초록 ▼

□ 연구개요
본 지속 과제의 목표는 점점 고도화되는 형태의 공격들이 발생하는 환경에서 다양한 스마트 기기들이 안전하게 자신의 연산을 수행할 수 있는 환경을 HW/SW 설계를 통해 구축하는 것이다. 지난 1단계 연구에서 우리는 보안 모니터링에 필요한 호스트 CPU 의 실행 정보를 신뢰할 수 있는 방법으로 추출하고 보안 모니터를 SoC에 집적하여 고속으로 보안 문제를 탐지할 수 있는 시스템을 설계하고, 이를 위한 전용 프로세서와 주변 가속 HW IP, Privileged SW 계층 기반 실행 환경 및 모니터 구동용 코드 생성을 위

□ 연구개요
본 지속 과제의 목표는 점점 고도화되는 형태의 공격들이 발생하는 환경에서 다양한 스마트 기기들이 안전하게 자신의 연산을 수행할 수 있는 환경을 HW/SW 설계를 통해 구축하는 것이다. 지난 1단계 연구에서 우리는 보안 모니터링에 필요한 호스트 CPU 의 실행 정보를 신뢰할 수 있는 방법으로 추출하고 보안 모니터를 SoC에 집적하여 고속으로 보안 문제를 탐지할 수 있는 시스템을 설계하고, 이를 위한 전용 프로세서와 주변 가속 HW IP, Privileged SW 계층 기반 실행 환경 및 모니터 구동용 코드 생성을 위한 컴파일러 기법을 개발하였다. 이를 바탕으로 본 과제에서는 1단계 연구를 두 가지 방향에서 확장하려고 한다. 첫 번째로는 보안에 민감한 코드를 안전하게 수행할 수 있는 TEE (Trusted Execution Environment) 구축 및 이를 활용하기 위한 코드 분석 및 생성 기법을 개발할 것이다. 두 번째로는 1단계 연구에서 개발된 실행 정보 추출 기술을 기반으로 호스트 내부 정보 중 공격으로 의심되는 비정상적인 실행 패턴을 탐지하여 실시간으로 공격을 탐지하는 딥러닝 기술 기반의 지능형 보안 HW/SW 플랫폼을 제안하고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
TEE를 지원하는 안전 실행 HW 플랫폼 설계를 위해 다양한 상용 아키텍처에 보조 프로세서로서 FPGA를 결합하여 다양한 보안 HW 모듈을 개발하였고, 특히 재구성 가능한 HW TEE와 Intel SGX를 위한 안전한 스토리지를 설계하는 좋은 성과를 내었다. TEE를 위한 코드 자동 분리 기술 연구에 대해서는 다양한 컴파일러 기반 분석 기법을 연구하여 안전하게 코드를 분리할 수 있는 기술을 개발하였다. TEE 내부 코드 무결성 보장을 위해 Hypervisor 기반 기법과 Intra-level Isolation 기법 모두에 대해 큰 의미를 가지는 연구결과를 도출할 수 있었다. 보안 딥러닝 알고리즘 연구에 대해서는 머신 러닝부터 시작하여 더 복잡한 보안 모델에 대한 연구를 진행하였고, 성공적으로 네트워크 침입을 실시간으로 탐지하는 모델을 개발하는 데에 성공하였다. 그리고 NNRA 아키텍처 및 컴파일러 연구를 통해 GPGPU나 SIMD를 효율적으로 맵핑하여 효율적으로 보안 딥러닝 연산을 수행할 수 있게 되었다. 본 과제를 통해 개발한 기술들을 활용하여 최종 보안 시스템 프로토타입을 성공적으로 구현하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
기술적, 산업적 측면에서 살펴보면 다수의 기업들이 있기 때문에 본 과제의 결과물을 국내 기술로 상용화할 수 있으며, 시스템 보안 강화가 필요한 공공기관 및 민간 기업들의 요구도 만족시킬 수 있을 것이다. 본 기술에 대한 지적 재산권을 선점하여 국내 업계의 성장을 도모할 수 있다.
학문적 측면에서는 우리의 연구는 시스템 보안 향상을 위한 다양한 HW IP 및 이를 효율적으로 운용하기 위한 SW 기술 및 AI 기술을 연구한다. 이를 위해 관련 연구 분야에 새로운 플랫폼과 연구 방향을 제시할 수 있다. 또한 HW 설계 기술, 컴파일러 및 딥러닝과 같은 SW 기술 등 다양한 분야의 기술들을 접목해야 한다. 따라서 새로운 차원의 보안 문제 해결책들을 제시할 수 있을 것이다.
국가 경쟁력 측면에서 살펴보면 국내 보안 기술 수준은 높지 않은데, 본 연구를 통해 국산 HW보안 기술 뿐만 아니라 SW 역량 강화에 기여할 것이며, 국방 보안에 대한 미래 기술을 선도하여 방위산업 선진국 대열에 오를 수 있는 토대가 마련될 수 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구의 필요성 ... 4
• 나. 연구 목표 및 범위 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 가. TEE를 지원하는 안전 실행 HW 플랫폼 설계 ... 6
• 나. TEE를 위한 코드 자동 분리 기술 연구 ... 10
• 다. TEE 내부 코드 무결성 보장 및 동일 계층 격리 기술 연구 ... 12
• 라. 보안 딥러닝 알고리즘 연구 ... 14
• 마. NNRA 아키텍처 및 컴파일러 연구 (모바일, 서버) ... 16
• 바. 최종 보안 시스템 프로토타입 구현 ... 17
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 19
• 5. 연구성과 ... 21
• 대표적 연구실적 ... 30
• 끝페이지 ... 46