해킹 공격에도 시스템 상태를 정확히 추정하는 새로운 보안 알고리즘 개발
해킹 공격에도 시스템 상태를 정확히 추정하는 새로운 보안 알고리즘 개발
  • 이웃집과학자
  • 승인 2021.08.10 18:17
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은용순 교수(좌), 정예찬 연구원(우). 출처 : DGIST
은용순 교수(좌), 정예찬 연구원(우). 출처 : DGIST

DGIST(총장 국양) 정보통신융합전공 은용순 교수팀은 사이버물리시스템 제어에 있어 핵심요소인 시스템 상태추정 기법의 보안 안정성과 자율복원성을 동시에 보장하는 새로운 알고리즘을 개발했습니다. 이번 연구는 센서공격을 견디는 사이버물리보안 상태추정기능의 실용성을 한충 더 높여, 향후 관련 현장에서의 적용이 기대됩니다. 

 

네트워크망을 이용해 실제 세계의 다양한 컴퓨터 시스템을 가상으로 제어하는 ‘사이버물리시스템’은 4차 산업혁명 시대의 핵심기술입니. 다양한 컴퓨터 시스템을 이루는 유한한 개수의 변수들을 통해 시스템 작동을 예측하는데, 이 때 시스템에 장착된 센서들을 통해 추정하는 것이 일반적입니다. 이 때 해커들이 악의적으로 센서값을 변조하는 등의 해킹을 수행하면 시스템의 상태와 동작여부를 정확히 알 수 없고, 더 나아가 시스템이 스스로 자신의 상태를 정확히 추정할 수 없기 때문에 치명적인 결과로 이어집니다.

 

이에 DGIST 정보통신융합전공 은용순 교수팀은 사이버물리시스템의 보안수준을 높이는 연구를 진행했는데요. 그 결과, 외부 다양한 영향에도 안정성을 유지하는 기술인 ‘Unknown input observer 기술’에 연구팀이 최근에 개발한 시스템 자체 상태 파악 및 복구 기술인 ‘실시간 자율복원 상태추정(Resilient state estimation)기술’을 결합해 사이버물리시스템의 보안성을 크게 향상시켰을 뿐만 아니라, 실용성 향상에도 성공했습니다.

외란 크기에 따른 기존 Resilient State Estimation 기법 추정 정확도. 기존 기법이 공격이 존재할 때 추정정확도를 잃는 현상 정량 표현. 출처 : DGIST
외란 크기에 따른 기존 Resilient State Estimation 기법 추정 정확도. 기존 기법이 공격이 존재할 때 추정정확도를 잃는 현상 정량 표현. 출처 : DGIST

특히, 기존의 알고리즘은 다양한 외부의 영향에 따라 시스템이 스스로의 상태를 파악하고 재빨리 기존의 시스템을 복원시켜 유지하는 상태추정 능력의 정확도를 저하시키는 문제가 있었습니다. 하지만 이번에 개발한 알고리즘은 이러한 문제를 획기적으로 줄일 수 있어, 기술의 현장 적용을 앞당겼습니다.

 

DGIST 정보통신융합전공 은용순 교수는 “이번 연구는 외부 환경의 영향을 근본적으로 제거할 수 있으면서 센서공격에도 견디는 사이버물리시스템 보안 관련 기법을 최초로 적용한 것”이라며 “지속적인 후속연구를 통해 현재 개발된 시스템 알고리즘의 신뢰도를 높여 현장에 바로 적용할 수 있는 단계까지 진행하는 것을 목표로 하고 있다”고 말했습니다.

 

연구 결과는 제어시스템 분야 국제 학술지인 ‘IEEE Transactions on Automatic Control’에 6월 14일(월) 온라인 개제됐습니다.

논문명 : A Robust and Resilient State Estimation for Linear Systems


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