 VoIP 데이터의 반환 스트림을 보낸 다음 클라이언트에서 암호를 해독하고 디코딩하여 클라이언트 사용자에게 재생한다. 이 때, 구현될 수 있는 추가 동형을 지원하는 모든 암호화 시스템이 사용될 수 있다. 도 10의 경우, 공유 비밀 키를 사용하는 데 중점을 둠에 따라, 곱셈 동형을 사용하지 않는 것 외에도 공개 키 기능이 사용되지 않습니다. 클라이언트의 입력 음성 스트림은 샘플링되고 공유 비밀 키를 사용하여 동형 암호화된다. 암호화된 음성 샘플은 암호화 키에 액세스할 수 없는 SIPHER 지원 VoIP 서버로 전송된다. VoIP 서버는 암호화된 오디오 피드를 결합하고 밸런싱(balancing)을 수행한다. 결합된 출력은 클라이언트 핸드셋으로 전달되며 여기서 암호가 해독되고 사용자를 위해 재생된다. 처리 결과는 클라이언트로 전송되며 클라이언트 개인 키를 사용하여 해독된다. 원격 회의 서버에는 키가 저장되지 않으므로 공격자가 서버에서 모든 통신 링크 및 작업을 보는 경우에도 개인 정보가 보호될 수 있다.
이하에서, 본 개시에서 제안하는 동형 암호 기반의 통신 방법에 대해서 설명하기에 앞서, 본 개시에서 제안하는 방법에 대한 이해를 돕기 위해 대칭키 암호에 대해 설명한다.
<본 발명 관련 내용>
대칭키 암호
대칭키 암호란 암호화 및 복호화 과정에 동일한 비밀키를 사용하는 암호를 의미한다. 암호화에 필요한 키가 공개되고, 복호화에 필요한 키가 공개되지 않는 방식이 사용되는 공개키 암호와 비교하면, 대칭키 암호는 송신단과 수신단 사이의 키 공유 과정이 선행되어야 한다는 단점이 있으나, 데이터에 대한 계산 속도는 공개키 암호에 비하여 월등히 빠른 계산 속도를 가지므로, 실제 데이터 암호화 과정에서는 대칭키 암호 방식이 사용되며, 공개키 암호 방식은 키 공유 과정 등에서 활용될 수 있다.
대칭키 암호에 대해서 보다 구체적으로 설명하면, 대칭키 암호는 일반적으로 정해진 라운드 함수를 여러 번 반복하는 형태로 구성되는데, 상기 라운드 함수 각각은 S(substitution)-box를 사용하여 암호화 과정에 대한 입력 데이터의 일부 비트를 복잡하게 섞는(스크램블링하는) 비선형층과, 복잡하게 섞인(스크램블링 된) 일부의 비트를 전체적으로 넓게 퍼트리는(입력 데이터 전체에 대해 확장시키는) 선형층으로 구성된다. 여기서, 비선형층의 복잡도는 대칭키 암호 알고리즘의 안전성을 결정하는 중요한 요소(factor)일 수 있다. 라운드 함수의 반복 횟수(라운드 수)를 증가시키는 경우, 알고리즘의 안전성이 강화될 수 있지만, 반대로 데이터 암호화에 소요되는 계산 시간이 증가되게 되어 전체적인 효율성은 저하될 수 있다. 상기 S-box는 블록암호를 이루고 있는 구성요소로, 입력과 출력 사이의 관계가 테이블 또는 수학적인 관계로 정의되는 공개된 비선형 함수로 이해될 수 있다. 보다 구체적으로, S-box 자체가 데이터를 '암호화'하는 능력이 있다기 보다는, 암호화 함수 계산 과정에서 평문과 비밀키가 관계되어 생성되는 값이 S-box에 입력으로 되면 데이터가 암호화될 수 있다.　입력의 크기와 출력의 크기가 같지 않아도 되는데, 보다 구체적으로, 입력은 n 비트이고 출력은 m 일때 , n 과 m이 같을 필요는 없다.　또한, S-box는 입력값과 출력값 사이의 관계가 테이블 또는 수학적인 관계로 정의되는 치환 암호로 이해될 수 있는데, S-box는 역함수가 존재할 수도 있고, 존재하지 않을 수도 있으며, 역함수가 존재하는 S-box는 입력 비트와 출력 비트의 크기가 동일하다. S-box 에서 사용되는 연산의 종류로는 substitution, Exclusive-OR, Shift, Swap, Split, Combine이 있을 수 있으며, 상기 연산의 종류들이 입력 데이터의 암호화에 사용될 수 있다.
Feistel 구조의 대칭키 암호
도 11은 Feistel 구조 대칭키 암호의 일 예를 나타낸 도이다. Feistel 구조는 대칭키 암호를 설계하는 방법 중 하나로, 첫 번째 국제 표준 암호인 DES (Data Encryption Standard)에 사용된 방식이다. 도 11에 도시된 것과 같이, Feistel 구조는 같이 내부 상태의 절반과 라운드 키를 라운드 함수에 입력하고, 그 결과물을 나머지 상태에 더해주는 과정이 반복되는 구조이다. 즉, Feistel 구조는 적어도 한번 이상 반복되는 라운드 함수에 기반하는데, 각 라운드마다 라운드키 ki와 데이터의 전체 상태의 절반에 대해 고정된 비선형 함수 f를 적용하고, 여기서 얻어지는 출력값에 데이터 전체 상태의 나머지 절반이 더해진다. 도 11의 1110은 Feistel 구조에서의 첫 번째 라운드을 나타내는데, 본 라운드에 라운드키 k1와 데이터의 전체 상태의 절반(R0)에 대해 고정된 비선형 함수 f를 적용하고, 여기서 얻은 출력값에 데이터 전체 상태의 나머지 절반(L0)이 더해진다. 이 과정에서 내부 상태의 크기를 정확히 절반으로 나누는 것이 아니라, 나누어지는 내부 상태를 서로 다른 크기로 나누어 라운드 함수의 입출력 크기로 사용하는 구조는 unbalanced Feistel 구조로 호칭될 수 있다. 또한, 내부 상태를 여러 개의 브랜치로 나누는 구조는 일반화된(generalized) Feistel 구조로 호칭될 수 있다.
동형암호-대칭키 암호 하이브리드 프레임워크(Hybrid Framework)
앞서 설명한 것과 같이, 동형암호는 데이터가 암호화된 상태에서도 비밀키 없이 데이터에 대한 연산이 가능하도록 설계된 암호이다. 일반적으로, 동형암호에 기반한 통신은 클라이언트가 서버에 데이터를 전송하여 계산을 위탁하는 공개키 암호 형태로 사용된다. 보다 구체적으로, 클라이언트는 데이터의 동형암호문을 생성하여, 생성된 동형암호문을 서버로 전달한다. 이후, 상기 서버는 상기 클라이언트로부터 전달받은 동형암호문에 대한 동형 연산을 통해 클라이언트가 원하는(위탁한) 계산을 수행하여 동형 연산의 결과를 획득한 후, 상기 획득된 동형 연산의 결과를 상기 클라이언트로 돌려준다. 다음, 상기 클라이언트는 상기 서버로부터 전달받은 동형암호문을 복호화하여 평문 데이터 상의 계산 결과를 획득할 수 있다.
이하에서, 클라이언트는 통신 시스템에서의 단말 등으로 이해될 수 있고, 서버는 통신 시스템에서의 기지국/네트워크 등으로 이해될 수 있다.
위와 같은 공개키 암호 형태의 동형암호 기반 통신의 경우(클라이언트-서버 시나리오), 클라이언트가 동형암호를 통해 직접 데이터를 암호화할 경우 동형암호의 특성상 동형암호문의 크기가 원본 데이터보다 커지는 암호문 확장이 필연적으로 일어난다는 문제가 있다. 또한, 동형암호화되는 파라미터에 따라 동형암호문의 크기는 원본 데이터와 대비하여 약 수십 배에서 수 백배까지 커질 수 있어, 클라이언트가 서버로 전송하는 데이터 전송량이 크게 늘어날 뿐만 아니라, 서버에서 동형암호문 데이터를 오래 저장해야 하는 경우, 서버 측의 저장 공간도 많이 차지하게 되는 문제가 있다. 위와 같은 문제 해결을 위해, 도 11의 동형암호-대칭키 암호 하이브리드 프레임워크가 사용될 수 있다.
도 12는 동형암호-대칭키 암호 하이브리드 프레임워크의 일 예를 나타낸 도이다. 동형암호-대칭키 암호 하이브리드 프레임워크에서는 클라이언트(1210)가 대칭키 암호를 통해 데이터를 암호화하여 서버(1220)로 전송하고, 서버(1220)는 대칭키 암호를 통해 암호화된 대칭키 암호문을 동형암호문으로 바꾸는 연산을 수행하는 방식이 사용된다. 보다 구체적으로, 도 12를 참조하면, 클라이언트(1210)는 대칭키 암호 E에 대한 비밀키 k를 동형암호를 이용해 암호화하여 EncHE(k)를 서버(1220)로 먼저 전송한다. 이후, 클라이언트(1210)는 데이터 m을 대칭키 암호 E와 비밀키 k를 이용해 암호화하여 Ek(m)을 서버(1220)로 전송한다.
이후, 서버(1220)는 클라이언트(1210)로부터 수신한 대칭키 암호문 c=Ek(m)으로부터 데이터 m에 대한 동형암호문 EncHE(m)을 얻기 위해, 동형암호문 EncHE(c)를 먼저 계산하고, EncHE(k)를 이용해 E의 복호화 연산 E-1을 동형 연산으로 수행한다(도 12의 EvalHE(E-1)). 동형암호-대칭키 암호 하이브리드 프레임워크에서, 클라이언트(1210)는 대칭키 암호의 비밀키가 변경되기 전까지는 EncHE(k)를 서버(1220)로 한 번만 전송되면 된다. 비밀키에 대한 동형 암호문 생성 이외에, 클라이언트(1210)는 실제 데이터를 암호문 확장이 일어나지 않는 대칭키 암호문 형태로 전송하므로, 클라이언트(1210)가 서버(1220)로 전송하는 데이터의 전송량은 늘어나지 않을 수 있다.
동형암호 친화적 대칭키 암호
앞서 설명한 하이브리드 프레임워크가 효율적으로 운용되기 위해서는 대칭키 암호에 대한 동형 연산이 효율적으로 수행될 수 있어야한다. 즉, 도 11에 도시된 EvalHE(E-1)이 효율적으로 계산될 수 있는 대칭키 암호 E가 사용되어야 한다. 사용되는 동형암호 알고리즘에 따라 다를 수는 있지만, 일반적으로 동형 연산은 덧셈이나 상수 곱과 같은 선형 연산은 가벼운(계산 자원이 많이 요구되지 않는) 반면, 곱셈과 같은 비선형 연산의 경우 해당 연산을 위해 더 많은 계산 자원이 요구된다.
이러한 동형 연산의 특성을 고려하여 동형 연산을 통해 효율적으로 계산될 수 있도록 만들어진 암호를 동형암호 친화적 대칭키 암호라고 하며, 동형암호 친화적 대칭키 암호와 관련된 연구가 꾸준히 진행되고 있으며, 기존 동형암호 친화적 대칭키 암호 연구는 대부분 덧셈과 곱셈 연산을 지원하는 동형암호 알고리즘에 대한 것이었다. 앞서 설명한 것처럼 곱셈 연산이 덧셈 연산에 비해 계산 자원을 많이 소모하기 때문에, 덧셈과 곱셈 연산을 지원하는 동형암호 알고리즘 친화적 대칭키 암호는 기본적으로 간단한 비선형층과 적은 라운드 수를 가지도록 설계될 수 있다. 이와 같이 설계된 동형암호 알고리즘 친화적 대칭키 암호는 대칭키 암호의 안전성을 감소되는 문제가 있는데, 대칭키 암호의 안전성을 감소되는 문제를 해결하기 위한 방법으로 선형층을 매 암호화 과정마다 랜덤하게 생성하는 구조의 동형암호 알고리즘 친화적 대칭키 암호가 제안되었다. 매 암호화 과정마다 선형층이 달라지도록 설계함으로써, 동일한 함수에 대한 입출력 데이터를 수집하여 분석하는 공격 기법들에 대한 방어가 가능해지는데, 이 때 선형층을 랜덤하게 생성하는 과정은 비밀키에 대한 정보 없이 공개적으로 수행되므로, 대칭키 암호를 동형 연산으로 계산하는 과정에 큰 부담을 주지 않는다.
Concrete 동형암호 알고리즘
Concrete 동형암호 알고리즘이란, 비트 연산을 지원하는 TFHE 알고리즘이 확장된 형태의 동형암호 알고리즘이다. Concrete 동형암호 알고리즘에서는 덧셈 연산과 테이블 참조 연산을 지원하며, 덧셈 연산에 비해 테이블 참조 연산이 더 무겁다(계산 자원이 더 많이 요구된다.). 현재까지 개발된 유일한 Concrete 친화적 대칭키 암호로는 Elisabeth 암호가 있다.
Concrete 동형암호 알고리즘에서의 테이블 참조 연산은 PBS(programmable bootstrapping)이라는 연산을 통해 수행될 수 있으며, 부트스트래핑 (bootstrapping)이란 암호문이 가지고 있는 노이즈를 제거하여 동형연산이 계속 수행될 수 있도록 만들어주는 과정이다. Concrete 동형암호 알고리즘의 경우, 부트스트래핑 과정에서 단순히 노이즈만 제거되는 것이 아니라, 부트스트래핑 과정을 통해 암호문이 가지고 있는 입력 값에 대한 테이블 참조 연산이 추가적으로 수행될 수 있도록 할 수 있다. 테이블 참조 연산이란, 동형 연산이 수행되는 입력 값과 상기 입력 값에 대한 상기 동형 연산의 결과 값(출력 값) 간의 맵핑 관계를 사전 설정하고, 상기 사전 설정된 맵핑 관계를 사용하여 수행되는 동형 연상을 의미할 수 있다. 즉, 예를 들어, x1이라는 입력 값에는 y1이라는 동형 연산의 결과 값(출력 값)이 대응되도록 맵핑 관계가 설정되면, x1이라는 입력 값에 대한 동형 연산 수행 시, 상기 사전 설정된 맵핑 관계를 사용하여 y1이라는 동형 연산의 결과 값이 획득될 수 있다. 여기서, 상기 사전 설정된 맵핑 관계가 테이블일 수 있다.
테이블 참조 연산을 가능하게 하는 상기 PBS 연산의 핵심은 블라인드 로테이션(blind rotation) 연산이다. 상기 블라인드 로테이션이란, 계산하고자 하는 함수가 테이블 형태로 주어지고 입력값이 암호문으로 주어졌을 때, 입력값을 복구하지 않고도 입력 값만큼 테이블을 회전시킨 결과가 암호문 형태로 획득될 수 있도록 하는 연산이다. 보다 구체적으로, 상기 블라인드 로테이션은 동형 연산의 입력 값이 암호화된 값인 경우, 상기 암호화된 값인 상기 동형 연산의 입력 값에 대한 복호화 없이, 상기 암호화된 값인 상기 동형 연산의 입력 값만큼 회전된 상기 사전 설정된 맵핑 관계(테이블)에 기초하여, 상기 암호화된 값인 상기 동형 연산의 입력 값에 대응되는 암호화된 결과 값이 획득되도록 하는 연산인 것으로 이해될 수 있다.
도 13은 PBS 연산이 수행되는 일 예를 나타낸 도이다. 도 13을 참조하면, 블라인드 로테이션을 수행하기 위해서는 입력값의 암호문을 GSW라는 특수한 형태의 암호문으로 변환해야 하는데, PBS 연산에 소요되는 시간 중, 대부분의 시간이 입력값의 암호문을 GSW(Gentry-Sahai-Waters) 암호문으로 변환하는 과정에 사용된다. 도 13에서, 1310은 암호화되지 않은 입력 값에 대한 테이블을 나타낸다. 1310을 참조하면, 입력 값 0에 대응하는 출력 값은 f(0), 입력 값 1에 대응하는 출력 값은 f(1) 등과 같다. 도 13을 참조하면, 특정한 입력 값에 대한 암호문 x에 대한 출력 값인 f(x)를 얻기 위해 블라인드 로테이션(1330)이 수행될 수 있다. 블라인드 로테이션은 블라인드 로테이션을 가능하게 하기 위한 GSW 변환(GSW transform) 과정을 포함한다. 1310의 테이블에 대한 블라인트 로테이션의 결과, 블라인드 로테이션이 적용된 암호화된 입력값과, 암호화된 입력 값에 대응되는 출력 값들에 대한 맵핑 관계를 포함하는 1320의 테이블이 획득된다. 1320의 테이블을 참조하여 입력 값 x에 대한 출력 값인 f(x)이 획득될 수 있으며, 이 때 샘플 추출 및 키 스위칭(1340)이 적용될 수 있다.
이중 블라인드 로테이션(double blind rotation)을 통한 동형 연산 방법
본 개시는 이중 블라인드 로테이션(double blind rotation)을 통한 동형 연산 방법을 제안한다. 보다 구체적으로, 본 개시에서 제안하는 방법은 Concrete 동형암호 친화적 대칭키 암호 설계를 목적으로 특수한 구조의 unbalanced Feistel 암호를 Concrete 동형암호 알고리즘으로 계산할 때 PBS 연산 효율을 높일 수 있는 이중 blind rotation 방식일 수 있다.
보다 구체적으로, 본 개시가 제안하는 이중 블라인드 로테이션 방식은, 계산하고자 하는 함수 f에 대한 입력으로 (x+y)가 주어진 경우, (x+y)의 GSW 암호문을 계산하는 것이 아니라, x에 대한 GSW 암호문 및 y에 대한 GSW 암호문을 각각 별도로 계산하고, 블라인드 로테이션을 두 번 적용하여 f(x+y)를 계산하는 방식이다. 이중 블라인드 로테이션을 사용할 경우 GSW 암호문 변환이 수행되는 횟수가 한 번에서 두 번으로 증가하므로, 일반적으로는 비효율적일 수 있다. 하지만, 대칭키 암호를 계산하는 과정은 일반적으로 비선형 함수 f에 대해 현재 상태 x에 라운드키 k를 더한 값을 입력으로 f(x+k)를 계산하는 구조를 갖는데, 라운드키 k는 키를 업데이트 하기 전까지 계속 동일한 값을 사용하기 때문에 사전에 라운드키 k에 대한 GSW 변환을 한 번만 수행하여 저장해두는 경우, 사전에 라운드키 k에 대한 GSW 변환이 수핸된 GSW 암호문은 여러 번의 암호화 과정에 계속해서 사용될 수 있다. 특히, 이와 같은 이중 블라인드 로테이션 방법은 하나의 상태 값이 여러 라운드 함수에 적용되는 unbalanced Feistel 구조에서의 계산 효율을 크게 증가시킬 수 있다.
도 14는 PBS 연산이 수행되는 또 다른 일 예를 나타낸 도이다. 보다 구체적으로, 도 14는 PBS 연산 시 블라인드 로테이션이 두 번 수행되는 방식에 관한 것이다. 도 14에서, 1410은 암호화되지 않은 입력 값에 대한 테이블을 나타낸다. 1410을 참조하면, 입력 값 0에 대응하는 출력 값은 f(0), 입력 값 1에 대응하는 출력 값은 f(1) 등과 같다. 도 14를 참조하면, 특정한 입력 값에 대한 암호문 x1에 대한 출력 값인 f(x1)를 얻기 위해 첫 번째 블라인드 로테이션(1420)이 수행될 수 있다. 첫 번째 블라인드 로테이션은 블라인드 로테이션을 가능하게 하기 위한 입력값 x1에 대한 GSW 변환(GSW transform) 과정을 포함한다. 이 때, 본 개시에서 제안하는 이중 블라인드 로테이션 방법에 따르면, 입력 값 (x1+kj)에 대한 블라인드 로테이션이 수행되는 것이 아니라, 먼저 x1에 대한 첫 번째 블라인드 로테이션(1420)이 수행되므로, 그 결과 x1만큼 1410의 테이블이 회전된 형태를 갖는 테이블(1430)이 획득된다. 다음, 라운드 키 kj에 기초한 두 번째 블라인드 로테이션(1440)이 수행된다. 두 번째 블라인드 로테이션은 블라인드 로테이션을 가능하게 하기 위한 입력값 kj에 대한 GSW 변환(GSW transform) 과정을 포함하고, GSW 변환이 수행된 kj의 GSW 암호문은 사전 계산되어 저장될 수 있다. 두 번째 블라인드 로테이션(1440)의 결과, 1430의 테이블이 kj만큼 회전된 형태를 갖는 테이블(1450)이 획득된다. 결과적으로, 1450의 테이블은 1410의 테이블이 (x1+kj)만큼 회전된 형태를 가지며, 1450의 테이블을 참조하여 암호화된 입력 값 x1+kj 등에 대한 출력 값인 f(x1+kj) 등이 획득될 수 있다.
Unbalanced Feistel 구조에서의 이중 블라인드 로테이션 방식
앞서 설명한 것과 같이, 본 개시에서 제안하는 이중 블라인드 로테이션 방식이 Unbalanced Feistel 구조에 적용되는 경우 효과를 얻을 수 있다. 도 15는 unbalanced Feistel 구조의 일 예를 나타낸 도이다. 도 15를 참조하면, unbalanced Feistel 구조는 내부 상태가 여러 개의 브랜치(x1, x2, x3, …, xl)로 이루어져있고, 라운드 함수는 공통 입력 브랜치를 가짐을 알 수 있다. unbalanced Feistel 구조는 적어도 한번의 라운드로 이루어지는데, 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서, (i) 상기 적어도 한번의 라운드에서 공통적으로 사용되는 공통 입력 데이터(x1) 및 (ii) 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서 개별적으로 사용되는 라운드 키(kl-1)가 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수에 입력되어 출력되고, 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서, 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서 개별적으로 사용되는 개별 입력 값(xl)이 더해져서 출력될 수 있다.
도 15를 참조하여 첫 번째 라운드의 수행 방식에 대해 설명하면, 해당 라운드에서 공통 입력 데이터(x1)(1511) 및 해당 라운드에서 사용되는 라운드 키(k1)(1513)가 해당 라운드의 라운드 함수(f1)(1515)에 입력되어 출력되고, 상기 라운드 함수의 출력 값에 해당 라운드에서 개별적으로 사용되는 개별 입력 값(x2)(1517)이 더해져서 출력될 수 있다(y2). 이와 별개로, 공통 입력 값(x1)에 대해서 어떤 연산도 수행되지 않은 y1도 출력될 수 있다. 여기서, y1, y2, …, yl은 도 15의 실시 예에서 입력 값 x1, …, xl이 한 라운드를 거친 후의 결과 값에 해당한다. 입력 값이 여러 라운드를 거쳐 얻어진 최종 결과 값을 키스트림이라 호칭할 수 있다. 도 15의 unbalanced Feistel 구조에서 단일 블라인드 로테이션에 따르면, 한 라운드의 계산 시 fi가 xi+ki+1를 입력으로 가지므로, 총 l-1개의 GSW 암호문이 계산되어야 하나, 본 개시에서 제안하는 이중 블라인드 로테이션 방식이 적용되는 경우, 각 ki 대한 GSW 암호문을 사전 계산해두고, 실제 암호화 과정에서는 공통 입력값(x1) 대한 GSW 암호문만 계산하여, fi를 나타내는 테이블이 x1으로 한 번, 이후 ki로 다시 한 번 총 2번의 블라인드 로테이션을 수행하여 fi(x1+ki)가 계산될 수 있다.
랜덤하게 생성되는 비선형층을 사용하는 Concrete 친화적 대칭키 암호 설계 방식에의 결합
본 개시에서 제안하는 방법은 랜덤하게 생성되는 비선형층을 사용하는 동형 암호 친화적(concrete 친화적) 대칭키 암호화 방식에 결합될 수 있다.
보다 구체적으로, 본 개시에서 제안하는 이중 블라인드 로테이션 기법은 계산하고자 하는 비선형 함수 f의 구체적인 함수값에 의존하지 않으므로, 위의 unbalanced Feistel 구조에서 비선형 함수들이 매 암호화마다 랜덤하게 생성되는 구조를 가지고 있더라도 동일하게 적용될 수 있다.
랜덤하게 생성되는 비선형층을 사용하는 동형 암호 친화적(concrete 친화적) 대칭키 암호화 방식에 이중 블라인드 로테이션 기법을 결합하면, 비선형층을 랜덤 생성함으로써 필요한 전체 라운드 수를 줄일 수 있을 뿐 아니라, 각 라운드를 계산하는 시간 또한 이중 블라인드 로테이션 기법을 통해 크게 감소될 수 있다.
도 16은 랜덤하게 생성되는 비선형층을 사용하는 동형 암호 친화적 대칭키 암호화 방식에 이중 블라인드 로테이션 기법이 결합된 일 예를 나타낸 도이다. 도 16을 참조하면, 매 암호화 라운드마다 비선형 함수 f1,f2,...,fl이 XOF(1610)로부터 테이블 형태로 랜덤하게 생성될 수 있으며, 동일한 입력 브랜치(1621)를 가지는 f2,...,fl 함수의 계산은 본 개시에서 제안되는 이중 블라인드 로테이션 기법을 사용하여 효율적으로 이루어질 수 있다. 도 16을 참조하여 첫 번째 라운드의 수행 방식에 대해 설명하면, 해당 라운드에서 공통 입력 데이터(x1)(1621) 및 해당 라운드에서 사용되는 라운드 키(rk2)(1623)가 해당 라운드의 라운드 함수(f2)(1625)에 입력되어 출력된다. 이 때, 상기 라운드 함수(1625)는 XOF(1610)에 의해 랜덤하게 생성된 것일 수 있다. 상기 라운드 함수의 출력 값에 해당 라운드에서 개별적으로 사용되는 개별 입력 값(x2)(1627)이 더해져서 출력될 수 있다(y2)(1629).
다양한 방식의 PBS 계산 방식에의 이중 블라인드 로테이션 방식 적용
본 개시에서 제안하는 이중 블라인드 로테이션을 이용한 최적화 기법은 도 13 및 도 14의 PBS 기법 외의 다양한 PBS 기법에서도 적용이 가능하다. 보다 구체적으로, 본 개시에서 제안하는 이중 블라인드 로테이션을 이용한 최적화 기법은 입력 암호문을 GSW 암호문 형태로 바꾸어서 블라인드 로테이션을 수행하는 것이 아니라, 입력 암호문을 GLWE(Generalized LWE, generalized Learning With Errors) 암호문 형식으로 바꾸어 계산하고자 하는 함수를 나타내는 다항식에 곱하는 방식에도 적용 가능하다.
GLWE 암호문이란 변수 X에 대한 다항식을 메시지로 가지는 암호문을 의미한다. GLWE 암호문을 이용한 블라인드 로테이션 방식은 메시지 m에 대한 동형암호문을 X-m에 대한 GLWE 형태의 동형암호문으로 바꾸는 과정을 통해 이루어진다. GLWE 암호문의 경우, 계산하고자 하는 함수 f 또한 X에 대한 다항식 Pf(X) 형태로 만들어지는데, 이때 Pf의 각 계수에 f의 함수값들이 저장된다. GLWE 암호문에 기반한 PBS 연산의 핵심 아이디어는 m에 대한 동형암호문과 함수 f가 주어졌을 때, 다항식 X-mPf(X)의 상수항은 함수값 f(m)이 되도록 하는 것이다. 즉, Pf라는 함수 f에 대한 테이블이 GLWE 암호문 X-m에 의해 m의 값만큼 회전하게 되는 것이다.
일반적으로, 동형 연산으로 X-mPf(X)에 대한 암호문을 얻기 위해서는, 메시지 m에 대한 동형암호문과 다항식 Pf로부터 CMux 연산을 여러 번 반복하여 X-mPf(X)에 대한 암호문이 획득된다. LWE 암호문에 기반한 PBS 연산에서도 unbalanced Feistel 구조 계산에 공통적으로 나타나는 f(a+b) 형태의 테이블 참조 연산 시 이중 블라인드 로테이션을 사용하는 방식이 적용될 수 있는데, X-a와 X-b에 대한 GLWE 암호문을 CMux 연산을 통해 계산한 뒤, GLWE 암호문 사이의 곱셈 연산을 통해 X-a+bPf(X)에 대한 암호문이 계산될 수 있다. a와 b 중 하나가 공통적으로 여러 번 사용되는 값이라면 GLWE 암호문은 한 번만 계산해두고 f에 대한 테이블을 두 번 회전하는 방식으로 이중 블라인드 로테이션 기법이 동일한 방식으로 사용할 수 있다.
효과
기존의 동형 암호 계산 방식의 경우, 매 라운드 마다 계산되어야 하는 비선형 함수의 개수만큼 GSW 암호문이 계산되어야 한다. 반면, 본 개시에서 제안하는 방법에 따르면, 사전에 라운드 키에 대한 GSW 암호문만이 계산되어 있다면 이후 암호문 계산 단계에서는 입력 상태값에 대한 GSW 암호문 계산만이 필요하게 되어, 여러 블록의 암호문을 계산하는 경우 라운드 키에 대한 GSW 암호문은 계속 반복하여 사용될 수 있으므로, 암호문 계산에 필요한 전체 시간이 크게 감소될 수 있는 효과가 있다. 특히, 본 개시에서 제안하는 방법에 따르면, 암호문 계산에 필요한 전체 시간의 감소 정도는 매 라운드 마다 계산해야 하는 비선형 함수 개수에 비례할 수 있다.
도 17은 본 개시에서 제안하는 방법이 서버에서 수행되는 예시를 나타낸 도이다.
먼저, 상기 서버는, 클라이언트로부터, 데이터에 대해 수행되는 적어도 한번의 라운드에 기초하여 암호화된 암호화 데이터를 수신한다(S1710).
다음, 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서, (i) 상기 적어도 한번의 라운드에서 공통적으로 사용되는 공통 입력 데이터 및 (ii) 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서 개별적으로 사용되는 라운드 키가 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수에 입력되어 출력된다.
이후, 상기 서버는, 상기 암호화 데이터에 포함된 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대해 동형 연산을 수행한다.
이 때, 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대한 상기 동형 연산은 상기 동형 연산에 대한 입력 값과 상기 입력 값에 대한 상기 동형 연산의 결과 값 간의 사전 설정된 맵핑 관계에 기초하여 수행되고, 상기 사전 설정된 맵핑 관계에 기초한 상기 동형 연산을 위해, 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서 개별적으로 사용되는 라운드 키에 대한 제1 암호문이 상기 동형 연산의 수행 전에 미리 계산되고, 상기 동형 연산의 수행 시에 상기 공통 입력 데이터에 대한 제2 암호문이 계산된다.
이 때, 상기 사전 설정된 맵핑 관계에 대해 수행되는 (i) 상기 제1 암호문에 기초한 제1 블라인드 로테이션(blind rotation) 및 상기 제2 암호문에 기초한 제2 블라인드 로테이션에 기초하여, 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대한 상기 동형 연산의 결과 값이 계산된다.
이 때, 도 17에 도시되지는 않지만, 상기 서버는 상기 S1710 단계 이전, S1710 단계 내지 S1720 단계 중간에, 또는 S1720 단계 이후, 적어도 하나의 동기 신호를 전송하고, 제어 정보를 전송할 수 있다.
또한, 상기 서버는, 무선 신호를 전송하기 위한 전송기(transmitter); 무선 신호를 수신하기 위한 수신기(receiver); 적어도 하나의 프로세서; 및 상기 적어도 하나의 프로세서에 동작 가능하게 접속 가능하고, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 동작들을 수행하는 지시(instruction)들을 저장하는 적어도 하나의 컴퓨터 메모리를 포함한다. 이 때 상기 동작들은 상기 도 17에서 설명한 단계들을 포함한다.
또한, 도 17에서 설명된 동작들은 하나 이상의 명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(computer readable medium, CRM)에 저장될 수 있다. 상기 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 하나 이상의 명령어들을 저장하고, 상기 하나 이상의 명령어들은 상기 서버가 도 17에서 설명된 동작을 수행하도록 한다.
또한, 하나 이상의 메모리들 및 상기 하나 이상의 메모리들과 기능적으로 연결되어 있는 하나 이상의 프로세서들을 포함하는 장치는, 상기 하나 이상의 프로세서들이 상기 장치가 도 17에서 설명된 동작들을 수행하도록 제어한다.
도 18은 본 개시에서 제안하는 방법이 클라이언트에서 수행되는 예시를 나타낸 도이다.
먼저, 상기 클라이언트는, 서버로, 데이터에 대해 수행되는 적어도 한번의 라운드에 기초하여 암호화된 암호화 데이터를 전송한다(S1810).
여기서, 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서, (i) 상기 적어도 한번의 라운드에서 공통적으로 사용되는 공통 입력 데이터 및 (ii) 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서 개별적으로 사용되는 라운드 키가 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수에 입력되어 출력된다.
이후, 상기 클라이언트는, 상기 서버로부터, 상기 암호화 데이터에 포함된 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대한 동형 연산에 기초하여 획득된 상기 데이터의 동형 암호문을 수신한다(S1820).
이 때, 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대한 상기 동형 연산은 상기 동형 연산에 대한 입력 값과 상기 입력 값에 대한 상기 동형 연산의 결과 값 간의 사전 설정된 맵핑 관계에 기초하여 수행되고, 상기 사전 설정된 맵핑 관계에 기초한 상기 동형 연산을 위해, 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서 개별적으로 사용되는 라운드 키에 대한 제1 암호문이 상기 동형 연산의 수행 전에 미리 계산되고, 상기 동형 연산의 수행 시에 상기 공통 입력 데이터에 대한 제2 암호문이 계산된다.
여기서, 상기 사전 설정된 맵핑 관계에 대해 수행되는 (i) 상기 제1 암호문에 기초한 제1 블라인드 로테이션(blind rotation) 및 상기 제2 암호문에 기초한 제2 블라인드 로테이션에 기초하여, 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대한 상기 동형 연산의 결과 값이 계산된다.
이 때, 도 18에 도시되지는 않지만, 상기 단말은 상기 S1810 단계 이전, S1810 단계 내지 S1820 단계 중간에, 또는 S1820 단계 이후, 적어도 하나의 동기 신호를 수신하고, 제어 정보를 수신할 수 있다.
또한, 상기 클라이언트는, 무선 신호를 전송하기 위한 전송기(transmitter); 무선 신호를 수신하기 위한 수신기(receiver); 적어도 하나의 프로세서; 및 상기 적어도 하나의 프로세서에 동작 가능하게 접속 가능하고, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 동작들을 수행하는 지시(instruction)들을 저장하는 적어도 하나의 컴퓨터 메모리를 포함한다. 이 때 상기 동작들은 상기 도 18에서 설명한 단계들을 포함한다.
또한, 도 18에서 설명된 동작들은 하나 이상의 명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(computer readable medium, CRM)에 저장될 수 있다. 상기 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 하나 이상의 명령어들을 저장하고, 상기 하나 이상의 명령어들은 상기 단말이 도 18에서 설명된 동작을 수행하도록 한다.
또한, 하나 이상의 메모리들 및 상기 하나 이상의 메모리들과 기능적으로 연결되어 있는 하나 이상의 프로세서들을 포함하는 장치는, 상기 하나 이상의 프로세서들이 상기 장치가 도 18에서 설명된 동작들을 수행하도록 제어한다.
이상에서 설명된 실시 예들은 본 개시의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 개시의 실시 예를 구성하는 것도 가능하다. 본 개시의 실시 예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 개시에 따른 실시 예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 개시의 일 실시 예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 개시의 일 실시 예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 개시는 본 개시의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 개시의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 개시의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 개시의 범위에 포함된다.
추가적으로 또는 대체적으로(additionally or alternatively), 본 개시의 장치(100, 200)에서 구현되는 무선 통신 기술은 LTE-M 기술을 기반으로 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, LTE-M 기술은 LPWAN 기술의 일례일 수 있고, eMTC(enhanced Machine Type Communication) 등의 다양한 명칭으로 불릴 수 있다. 예를 들어, LTE-M 기술은 1) LTE CAT 0, 2) LTE Cat M1, 3) LTE Cat M2, 4) LTE non-BL(non-Bandwidth Limited), 5) LTE-MTC, 6) LTE Machine Type Communication, 및/또는 7) LTE M 등의 다양한 규격 중 적어도 어느 하나로 구현될 수 있으며 상술한 명칭에 한정되는 것은 아니다.
추가적으로 또는 대체적으로, 본 개시의 장치(100, 200)에서 구현되는 무선 통신 기술은 저전력 통신을 고려한 지그비(ZigBee), 블루투스(Bluetooth) 및 저전력 광역 통신망(Low Power Wide Area Network, LPWAN) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 상술한 명칭에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, ZigBee 기술은 IEEE 802.15.4 등의 다양한 규격을 기반으로 소형/저-파워 디지털 통신에 관련된 PAN(personal area networks)을 생성할 수 있으며, 다양한 명칭으로 불릴 수 있다.
본 개시는 3GPP LTE/LTE-A, 5G/6G 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, 3GPP LTE/LTE-A, 5G/6G 시스템 이외에도 다양한 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (20)

  1. 통신 시스템에서 서버에 의해 수행되는 방법에 있어서,
    클라이언트로, 적어도 하나의 동기 신호를 전송하는 단계;
    상기 클라이언트로, 제어 정보를 전송하는 단계;
    상기 클라이언트로부터, 데이터에 대해 수행되는 적어도 한번의 라운드에 기초하여 암호화된 암호화 데이터를 수신하는 단계,
    상기 적어도 한번의 라운드 각각에서, (i) 상기 적어도 한번의 라운드에서 공통적으로 사용되는 공통 입력 데이터 및 (ii) 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서 개별적으로 사용되는 라운드 키가 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수에 입력되어 출력되고; 및
    상기 암호화 데이터에 포함된 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대해 동형 연산을 수행하는 단계를 포함하되,
    상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대한 상기 동형 연산은 상기 동형 연산에 대한 입력 값과 상기 입력 값에 대한 상기 동형 연산의 결과 값 간의 사전 설정된 맵핑 관계에 기초하여 수행되고,
    상기 사전 설정된 맵핑 관계에 기초한 상기 동형 연산을 위해, 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서 개별적으로 사용되는 라운드 키에 대한 제1 암호문이 상기 동형 연산의 수행 전에 미리 계산되고, 상기 동형 연산의 수행 시에 상기 공통 입력 데이터에 대한 제2 암호문이 계산되고,
    상기 사전 설정된 맵핑 관계에 대해 수행되는 (i) 상기 제1 암호문에 기초한 제1 블라인드 로테이션(blind rotation) 및 상기 제2 암호문에 기초한 제2 블라인드 로테이션에 기초하여, 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대한 상기 동형 연산의 결과 값이 계산되는 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 한번의 라운드 각각에서, 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서 개별적으로 사용되는 개별 입력 값이 더해져서 출력되는 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 블라인드 로테이션 및 상기 제2 블라인드 로테이션은, 상기 동형 연산의 입력 값이 암호화된 값인 경우, 상기 암호화된 값인 상기 동형 연산의 입력 값에 대한 복호화 없이, 상기 암호화된 값인 상기 동형 연산의 입력 값만큼 회전된 상기 사전 설정된 맵핑 관계에 기초하여, 상기 암호화된 값인 상기 동형 연산의 입력 값에 대응되는 암호화된 결과 값이 획득되도록 하는 연산인 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 한번의 라운드 각각에서 개별적으로 사용되는 라운드 키 각각은 라운드 키 업데이트 이전까지 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서 동일한 방법.
  5. 제1 항에 있어서.
    상기 공통 입력 데이터의 크기는 상기 데이터의 크기의 절반이 아닌 방법.
  6. 제1 항에 있어서.
    상기 클라이언트로부터, 상기 적어도 한번의 라운드에 기초한 암호화와 관련된, 동형 암호화된 비밀키를 수신하는 단계;
    상기 동형 암호화된 비밀키 및 상기 암호화 데이터에 대한 상기 동형 연산의 결과에 기초하여 상기 데이터의 동형 암호문을 획득하는 단계; 및
    상기 클라이언트로, 상기 데이터의 동형 암호문을 전송하는 단계를 더 포함하는 방법.
  7. 제1 항에 있어서.
    상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수는 상기 적어도 한번의 라운드 마다 랜덤하게 생성되는 방법.
  8. 통신 시스템에서 클라이언트에 의해 수행되는 방법에 있어서,
    서버로부터, 적어도 하나의 동기 신호를 수신하는 단계;
    상기 서버로부터, 제어 정보를 수신하는 단계;
    상기 서버로, 데이터에 대해 수행되는 적어도 한번의 라운드에 기초하여 암호화된 암호화 데이터를 전송하는 단계,
    상기 적어도 한번의 라운드 각각에서, (i) 상기 적어도 한번의 라운드에서 공통적으로 사용되는 공통 입력 데이터 및 (ii) 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서 개별적으로 사용되는 라운드 키가 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수에 입력되어 출력되고; 및
    상기 서버로부터, 상기 암호화 데이터에 포함된 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대한 동형 연산에 기초하여 획득된 상기 데이터의 동형 암호문을 수신하는 단계를 포함하되,
    상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대한 상기 동형 연산은 상기 동형 연산에 대한 입력 값과 상기 입력 값에 대한 상기 동형 연산의 결과 값 간의 사전 설정된 맵핑 관계에 기초하여 수행되고,
    상기 사전 설정된 맵핑 관계에 기초한 상기 동형 연산을 위해, 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서 개별적으로 사용되는 라운드 키에 대한 제1 암호문이 상기 동형 연산의 수행 전에 미리 계산되고, 상기 동형 연산의 수행 시에 상기 공통 입력 데이터에 대한 제2 암호문이 계산되고,
    상기 사전 설정된 맵핑 관계에 대해 수행되는 (i) 상기 제1 암호문에 기초한 제1 블라인드 로테이션(blind rotation) 및 상기 제2 암호문에 기초한 제2 블라인드 로테이션에 기초하여, 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대한 상기 동형 연산의 결과 값이 계산되는 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 적어도 한번의 라운드 각각에서, 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서 개별적으로 사용되는 개별 입력 값이 더해져서 출력되는 방법.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 블라인드 로테이션 및 상기 제2 블라인드 로테이션은, 상기 동형 연산의 입력 값이 암호화된 값인 경우, 상기 암호화된 값인 상기 동형 연산의 입력 값에 대한 복호화 없이, 상기 암호화된 값인 상기 동형 연산의 입력 값만큼 회전된 상기 사전 설정된 맵핑 관계에 기초하여, 상기 암호화된 값인 상기 동형 연산의 입력 값에 대응되는 암호화된 결과 값이 획득되도록 하는 연산인 방법.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 적어도 한번의 라운드 각각에서 개별적으로 사용되는 라운드 키 각각은 라운드 키 업데이트 이전까지 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서 동일한 방법.
  12. 제8 항에 있어서.
    상기 공통 입력 데이터의 크기는 상기 데이터의 크기의 절반이 아닌 방법.
  13. 제8 항에 있어서.
    상기 서버로, 상기 적어도 한번의 라운드에 기초한 암호화와 관련된, 동형 암호화된 비밀키를 전송하는 단계; 및
    상기 서버로부터, 상기 동형 암호화된 비밀키 및 상기 암호화 데이터에 대한 상기 동형 연산의 결과에 기초하여 획득된 상기 동형 암호문을 수신하는 단계를 더 포함하는 방법.
  14. 제8 항에 있어서.
    상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수는 상기 적어도 한번의 라운드 마다 랜덤하게 생성되는 방법.
  15. 통신 시스템에서 통신을 수행하는 서버에 있어서,
    무선 신호를 전송하기 위한 전송기(transmitter);
    무선 신호를 수신하기 위한 수신기(receiver);
    적어도 하나의 프로세서; 및
    상기 적어도 하나의 프로세서에 동작 가능하게 접속 가능하고, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 동작들을 수행하는 지시(instruction)들을 저장하는 적어도 하나의 컴퓨터 메모리를 포함하며,
    상기 동작들은,
    클라이언트로, 적어도 하나의 동기 신호를 전송하는 단계;
    상기 클라이언트로, 제어 정보를 전송하는 단계;
    상기 클라이언트로부터, 데이터에 대해 수행되는 적어도 한번의 라운드에 기초하여 암호화된 암호화 데이터를 수신하는 단계,
    상기 적어도 한번의 라운드 각각에서, (i) 상기 적어도 한번의 라운드에서 공통적으로 사용되는 공통 입력 데이터 및 (ii) 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서 개별적으로 사용되는 라운드 키가 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수에 입력되어 출력되고; 및
    상기 암호화 데이터에 포함된 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대해 동형 연산을 수행하는 단계를 포함하되,
    상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대한 상기 동형 연산은 상기 동형 연산에 대한 입력 값과 상기 입력 값에 대한 상기 동형 연산의 결과 값 간의 사전 설정된 맵핑 관계에 기초하여 수행되고,
    상기 사전 설정된 맵핑 관계에 기초한 상기 동형 연산을 위해, 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서 개별적으로 사용되는 라운드 키에 대한 제1 암호문이 상기 동형 연산의 수행 전에 미리 계산되고, 상기 동형 연산의 수행 시에 상기 공통 입력 데이터에 대한 제2 암호문이 계산되고,
    상기 사전 설정된 맵핑 관계에 대해 수행되는 (i) 상기 제1 암호문에 기초한 제1 블라인드 로테이션(blind rotation) 및 상기 제2 암호문에 기초한 제2 블라인드 로테이션에 기초하여, 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대한 상기 동형 연산의 결과 값이 계산되는 서버.
  16. 통신 시스템에서 통신을 수행하는 클라이언트에 있어서,
    무선 신호를 전송하기 위한 전송기(transmitter);
    무선 신호를 수신하기 위한 수신기(receiver);
    적어도 하나의 프로세서; 및
    상기 적어도 하나의 프로세서에 동작 가능하게 접속 가능하고, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 동작들을 수행하는 지시(instruction)들을 저장하는 적어도 하나의 컴퓨터 메모리를 포함하며,
    상기 동작들은,
    서버로부터, 적어도 하나의 동기 신호를 수신하는 단계;
    상기 서버로부터, 제어 정보를 수신하는 단계;
    상기 서버로, 데이터에 대해 수행되는 적어도 한번의 라운드에 기초하여 암호화된 암호화 데이터를 전송하는 단계,
    상기 적어도 한번의 라운드 각각에서, (i) 상기 적어도 한번의 라운드에서 공통적으로 사용되는 공통 입력 데이터 및 (ii) 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서 개별적으로 사용되는 라운드 키가 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수에 입력되어 출력되고; 및
    상기 서버로부터, 상기 암호화 데이터에 포함된 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대한 동형 연산에 기초하여 획득된 상기 데이터의 동형 암호문을 수신하는 단계를 포함하되,
    상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대한 상기 동형 연산은 상기 동형 연산에 대한 입력 값과 상기 입력 값에 대한 상기 동형 연산의 결과 값 간의 사전 설정된 맵핑 관계에 기초하여 수행되고,
    상기 사전 설정된 맵핑 관계에 기초한 상기 동형 연산을 위해, 상기 적어도 한번의 라운드 각각에서 개별적으로 사용되는 라운드 키에 대한 제1 암호문이 상기 동형 연산의 수행 전에 미리 계산되고, 상기 동형 연산의 수행 시에 상기 공통 입력 데이터에 대한 제2 암호문이 계산되고,
    상기 사전 설정된 맵핑 관계에 대해 수행되는 (i) 상기 제1 암호문에 기초한 제1 블라인드 로테이션(blind rotation) 및 상기 제2 암호문에 기초한 제2 블라인드 로테이션에 기초하여, 상기 적어도 한번의 라운드 각각의 라운드 함수의 출력 값에 대한 상기 동형 연산의 결과 값이 계산되는 클라이언트.
  17. 하나 이상의 명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(computer readable medium, CRM)에 있어서,
    하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 하나 이상의 명령어들은 송신단 수행하는 동작들을 포함하되,
    상기 동작들은,
    제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 따른 방법의 모든 단계를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
  18. 하나 이상의 명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(computer readable medium, CRM)에 있어서,
    하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능한 하나 이상의 명령어들은 송신단 수행하는 동작들을 포함하되,
    상기 동작들은,
    제8 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 따른 방법의 모든 단계를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
  19. 하나 이상의 메모리들 및 상기 하나 이상의 메모리들과 기능적으로 연결되어 있는 하나 이상의 프로세서들을 포함하는 장치에 있어서,
    상기 하나 이상의 프로세서들은 상기 장치가 수행하는 동작들을 실행시키되,
    상기 동작들은,
    제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 따른 방법의 모든 단계를 포함하는 하는 장치.
  20. 하나 이상의 메모리들 및 상기 하나 이상의 메모리들과 기능적으로 연결되어 있는 하나 이상의 프로세서들을 포함하는 장치에 있어서,
    상기 하나 이상의 프로세서들은 상기 장치가 수행하는 동작들을 실행시키되,
    상기 동작들은,
    제8 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 따른 방법의 모든 단계를 포함하는 치.
PCT/KR2023/008079 2023-06-13 2023-06-13 통신 시스템에서 동형 암호 기반의 통신 방법 및 이를 위한 장치 Ceased WO2024257903A1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2023/008079 WO2024257903A1 (ko) 2023-06-13 2023-06-13 통신 시스템에서 동형 암호 기반의 통신 방법 및 이를 위한 장치
KR1020267000271A KR20260032537A (ko) 2023-06-13 2023-06-13 통신 시스템에서 동형 암호 기반의 통신 방법 및 이를 위한 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2023/008079 WO2024257903A1 (ko) 2023-06-13 2023-06-13 통신 시스템에서 동형 암호 기반의 통신 방법 및 이를 위한 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024257903A1 true WO2024257903A1 (ko) 2024-12-19

Family

ID=93852286

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2023/008079 Ceased WO2024257903A1 (ko) 2023-06-13 2023-06-13 통신 시스템에서 동형 암호 기반의 통신 방법 및 이를 위한 장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20260032537A (ko)
WO (1) WO2024257903A1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220169930A (ko) * 2021-06-21 2022-12-28 고려대학교 산학협력단 동형암호에 기반한 시계열 데이터의 암호화 및 이산 푸리에 변환 방법
KR20230078510A (ko) * 2021-11-26 2023-06-02 삼성전자주식회사 동형 암호 연산 장치 및 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220169930A (ko) * 2021-06-21 2022-12-28 고려대학교 산학협력단 동형암호에 기반한 시계열 데이터의 암호화 및 이산 푸리에 변환 방법
KR20230078510A (ko) * 2021-11-26 2023-06-02 삼성전자주식회사 동형 암호 연산 장치 및 방법

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANDREY KIM ; YONGWOO LEE ; MAXIM DERYABIN ; JIEUN EOM ; RAKYONG CHOI: "LFHE: Fully Homomorphic Encryption with Bootstrapping Key Size Less than a Megabyte", IACR, INTERNATIONAL ASSOCIATION FOR CRYPTOLOGIC RESEARCH, vol. 20230526:110741, 26 May 2023 (2023-05-26), International Association for Cryptologic Research, pages 1 - 22, XP061078066 *
CHRISTOPH DOBRAUNIG ; LORENZO GRASSI ; LUKAS HELMINGER ; CHRISTIAN RECHBERGER ; MARKUS SCHOFNEGGER ; ROMAN WALCH: "Pasta: A Case for Hybrid Homomorphic Encryption", IACR, INTERNATIONAL ASSOCIATION FOR CRYPTOLOGIC RESEARCH, vol. 20210603:135802, 1 June 2021 (2021-06-01), International Association for Cryptologic Research , pages 1 - 42, XP061059550 *
JINCHEOL HA ; SEONGKWANG KIM ; BYEONGHAK LEE ; JOOYOUNG LEE ; MINCHEOL SON: "Rubato: Noisy Ciphers for Approximate Homomorphic Encryption (Full Version)", IACR, INTERNATIONAL ASSOCIATION FOR CRYPTOLOGIC RESEARCH, vol. 20220510:080623, 10 May 2022 (2022-05-10), International Association for Cryptologic Research, pages 1 - 38, XP061075206 *

Also Published As

Publication number Publication date
KR20260032537A (ko) 2026-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2023054777A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 시맨틱 데이터를 전송하는 방법 및 이를 위한 장치
WO2020204564A1 (ko) Pucch를 전송하는 방법 및 장치
WO2024225497A1 (ko) 통신 시스템에서 동형 암호 기반의 통신 방법 및 이를 위한 장치
WO2020130421A2 (en) Method and apparatus for performing dual header compression schemes in wireless communication system
WO2023003054A1 (ko) 양자 통신 시스템에서 양자 보안 직접 통신을 수행하기 위한 방법 및 이를 위한 장치
WO2022124606A1 (ko) 통신 시스템에서 양방향 양자 키 분배 절차의 순방향에서 전달되는 보조 정보를 이용하기 위한 방법 및 장치
WO2021230569A1 (ko) Nr v2x에서 자원 예약 방법 및 장치
WO2024210231A1 (ko) 통신 시스템에서 동형 암호 기반의 통신 방법 및 이를 위한 장치
WO2021261800A1 (ko) Nr v2x에서 자원 풀을 관리하는 방법 및 장치
WO2022080983A1 (ko) Pusch 반복을 위한 스크램블링
WO2021206500A1 (ko) Nr v2x에서 nr 모듈과 lte 모듈이 공존하는 단말의 사이드링크 통신 방법
WO2022092815A1 (ko) 통신 시스템에서 양자 키 분배를 위한 패러데이 회전 거울의 편광 왜곡을 보정하기 위한 방법 및 장치
WO2021029723A1 (ko) Nr v2x에서 s-ssb를 전송하는 방법 및 장치
WO2020141897A1 (en) Method and apparatus for delivering data unit based on execution time indicator in wireless communication system
WO2024071458A1 (ko) 양자 통신 시스템에서 기저 선택에 사전 공유키를 적용하여 사용자 인증을 수행하는 방법 및 이를 위한 장치
EP4591514A1 (en) Methods and apparatus for selecting a security profile in a wireless communication systems
WO2021177578A1 (ko) 무선통신시스템에서 ue가 전 이중 통신과 관련된 자원을 할당 받는 방법 방법 및 이를 위한 장치
WO2023095933A1 (ko) 통신 시스템에서 편광 및 위상 정보 기반의 고차원 양자 상태를 이용하여 양자 안전 직접 통신을 수행하기 위한 방법 및 장치
WO2024257903A1 (ko) 통신 시스템에서 동형 암호 기반의 통신 방법 및 이를 위한 장치
WO2022005220A1 (ko) Nr v2x에서 무선 통신을 위한 자원을 결정하는 방법 및 장치
WO2021091297A1 (ko) Nr v2x에서 s-ssb와 관련된 슬롯 정보를 획득하는 방법 및 장치
WO2024147390A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 다자간 통신을 수행하기 위한 방법 및 이를 위한 장치
WO2024063524A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 온라인 학습을 수행하기 위한 장치 및 방법
WO2016076594A1 (ko) 중계기 지원 무선 통신 시스템에서 캐싱 메모리를 이용한 데이터 송수신 방법 및 장치
WO2023033203A1 (ko) 무선 통신 시스템에서 연합 학습을 수행하기 위한 방법 및 이를 위한 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23941687

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE