초록 ▼

□ 연구개요
본 과제에서는 스마트카 보안을 위한 프라이버시 보존 기계학습(Privacy Preserving Machine Learning) 기반의 침입탐지기술을 개발하고자 함. 기계학습은 여러 차량에서 분산 수집된 주행 및 관련 수집 데이터를 중심으로 진행하며, 수집된 데이터에 대한 프라이버시 보호를 위해 동형암호를 적용하며, 소유자 확인을 위한 요소 기술로서 블록체인을 적용하는 방안에 관해 연구함. 무결성 보장 및 의도적인 오류 정보 주입 등에 대응하기 위해 각 장치에서 전송하는 데이터를 블록체인으로 관리하는 방안에 관해 연

□ 연구개요
본 과제에서는 스마트카 보안을 위한 프라이버시 보존 기계학습(Privacy Preserving Machine Learning) 기반의 침입탐지기술을 개발하고자 함. 기계학습은 여러 차량에서 분산 수집된 주행 및 관련 수집 데이터를 중심으로 진행하며, 수집된 데이터에 대한 프라이버시 보호를 위해 동형암호를 적용하며, 소유자 확인을 위한 요소 기술로서 블록체인을 적용하는 방안에 관해 연구함. 무결성 보장 및 의도적인 오류 정보 주입 등에 대응하기 위해 각 장치에서 전송하는 데이터를 블록체인으로 관리하는 방안에 관해 연구함. 블록체인 기술은 양자 내성 암호가 적용된 형태로 설계. 스마트카 환경에 적합한 침입 탐지 시스템의 효율성 및 성능 제고하고 실시간 이상 징후 탐지를 위한 클라우드 기반 관제 시스템을 위한 기반 기술 연구를 수행함.

□ 연구 목표대비 연구결과
● 암호화된 스마트카 정보에 대한 효율적인 양자 내성 블록체인 기술에 관한 연구를 진행. 연구를 통해서 차량 민감정보 무결성 보장 및 프라이버시 보존을 위한 새로운 형태의 블록체인 모델을 개발
● 암호화된 블록체인 생성 및 작업증명 방식에 관한 연구 수행 및 양자내성의 동형 암호로 암호화된 블록체인 트랜잭션 구조 연구 및 블록체인 구조에 적합한 양자내성암호 알고리즘 분석
● 동형암호에서는 여러 데이터를 연산하는 과정에서 필수적인 동형 회전 연산을 위한 대량의 공개키 전송을 줄일 수 있는 기술을 개발하여 암호분야 우수국제학술대회인 ASIACRYPT에서 논문으로 발표함
● 추가로 안전한 인공지능 서비스로 서버를 활용하는 경우 동형암호 연산에 필요한 키를 관리하고 파생 키를 생성하며 서버로 전송하는 기능을 담당하는 키 관리 시스템을 제안
● 효율적인 양자내성암호 알고리즘 구현 및 국내양자내성암호 공모전 제안하였고, 실제 구현을 통해 기존 알고리즘 대비 성능 향상을 확인
● 동형암호 기반 PPML 구현 및 효율적인 알고리즘 구축을 위한 기반 연구 진행
● 스마트카 동작 중 차량 내부 네트워크에 침입을 탐지할 수 있는 알고리즘을 LSTM 및 트랜스포머를 기반으로 구현하여 성능을 평가
● 1-2차 년도 성과를 통합한 양자 내성 블록체인 기반 차량용 침입탐지 시스템을 설계하고 성능을 평가함

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
정보이론적인 완전 보안(perfect secrecy) 증명이 가능한 계층적 정보 공유를 통해 양자 내성을 갖는 차량용 민감정보 무결성 보장 및 프라이버시 보존을 지원할 수 있는 메시 블록체인 구조를 설계. 본 연구에서는 스마트카를 위한 블록체인 기반 데이터 공유 방식으로 제안하기는 하였으나, 기술 자체는 범용적이기 때문에 다양한 블록체인 기술에 접목이 가능한 방식으로 파급효과가 매우 높은 성과라 할 수 있음. 또한 동형연산을 통해서 프라이버시 보존 상태로 인공지능 연산을 지원할 수 있는 기술 및 관련된 동형암호에 필요한 키 전송을 기존 대비 1/100로 줄여 동형암호 실용성을 크게 향상시킴. 이 기술은 스마트카 외의 일반 동형암호 응용에도 광범위하게 활용 가능
본 과제에서 개발한 스마트카를 위한 침입탐지 기술 역시 차량의 주행 환경 중 정상적인 CAN 패킷의 발생 패턴이 달라지는 점을 고려한 알고리즘을 새롭게 개발하였음. 특히 LSTM 기반으로 다양한 데이터 세트에 대해서도 안정적인 성능을 보이는 침입 탐지 기술을 개발하였고 사용자의 행동을 분석하여 사용자를 구분할 수 있는 알고리즘으로도 활용 가능.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1. 연구개발과제의 필요성 ... 4
• 1.2. 연구개발과제의 목적 및 연구 방향 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 6
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 6
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 20
• 끝페이지 ... 37