프라이버시 컴퓨팅 영웅전
글: 사중
（일）『구음진경』이 불러온 피의 사건
북송 시대 천재 황상은 상하 두 권의 『구음진경』을 지었다.
이 책에는 최고 수준의 무학 원리가 담겨 있어 익히면 천하무적의 경지에 이를 수 있다고 전해진다.
남송 시대, 오랫동안 잊혀졌던 『구음진경』이 다시 세상에 나타나 무림에 큰 분쟁을 일으켰다. 각 문파는 민생의 피해를 막기 위해 '화산론검'을 열어 최후의 승자가 진경을 합법적으로 소유하기로 결정했다.
결과 전진파 왕중양이 넷을 물리치고 오절 중에서 정상을 차지하며 진경을 얻었다. 그러나 그는 책을 숨겨두고 스스로는 물론 제자들에게도 익히게 하지 않았으며, 죽기 직전 비로소 동문 주백통에게 두 권의 『구음진경』을 맡겼다.
장난꾸러기 노완동 주백통은 상하권을 따로 감추기로 했지만 장난감에 빠져 실수를 범했고, 동사 황약사는 계략을 써 하권을 속여 가져갔다.
하지만 『구음진경』의 설정은 매우 까다롭다. 반드시 전부를 익혀야 하며, 절반만 익히면 심마심경에 빠질 수밖에 없다.
이제 상하권이 서로 멀리 떨어져 누구도 제대로 익힐 수 없게 되었다.
대반역자 서독 오양봉은 항상 『구음진경』과 무림 패권을 탐내고 있었기에 진경이 갈라진 것을 보고 기쁨에 겨워 코에서 거품까지 내뿜었다.
그는 매일 인터넷에서 온갖 사문의 무공비급을 수집해 본격적인 공력을 키웠고, 이미 모든 무림호걸들을 압도할 지경에 이르렀다. 이대로라면 곧 주백통과 황약사를 제압하고 상하권을 모두 모아 인생의 정점에 오를 것도 시간문제였다.
주백통은 더 이상 참지 못하고 도화도로 가 황약사를 찾아가 말했다. "이대로 가다가는 무림 전체가 오양봉에게 몰살당할 것입니다. 제가 『구음진경』을 익히겠습니다. 하권을 돌려주세요."
황약사는 답했다. "내가 실력으로 속여 얻은 것이니 왜 돌려줘야 하나? 대신 상권을 나에게 줘서 내가 먼저 익힌 후 오양봉을 처리해주겠다."
주백통은 버럭 소리쳤다. "쯧쯧, 너 같은 늙은이가 너무 교활하구나! 또 나를 속이려 드는구나!"
서로 입장이 맞서며 천하가 위태로운 상태에 놓였다.
그래서 결국 둘이 마주앉아 우호적으로 협상한 결과, 자신들이 익히는 대신 성실한 중개인 곽정을 찾아 함께 익히도록 하고, 그가 성공하면 천하를 지키게 하기로 했다.
즉시 실행에 옮겨 밤새 곽정을 불러와 의논하자, 곽정은 어리바리하게 말했다. "두 분 대협의 신뢰에 깊이 감사드립니다! 작은 신이 목숨을 걸고라도 임무를 완수하겠습니다!"
"하하하하하, 잠깐만!"
이때 한쪽 구석에서 한 사람이 모습을 드러냈다. 바로 대리 단씨의 전인 남제 단지흥이었다.
그는 수염을 만지며 느긋하게 말했다. "너희들이 모르는가? 『구음진경』 상권의 가장 중요한 장인 『총강』은 범문(梵文)으로 쓰여 있는데, 너희들 세 사람은 초등학교도 못 졸업했으니 어떻게 알겠는가?"
노완동과 황노사가 당황했고, 곽정도 창피해서 고개를 들지 못했다.
단지흥은 가슴에서 수첩을 꺼내며 말했다. "저는 운 좋게 대학 때 소수 언어를 전공했고, 항상 범문 사전을 소지하고 다녀 번역을 도울 수 있습니다."
노완동과 황노사가 손을 내밀며 말했다. "그럼 얼른 가져와 봐!"
단지흥은 재빨리 두 발짝 뒤로 물러서며 말했다. "법치 사회에서 함부로 움직이지 마세요! 당신들의 『구음진경』을 저에게 보여주지 않는다면, 제 사전도 여러분께 보여줄 수 없습니다! 만약 볼 거라면 곽정 혼자만 볼 수 있습니다."
"좋습니다!" 드디어 모두 동의했다.
于是，问题进入了技术层面——上下两卷《九阴真经》+《字典》，要怎么给郭靖练？
그들은 바닥에 앉아 풀잎으로 "흐름도"를 그리기 시작했다.
众所周之 곽정은 성실한 아이였고, 시키는 대로 하는 순수한 중개인이었기 때문에 그가 배신할 가능성은 고려하지 않았다.
하지만 황약사는 금세 문제점을 발견했다. 만약 세 권의 책을 곽정에게 직접 넘긴다면, 우리가 옆에서 지켜보면서 그의 연무 동작을 통해 『구음진경』의 내용 전체를 역추적할 수 있을 것이다. 이렇게 되면 원본 "경문"이 유출되는 것이 아니겠는가? 안 된다!
주백통이 말했다. "그럼 쉬워. '보는 것'이 문제가 되면 그냥 '보지 않으면' 되잖아. 곽정이 연무하는 동안 우리는 어디서 술이나 마시러 가면 돼."
단지흥이 말했다. "그것도 안 됩니다. 대반역자 오양봉이 근처에 있는데 우리가 방금 떠났는데 그가 날아와서 곽정을 걷어차고 세 권의 책을 모두 훔쳐갈 수도 있잖아요?"
맞는 말이다... 세 사람은 다시 고통스러운 침묵에 빠졌고, 곽정만 옆에서 즐겁게 나비를 쫓았다.
이때 안경을 쓴 채 험악한 미소를 띤 한 행인이 스쳐가며 냉소했다. "흐음, 해결되지 않는 문제는 과학에 맡겨야지!"
세 사람이 고개를 들어 물었다. "대협은 누구십니까?"
행인: "나는 사·억만 겁쟁이·중이라네. 900년 후에서 돌아왔다네. 너희가 겪는 이 문제는 우리 시대에 '프라이버시 컴퓨팅(Privacy Computing)'이라고 부르며, 미래의 과학자들은 이미 여러 가지 방법을 개발해 놓았지. 내 전기 자동차가 곁에 있으니 한번 따라와 보겠나?"
무림의 종사자들은 서로 눈을 마주쳤다. 이놈은 대체 누구야? 게다가 너 차 배터리 충분해?
결국 생각해낼 방법이 없자, 죽은 말을 살린다는 심정으로 모두 차 안에 탔다.
사·억만 겁쟁이·중이 소리쳤다. "안전벨트 매라! 이제 질주한다! 와아아아아!"
（이）프라이버시 컴퓨팅의 "문파 갈등"
사대협이 전봇대에 기대어 산오십 분간 토한 후 겨우 숨을 돌리며 물었다. "겁쟁이 대협, 여기는 대체 어디입니까?"
"여러분은 모르겠지만, 900년 후 사람들은 서기를 사용합니다. 지금은 2023년입니다. 2023년 현재, 프라이버시 컴퓨팅 분야의 고수들이 수도 임안, 즉 지금은 수도가 아닌 항저우에 모여 있습니다. 그들의 무림 문파 이름은 '아마그룹'입니다." 겁쟁이가 말했다.
"오오, 많은 사람들이 모여 불씨를 지피면 큰 불이 되고, 수많은 개미가 모여 코끼리를 갉아먹는다는 의미로, 뜻이 참 고상하군!" 황약사가 엄지를 추켜세웠다.
아마그룹의 프라이버시 컴퓨팅 담당자 위타오는 방문객들을 회의실로 맞이했다.
세상의 좋은 차는 아마 다들 드셔보셨겠지만, 여러분 앞에 있는 것은 콜라라는 현대의 명품입니다. 저는 매일 마십니다.
콜라를 마시며 제가 이 세상의 난제와 여러분의 『구음진경』 사이의 관계를 설명해드리겠습니다.
위타오가 말했다.
2023년, 세상은 여전히 많은 강도들이 존재한다. 하지만 그들은 더 이상 공개적으로 집을 터는 짓은 하지 않고, 기술을 활용해 사기를 치는 방식으로 돈을 뺏는다. 예를 들어 알리페이나 은행 계좌의 돈을 피해자가 자신도 모르게 송금하게 만든다.
알리페이 운영자인 아마그룹은 이에 시달리며 천하 영웅들을 모아 일련의 '리스크 관리 시스템(Risk Control System)'을 개발했다. 빅데이터를 통해 어떤 송금이 피해자가 '멍청한 상태'에서 진행된 것인지 판단하고, 위험이 있다면 즉시 차단한다. (참고: 『알리페이와 장삼의 10년 전쟁』)
마찬가지로 다른 은행 및 금융기관들도 자체 데이터로 리스크 관리 시스템을 구축했다.
문제는 다양한 금융기관들이 각각 다른 데이터를 가지고 있다는 점이다.
같은 A계좌에서 B계좌로의 송금이라도 알리페이의 데이터로는 사기임을 알고 거부해야 하지만, "얕은 검은색 은행"은 그런 데이터가 없어 위험이 없다고 판단하여 송금을 허용한다. 반대로 "얕은 검은색 은행"이 위험하다고 아는 송금은 "얕은 노란색 은행"은 모르는 경우도 생긴다.
결국 사기꾼들은 이런 틈새를 파고들어 피해자가 여러 채널을 시도하다가, 어느 은행이 리스크 데이터를 갖고 있지 않아 거래를 차단하지 않으면 사기 성공이다.
끊임없이 사기를 치는 악당들에 대응하는 최선의 방법은 무엇일까?
당연히 알리페이와 A, B, C, D 은행의 데이터를 통합해 계산하는 것이다. 그렇게 되면 모두가 최강의 방어갑옷을 입은 것과 같다.
하지만 현실 세계는 복잡하다.
개인정보 보호 법률과 기업의 이익 때문에 각 금융기관은 원본 데이터를 다른 기관에 제공할 수 없지만, 동시에 이 데이터 통합 계산을 통한 '리스크 관리 능력'은 누리고 싶어 한다. 매우 곤란한 상황이다.
여기서 위타오는 말을 멈추고 모두를 바라보았다.
"아, 이해했습니다!" 황약사가 갑자기 깨달았다. "위 대협, 말씀하신 '데이터'가 바로 우리 『구음진경』의 '경문'과 같지 않습니까? 제가, 주 형님, 단 형님이 상하권과 사전을 곽정에게 주어 학습시키는 것이 바로 '연합 계산'을 하려는 것이고, 우리는 각자의 '경문'이 다른 사람에게 들키는 것을 원치 않아 자신의 '데이터 프라이버시'를 지키려는 것이 아닙니까?"
위타오가 고개를 끄덕였다.
"말이 길었는데, 프라이버시를 보호하면서도 연합 계산을 할 수 있는 이 '프라이버시 컴퓨팅' 무공은 대체 어떻게 익히는 겁니까?" 주백통이 조급해졌다.
"대협 걱정 마십시오. 프라이버시 컴퓨팅은 단지 일반적인 용어일 뿐입니다." 위타오가 말했다. "여러분 무림에도 무당파, 전진파, 고무파가 있듯이, 프라이버시 컴퓨팅에도 다양한 기술 계열이 있습니다. 그리고 아마그룹은 이 모든 계열을 연구하고 있습니다. 그 차이를 이해하시기 위해 제가 좀 더 설명드리겠습니다."
"잠깐만요, 위타오 대협의 설명은 필요 없습니다. 제가 대신 설명드리겠습니다." 말한 사람은 바로 사·억만 겁쟁이·중이었다.
"좋소!" 모두가 박수를 쳤다.
"여러분, 당신들은 사람을 믿습니까, 하늘을 믿습니까?" 그가 물었다.
"사람을 믿는다는 건 무슨 말이고, 하늘을 믿는다는 건 무슨 말입니까?" 무림 고수들이 동시에 물었다.
사·억만 겁쟁이·중은 백보드 앞으로 달려가 커다랗게 세 글자를 썼다 —— "신뢰의 근원".
신뢰의 근원은 마치 '뿌리'와 같다. 나무가 아무리 높아도 결국 뿌리에서 영양을 흡수한다. 프라이버시 컴퓨팅도 마찬가지로 반드시 '믿을 수 있는 기반'이 필요하다.
그리고 신뢰의 근원에 따라 프라이버시 컴퓨팅은 두 계열로 나눌 수 있다:
계열 일, 당신의 "신뢰의 근원"이 사람에 있다.
이 유형의 프라이버시 컴퓨팅은 신뢰할 수 있는 장인을 선정해 견고한 "안전한 공간(Secure Room)"을 만들게 하고, 열쇠는 장인만 소지하며 누구에게도 주지 않는다.
황, 주, 단 세 대협은 각자의 『구음진경』과 『범문 사전』을 이 방 안에 넣어 계산한다. 장인은 입구를 지키며 데이터는 들어가기만 하고 나오지는 못하게 하며, 오직 최종 결과물인 —— 무공을 익힌 곽정만이 방 밖으로 나올 수 있다.
물론 데이터의 경우 이 '방'은 실제 방이 아니라 일반적으로 신뢰할 수 있는 칩, 즉 TEE (Trusted Execution Environment, 신뢰할 수 있는 실행 환경)를 말한다.
계열 이, 당신의 "신뢰의 근원"은 하늘, 즉 이 우주의 기본 법칙인 수학에 있다.
"하늘을 믿는" 계열의 무공은 많고, 세부적으로는 "연합학습(Federated Learning)"과 "다자간 안전 계산(Multi-Party Computation)"으로 나뉜다.
이 유형의 프라이버시 컴퓨팅이 개인정보를 보호할 수 있는 이유는 정교한 수학 원리를 따르기 때문이다.
예를 들어 "다자간 안전 계산"을 살펴보자.
각 대협은 손에 든 『구음진경』을 페이지별로 분해해 규정된 절차에 따라 암호화하고 전송한다.
그러면 신기한 현상이 나타난다. 곽정의 무공 수행 모습은 매우 이상해지고, 참여하는 계산자들인 각 대협이全过程를 똑똑히 지켜봐도 원본 데이터를 역추적할 수 없다.
비록 과정은 이상해 보이지만, 결국 무공은 정확하게 익혀진다.
이렇게 되면 특별한 "안전한 공간"이 필요 없어 훤한 대낮에도 무공을 익힐 수 있다.
위 세 가지: "사람을 믿는" TEE, "하늘을 믿는" 연합학습, 다자간 안전 계산이 현재 가장 유행하는 프라이버시 컴퓨팅 방법이다.
사·억만 겁쟁이·중이 요약했다.
"우리 무림 각 문파가 서로 인정하지 않고 자신이 천하제일이라 주장하듯이, 프라이버시 컴퓨팅의 각 문파도 서로 경쟁합니까?" 단지흥이 물었다.
"음... 그렇다고 볼 수 있죠." 사·억만 겁쟁이·중이 말했다.
"내가 보기엔 '사람을 믿는 것'보다 '하늘을 믿는 것'이 낫지. 사람 마음은 어찌 알겠어요? 내 『구음진경』도 누군가에게 속아서 빼앗기지 않았습니까?" 주백통이 황약사를 힐끔 쳐다보며 말했다.
"일을 말할 땐 일만 말하고 암시하지 마라..." 황약사가 눈을 굴렸다.
"자, 대협들 감정적으로 결론 내리지 마십시오. 사람을 믿는 것과 하늘을 믿는 것 모두 장단점이 있으니 잘 따져봐야 합니다." 위타오가 모두를 진정시키며 말했다. "무공을 익히는 분들은 섬세한 부분의 묘미를 중요시한다는 걸 압니다. 먼 길 왔으니 프라이버시 컴퓨팅의 자세한 메커니즘을 더 알아보고, 『구음진경』을 익히는 데 가장 적합한 방안을 선택하는 것이 어떨까요?"
"자세히 알려주십시오!" 무림 고수들이 일제히 외쳤다.
위타오가 크게 웃으며 말했다. "좋습니다! 아마그룹에는 인재가 많으니 직접 설명하도록 하겠습니다!"
（삼）"의복협"
선사가 사대협 앞에 앉아 활짝 웃고 있었다.
설명하자면, 그는 아마그룹에서 가장 초기에 프라이버시 컴퓨팅에 접한 선구자 중 한 명이다.
2017년, 선사가 아마그룹에 합류했다. 당시 세상에는 아직 '프라이버시 컴퓨팅'이라는 이름조차 없었다. 다만 데이터가 점점 많아지고, 향후 다양한 기관 간에 대규모로 유통될 것이며, 그대로 데이터를 벌거벗겨서 내보낸다면 마치 사람이 하체를 드러내고 거리를 걷는 것처럼 문명 사회답지 않다는 느낌이 들었다.
그래서 모두는 기술을 연구해 데이터에게 "의복"을 입히기로 했다. 수치심을 덮어줄 뿐 아니라 보온 효과도 있다.
의복을 디자인하려면 먼저 '모델'이 필요하다. 하지만 당시 대부분의 회사 데이터는 자기 회사 안에 머물러 외부와 교류할 필요가 없었기 때문에 옷을 입을지 말지는 중요하지 않았다.
그래서 이 '의복협'들은 매일 논문만 보며 상상 속에서 의복 디자인을 고민해야 했다.
그로부터 반년 후, 마침내 기회가 왔다.
한 금융기관이 처음으로 시도해보려 했다. 아마그룹과 공동 데이터 계산을 통해 대출 리스크를 통제하는 것이 목적이다.
선사 일행은 기뻐하며 기술 선택에 착수했다. 하지만 그들이 처음 선택한 기술은 오늘날 기준으로 보면 다소 초보적이었으며, "행렬 변환(Matrix Transformation)"이라고 불렸다.
행렬 변환의 수학적 작업 중 일부는 "고차원 데이터"를 "저차원 데이터"로 압축하는 것이다.
가장 간단한 예를 들어보자.
원본 데이터가 다음과 같다고 하자. 반에 네 명의 학생이 있다. 샤오후홍, 여자, 4세; 샤오훼이화, 여자, 5세; 샤오리리, 여자, 6세; 샤오밍밍, 남자, 7세.
간단한 행렬 변환을 통해 다음과 같이 투영할 수 있다. 반에 네 명의 학생이 있으며, 여학생 3명, 남학생 1명, 1~5세 2명, 6~10세 2명.
이렇게 하면 원본 데이터의 통계적 특성은 유지하면서도 민감 정보는 어느 정도 제거된다.
3D 마리오를 2D로 납작하게 눌러서 찍는 것과 같다.
"하지만 변환된 데이터는 이전보다 정밀도가 떨어지는 것 같지 않습니까?" 황약사가 손을 들며 질문했다.
"맞습니다. 개인정보는 보호되지만 데이터가 모호해집니다. 리스크 관리 효과는 약간 향상되지만, 우아하지도 않고 완벽하지도 않으며, 수학적 암호화가 없어 보안성도 높지 않습니다. 그래서 '프라이버시 컴퓨팅'의 원형이라고 할 수 있죠." 선사가 말했다.
하지만 세상 모든 일은 시작이 가장 어렵다. 첫 번째 사과를 먹은 순간 아담과 하와는 자신들이 벌거벗었다는 것을 깨닫고, 이후 문명의 발전은 파도처럼 거침없이 전진한다.
2018년, 아마그룹과 또 다른 금융기관이 협력하게 되었고, 이번에는 양측 모두 높은 요구를 했다.树叶로 가리는 정도로는 옷을 입은 것으로 인정되지 않는다. 따라서 "의복협"들은 우아하면서도(그리 어렵지 않은) 실현 가능한 방안을 선택해야 했다.
두 갈림길이 나타났다. 왼쪽은 "연합학습", 오른쪽은 "TEE".
"연합학습"이란 무엇인가?
간단히 말해, 두 그룹 데이터의 "연합 계산"이 총 10단계라고 가정하면, 각 단계 계산마다 "중간 데이터"가 생성된다.
가장 간단한 "연합학습"은 계산에 참여하는 각자가 먼저 자기 집에서 몇 단계를 계산한 후, 변형된 "중간 데이터"를 모아 나머지 단계를 진행하는 것이다.
생각해보라. 중간 데이터는 원본 데이터가 아니므로 자연스럽게 보안 효과가 있다!
이는 마치 각 대협이 손에 든 『구음진경』을 먼저 이해한 후, 『구음진경 요약판』으로 베껴쓰기한 다음 곽정에게 주어 학습시키는 것과 같다.
하지만 문제가 있다. 이러한 "요약"(중간 데이터)이 엄격한 암호학적 증명 없이 이루어지면 정보 유출을 완전히 막을 수 없다.
즉, 황약사가 무학적 박식함이 깊다면 "중간 데이터"를 통해 주백통의 『구음진경』 원문을 역추적할 가능성이 있다(적어도 원문의 일부 정보는).
이런 일부는 드러났지만 완전히 드러나지는 않은 "슈뢰딩거적" 상태를 "정보 엔트로피 유출"이라고 부른다.
당시 "의복협"들은 철저히 검토했지만, "연합학습"은 간단하고 쉽게 구현할 수 있지만, 마치 바지에 구멍이 조금 뚫려 살이 비치는 것 같아 마음이 편치 않았다.
기술이 나쁘다는 말은 아니지만, 보안 등급이 매우 높은 금융 데이터 계산에는 아직 보완이 필요하다.
그래서 그들은 더 우아한 기술 방안인 —— TEE(신뢰할 수 있는 실행 환경)를 선택했다.
그럼 이 "신뢰할 수 있는 실행 환경"은 어떻게 작동할까?
구체적으로 세 단계로 나뉜다.
첫째, 신뢰할 수 있는 장인을 찾아 견고한 "안전한 공간"을 건설하게 한다.
실제로 이 장인은 Intel이며, 그의 안전한 공간은 Intel 칩에 격리 영역을 만들어 SGX(Software Guard Extensions, 소프트웨어 보호 확장)라고 부른다.
아래 그림과 같다.
TechFlow 공식 커뮤니티에 오신 것을 환영합니다
Telegram 구독 그룹:https://t.me/TechFlowDaily
트위터 공식 계정:https://x.com/TechFlowPost
트위터 영어 계정:https://x.com/BlockFlow_News
