초록 ▼

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
■ 엣지 클라우드 데이터센터용 100Gbps급 서버 네트워킹 가속화 기술 개발
- 100Gbps급 서버 네트워킹 가속화 플로우 처리 기술 및 SmartNIC 개발
- 미탐지 보안 위협 검출을 위한 AI기반 DPI 학습 엔진 개발
ㅇ 대상 기술의 개요
- AI/빅데이터, IoT, 가상화/클라우드, 5G 시장의 급격한 성장으로 인하여, 전세계적으로 폭증하고 있는 데이터 트래픽을 고속으로 처리할 수 있는 100Gbps급 서버 네트워킹 가속화 플로우 처리 기술을 개발하고,

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
■ 엣지 클라우드 데이터센터용 100Gbps급 서버 네트워킹 가속화 기술 개발
- 100Gbps급 서버 네트워킹 가속화 플로우 처리 기술 및 SmartNIC 개발
- 미탐지 보안 위협 검출을 위한 AI기반 DPI 학습 엔진 개발
ㅇ 대상 기술의 개요
- AI/빅데이터, IoT, 가상화/클라우드, 5G 시장의 급격한 성장으로 인하여, 전세계적으로 폭증하고 있는 데이터 트래픽을 고속으로 처리할 수 있는 100Gbps급 서버 네트워킹 가속화 플로우 처리 기술을 개발하고, 이를 적용한 SmartNIC 개발을 통해 급성장중인 엣지 클라우드 데이터센터에서 서비스를 제공하는 서버들의 고효율(CPU사용률 극대화)을 제공하고자 하며, 대용량 네트워크 트래픽의 수집 및 DPI 분석을 통해 미탐지된 채로 침투하여 활동하고 있는 네트워크 보안 위협에 대응할 수 있는 AI기반 DPI 학습 엔진기술을 개발하고자 함

전체 내용
ㅇ End Product
- 100Gbps급 서버 네트워킹 가속화 SW(모듈탑재형SW)
- 100Gbps급 SmartNIC HW(모듈)
- AI기반 DPI 학습 엔진 SW(서버탑재형 SW)
ㅇ 주요 기능 및 성능
- 기존 네트워킹 가속화 기술보다 Low Latency 제공 및 서버 가용 자원 확보 가능
. Flow-based vSwitch : Flow Switching 기능을 NIC로 Offload
. Network Interface API를 통한 Kernel Bypass
. VM 필요없이 응용 프로그램에 인터페이스 제공
- DPI를 통해 네트워크 프로토콜별로 특화된 요소 정보를 추출하여 학습함으로써 신종 미탐지 보안 위협에 능동적으로 대응할 수 있는 AI 기반 보안 위협 검출 및 학습 엔진 제공
ㅇ 주요 목표 성능치
- 서버 코어사용수 : 기존 DPDK 대비 사용 코어 수 감소(- Throughput(SmartNIC에서 처리가능한 최대 트래픽 처리용량) : 100Gbps
- Latency(SmartNIC이 스위칭 동작을 했을 때의 지연시간) : avr.20~38 μsec
- 핵심 네트워크 프로토콜 수(위협 학습을 위해 분석하는 네트워크 프로토콜 수) : 30종 이상
- 이상행위 탐지 모델 수 : 5종

1년차
(2단계)
목표
ㅇ 주관기관 : 서버 네트워킹 가속화 플로우 처리 기술 개발 및 기능 검증, 100Gbps급 서버 네트워킹 가속화 플로우 처리 기술 및 SmartNIC 시작품 개발
ㅇ 공동연구개발기관 : 미탐지 보안 위협 검출을 위한 AI기반 DPI 학습 엔진을 위한 요소 기술 개발
내용
ㅇ 주관기관
- 플로우 기반 패킷 스위칭 프로그램 개발
. 플로우 기반 패킷 스위칭 기능 개발 및 플로우 스위칭 정책 설정 기능 개발
- 20Gbps급 SmartNIC 기반 플로우 스위칭 프로그램 기능 검증
. 플로우 기반 패킷 스위칭 기능 검증 및 플로우 스위칭 정책 설정 기능 검증
- 100Gbps급 SmartNIC 시작품 개발
ㅇ 공동연구개발기관
- 패킷 컬렉터 : 네트워크 트래픽 분석 오버헤드 감소를 위한 패킷 선별 SW 모듈 개발
. 100Gbps급 패킷 캡쳐 인터페이스 모듈 개발
. 고속 네트워크 메타 데이터(플로우/세션) 생성 모듈 개발
. 플로우/세션 기반 초기 N 패킷 추출 모듈 개발
- 트래픽 저장 : 네트워크 트래픽 저장 및 검색 SW 모듈 개발
. 패킷/플로우/세션 연관 저장 기술 개발
. No-indexing 기반 Drill-down 고속 패킷 검색 기술 개발
- DPI 엔진 프레임워크 : 프로토콜별 메타 데이터 추출을 위한 DPI 기반 SW 모듈 프레임워크 개발
. 네트워크 학습을 위한 상위 10종의 프로토콜 선별
. 상위 10종의 프로토콜 검출을 위한 시그너처 개발
. 상위 10종의 프로토콜 메타 데이터 추출 기술 개발

2년차
(2단계)
목표
ㅇ 주관기관 : 서버 네트워킹 가속화 플로우 처리 기술 개발, 100Gbps급 서버 네트워킹 가속화 플로우 처리 SmartNIC 시제품 개발
ㅇ 공동연구개발기관 : AI기반 DPI 학습 엔진 시제품 개발
내용
ㅇ 주관기관
- 플로우 기반 패킷 스위칭 프로그램 개발
. 플로우 기반 패킷 스위칭 기능 개발 및 플로우 스위칭 정책 설정 기능, 플로우 통계 정보 관리 기능 개발
- 서버 가속화 패킷 커널 바이패스 PCIe 드라이버 개발
. 커널 바이패스 기능 및 PCIe 송수신 기능 개발
- 서버 가속화 네트워크 인터페이스 API 개발
. 서버 패킷 수신/송신 API 개발
- 시험용 호스트 Read/Write loopback 테스트 프로그램 개발
- 100Gbps급 SmartNIC 시제품 개발
ㅇ 공동연구개발기관
- DPI 엔진 고도화 : 프로토콜별 메타 데이터 추출을 위한 DPI 기반 SW 모듈 개발
. 네트워크 학습을 위한 차상위 20종의 프로토콜 선별
. 차상위 20종의 프로토콜 검출을 위한 시그너처 개발
. 차상위 20종의 프로토콜 메타 데이터 추출 기술 개발
- 기계 학습 엔진 : 네트워크 메타 데이터 기반의 학습 및 패턴 분석 SW 모듈 개발
. 네트워크 메타 데이터 학습 엔진 기술 개발
. 이상행위 패턴 분석 기술 개발
- AI기반 DPI 학습 엔진의 시제품 개발
. 관리 콘솔 GUI 개발
. SW 기능 모듈 통합 및 검증

연구개발성과
ㅇ End Product
- 100Gbps급 서버 네트워킹 가속화 SW(모듈 탑재형)
- 100Gbps급 SmartNIC HW(모듈)
- AI기반 DPI 학습 엔진(서버탑재형 SW)

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
ㅇ 적용범위(또는 서비스)
- 기존 데이터센터와는 다른 요구사항(공간/비용/에너지절감)을 가지는 엣지 클라우드 데이터 센터에 적용하여 다양한 네트워크 트래픽에 대한 서비스에 활용 가능
- 컴퓨팅의 실체인 서버(멀티코어 탑재)에 필수적으로 탑재되는 기술로 클라우드 컴퓨팅, SDN/NFV, HPC, 저전력 컴퓨팅 분야에 활용 가능
- 엣지 클라우드 데이터 센터의 미탐지 침투 보안 위협에 대한 보안 관제 분야에 활용 가능
ㅇ 사업화 최종목표
- 본 과제 수행기간에는 시장진출을 위한 시장분석 및 사업화전략 수립, 시제품 개발 및 성능검증, 핵심기술 확보에 집중하고, 사업종료 후 시장 진입을 위한 상용제품 개발로 실제 매출 발생을 목표로 함
ㅇ 사업화 세부내용
- 안전성 및 신뢰성 시험 : 기술개발 결과물의 공인기관 시험 진행
- 제품/서비스 출시 및 마케팅 : 관련 기업 및 공공기관을 대상으로 홍보 실시(전시회 참여 등)
- 생산성 검토 : 양산검토 후 양산데이터 산출 및 준비
ㅇ 기대효과
- 외산 독점 기술의 국산화를 통한 기술 도입 비용 절감 가능
- 서버 네트워킹 가속화 기술은 엣지 컴퓨팅, 포그 컴퓨팅, 클라우드 컴퓨팅, SDN/NFV, HPC, 저전력 컴퓨팅 등의 분야에 활용 가능하여 지속적인 수요의 증가가 예상되어 신시장 창출 및 고용 효과가 클 것으로 기대
- AI기반 DPI 학습 기술은 고도의 보안 환경을 필요로 하는 엣지 클라우드 데이터 센터에 미탐지 침투 보안 위협에 대한 능동적인 관제 기능을 제공함으로써, 새로운 보안 시장 개척이 가능할 것으로 기대
- 국제적으로 보호무역주의가 확산됨에 따라 국내 제조업의 생산품에 대한 보호 효과가 클 것으로 기대

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 최종보고서 ... 2
• 요 약 문 ... 4
• 목차 ... 8
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 9
• 1) 대상 기술의 개요 ... 9
• 2) 최종 결과물 및 주요 기능/성능 ... 10
• 3) 대상 기술의 특징, 창의성, 혁신성 ... 11
• 4) 연구개발과제 추진의 필요성 ... 17
• 5) 연구개발 내용 및 범위 ... 19
• 6) 연구개발 추진일정 ... 22
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 24
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 79
• 1) 연구수행 결과 ... 79
• 2) 목표 달성 수준 ... 95
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 96
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 97
• 1) 연구개발 대상의 국내외 현황 ... 97
• 2) 연구개발 최종 결과물의 기여 정도 ... 98
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 100
• 1) 향후 성과활용, 확산 활용 방안 및 계획 ... 100
• 2) 사업화 대상 시장분석 ... 100
• 3) 사업화 계획 및 파급효과 ... 107
• 첨부1. 자체보안관리진단표 ... 118
• 첨부2. 실적 및 성과증빙 ... 119
• 첨부3. 기타증빙 ... 124
• 첨부4. 과제관련 언론보도 현황 ... 125
• 첨부5. 종합검토평가 의견 반영내역 ... 126
• 끝페이지 ... 130