초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
4차 산업혁명과 코로나바이러스감염증-19(COVID-19) 사태로 인해 증가한 IoT 기기와 비대면 업무를 효율적이고 안정적으로 처리하기 위해 클라우드 서비스가 많은 주목을 받고 있다. 최근 들어 여러 대기업이 클라우드 서비스를 도입하여 IT 환경에서 자사의 제품에 많은 이점을 주었다고 발표해왔다. 현재는 스타트업들도 유연한 인프라 관리를 위해 클라우드 서비스를 이용하는 경우가 증가하고 있다. 이처럼 클라우드를 활용하는 기업 및 기관은 꾸준히 증가하고 있는 반면 클라우드 보안에 관

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
4차 산업혁명과 코로나바이러스감염증-19(COVID-19) 사태로 인해 증가한 IoT 기기와 비대면 업무를 효율적이고 안정적으로 처리하기 위해 클라우드 서비스가 많은 주목을 받고 있다. 최근 들어 여러 대기업이 클라우드 서비스를 도입하여 IT 환경에서 자사의 제품에 많은 이점을 주었다고 발표해왔다. 현재는 스타트업들도 유연한 인프라 관리를 위해 클라우드 서비스를 이용하는 경우가 증가하고 있다. 이처럼 클라우드를 활용하는 기업 및 기관은 꾸준히 증가하고 있는 반면 클라우드 보안에 관한 연구는 아직 미비하다. 온프레미스 환경보다 공격 표면이 넓은 클라우드에 민감한 개인정보(예: 금융·의료·생체정보)가 집중되면서 침해사고 발생 시 현재보다 더욱 막심한 피해가 발생할 것으로 우려된다. 따라서 클라우드 서비스 사용자의 민감한 데이터를 서비스 공급자를 포함한 외부 요소로부터 보호하기 위해 침해행위를 방지하기 위한 보호 기법과 그를 검증하기 위한 연구를 수행하고자 한다.

◼ 전체 내용
본 연구개발과제에서는 클라우드 환경의 주요한 보안 문제 중 하나인 개인정보 데이터 유출 문제를 해결하고자 한다. 이 문제를 민감 데이터의 수집·생성부터 클라우드 환경에서의 연산까지 포함해 다양한 방향에서 접근하고, 각각의 범위에서 보호 기법을 고안 및 구현하여 클라우드 시스템 전반에서 높은 권한을 가진 공격자에 의해 개인정보를 처리하는 클라우드 실행환경이 침해되어 데이터를 유출하는 것을 방지한다. 세부적인 연구 내용은 다음과 같다.
1. 사용자 개인정보를 생성하고 처리하는 과정에서 데이터가 유출되는 것을 방지하기 위해, 데이터를 수집하는 IoT 기기 센서로부터 처리하는 클라우드 실행환경에 이르기까지 통합적으로 연계하여 외부에서 개인정보를 유추할 수 없도록 보호하고자 한다. 이를 위해 안전한 센서 데이터 처리 방법과 신뢰 실행 환경 부채널 공격 방지 기법을 연구한다.
2. 클라우드 상에서 개인정보 데이터가 처리되는 과정에서 실행 환경이 침해되는 것을 방지하고 데이터 및 자원 탈취에 대응하기 위하여, 하드웨어 기능에 기반하는 최소한의 성능 부담을 가진 새로운 메모리 보안기법을 연구한다.
3. 성능 손실을 최소화하면서 클라우드 시스템의 GPU를 보호하기 위해 낮은 성능 부담을 가진 GPU-메모리 보호 시스템을 개발한다.
4. 프로그램 최초 실행 시 TEE 환경에 적재될 수 있는 제한된 메모리 용량으로 인해 발생하는 오버헤드를 최적화하는 방법에 관해 연구한다.
5.. 특수한 하드웨어 없이 초기 신뢰 실행 환경을 검증할 수 있는 소프트웨어 기반 검증 방법에 관해 연구한다.
6. 클라우드 서버의 커널의 초기 부팅 실행 상태를 검증하여 각주변 장치의 안전성을 보장할 수 있도록 하는 클라우드 컴퓨팅 보안 분야를 연구한다.
7. 클라우드 환경에서 동작하는 프로그램의 취약점을 이용해 메모리상의 데이터를 탈취하는 익스플로잇을 방지하기 위해 하드웨어 기능 기반의 보호 기법을 연구한다.

□ 연구개발성과
본 과제 수행 기간(2021. 5. ~ 2022. 10.) 동안 해외 협력기관과의 연구를 수행함에 따라 각 세부프로젝트별 논문 총 3건 제출 완료하였다.
클라우드 환경의 개인정보 데이터 및 실행환경 보호를 위한 연구개발을 통하여 아래와 같이 협력기관별 성과를 달성하였다.
1. Purdue University(클라우드 및 IoT 보안)
- 클라우드 서버를 위한 새로운 결정론적 부채널 완화 방안 제시
- IoT 장비에서 활용 가능한 가벼운 위치 프라이버시 기법 제시 및 배터리리스 시스템에 대한 딥러닝 추론과정 프라이버시 보호 방안 제시
2. Oregon State University(하드웨어 기반 메모리 보안)
- 클라우드 서버의 블록체인 네트워크에 대한 분할 공격 탐지기법 연구 및 방어 방안 제시
3. Carnegie Mellon University(클라우드 실행환경 보안)
- Intel SGX 악성코드 조사 및 방어 방안 제시
- 기존 GPU 대상 취약점/방어 방식 조사, 방어를 위한 계획 및 방향성 제시

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
해외 협력기관과의 연구 교류는 국내에서 비교적 미흡한 클라우드 보안 분야의 연구 성과를 높일 좋은 기회이다. 따라서 연구개발성과에 대해 다음과 같은 활용계획과 효과를 기대한다.
1. 클라우드 서비스의 보안성 확보
- 4차 산업혁명 시대의 국가적 과제인 대규모 클라우드 서비스 인프라 구축을 위한 핵심 보안 기술 확보 및 해당 분야의 국제적 경쟁력 제고
- 클라우드 기반의 서비스를 제공하는 의료, 핀테크, 교육 등 다양한 분야에 적용 가능한 보안 기술 제시 및 보안 향상을 위한 기술적 기반 마련
2. 후속 연구 진행 및 보안 인력 양성
- 기업 및 정부와 후속 연구를 제안 및 진행하여 차세대 클라우드 핵심 기술 확보 기반 마련
- 해외 유수 연구기관과 협력 및 연구 교류로 획득한 연구 성과 및 노하우를 활용하여 후속 연구 발굴 및 4차 산업혁명 시대를 선도할 클라우드 보안 연구 인력 양성
3. 경제·사회적 기대효과
- 클라우드 서비스의 보안성 향상을 통한 각종 분야에서의 디지털 전환 가속
- 금융/의료 정보 등 민감정보를 사용하는 클라우드 기반 빅데이터 기술의 확산에 대응해 기술적 개인정보 보호 요구사항 해결

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 최종보고서 ... 2
• 요 약 문 ... 4
• 과제 실적 요약 ... 7
• 목차 ... 9
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 10
• 1) 추진 배경 ... 10
• 2) 정부 지원 필요성 ... 12
• 3) 수행기관 추진역량 ... 14
• 4) 해외기관 추진 전문성 ... 17
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 22
• 1) 연구 수행 개요 ... 22
• 2) 추진전략 및 체계 ... 30
• 3) 연구 수행 내용 ... 32
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 49
• 1) 연구수행 결과 ... 49
• 2) 목표 달성 수준 ... 50
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 51
• 1) 목표 미달 원인(사유) 자체분석 내용 ... 51
• 2) 자체 보완활동 ... 51
• 3) 연구개발 과정의 성실성 ... 52
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 52
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 52
• 7. 기대효과 ... 54
• 1) 협력연구 기대 효과 ... 54
• 2) 연구성과 활용 방안 ... 54
• 3) 파견에 따른 글로벌 인재양성 효과 ... 54
• 4) 후속 연구계획 및 성과관리 방안 ... 54
• 5) 파견인력 등 진로 추적 등 사후관리 ... 55
• 8. 예산집행실적 ... 56
• 1. 예산 총괄표 ... 56
• 2. 파견인력 지원비 ... 56
• 3. 비목/세목별 예산 집행실적 ... 56
• 끝페이지 ... 103