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의료 영상 분할에서의 강건성 향상 연구: 입력 변환 방법을 통한 적대적 노이즈 제거
http://doi.org/10.5626/JOK.2023.50.10.859
적대적 공격은 딥러닝 모델 입력 데이터에 미세한 노이즈를 추가함으로써 모델이 잘못된 판단을 내리도록 유도한다. 의료영상에서의 딥러닝은 높은 성능을 보이지만 적대적 공격에 취약하다는 위험성이 있다. 또한 이 중 분할 모델의 경우 적대적 공격의 방어가 더욱 까다롭지만 이에 관련된 보안연구는 주목받지 못하고 있었다. 본 연구에서는 뇌 종양 분할 모델에서 FGSM 공격을 수행한 후 이에 대한 방어로 혼합 입력 이미지 변환과 기울기 정규화를 수행한다. 제안한 JPEG 압축과 가우시안 필터의 적용은 원본 이미지에 대한 성능은 유지하면서 적대적 노이즈를 제거하였다. 또한 기존 강건성 확보를 위한 방법인 기울기 정규화 모델과 비교하여 입력 이미지 변환법은 더 높은 방어 성능을 보일 뿐 아니라 모델의 재훈련 없이 적용 가능하다는 장점이 있다. 이를 통해 의료 인공지능 분야에서의 보안의 취약함을 확인하고 모델의 전처리 단계에서 적용할 수 있는 강건성 확보를 제안한다.
시스템 콜 호출 패턴을 이용한 애플리케이션 모니터링 시스템 설계 및 구현
http://doi.org/10.5626/JOK.2022.49.10.795
사용자 애플리케이션은 함수들의 집합으로 이루어져 있다. 이러한 함수의 집합에 순서를 부여하여 사용자가 필요로 하는 일을 수행하는 것이 애플리케이션이다. 웹서버와 같이 서비스를 제공하는 애플리케이션은 규모가 굉장히 크고 복잡하여 공격자들의 공격 대상이 되기도 한다. 악의적인 해커들의 공격 결과 애플리케이션의 변수와 프로그램 흐름이 뒤틀리게 되고 이를 통하여 시스템의 관리자 권한을 탈취하거나 비정상 동작을 하도록 유도한다. 본 논문에서는 애플리케이션의 시스템 콜 호출 패턴을 수집하고, 수집된 패턴을 통하여 애플리케이션의 이상 징후를 탐지할 수 있는 시스템을 설계 및 구현한다. 실제 구현된 시스템을 통하여 오버헤드를 측정한 결과 약 100만 개의 시스템 콜을 모니터링 하였을 때, 약 0.8초의 오버헤드를 가짐을 알 수 있었다. 이는 기존에 존재하는 strace 등의 툴에 비하여 약 1/28배 오버헤드 수치이다.
응용프로그램의 기동시간 단축을 위한 파일 시스템 수준의 SSD 캐싱 기법
응용프로그램의 기동 시간은 기기에 대한 사용자 체험에 영향을 주는 중요한 지표로 보조 기억 장치의 성능에 의해 큰 영향을 받는다. 하드디스크 대신 SSD를 사용하게 되면 기동 시간을 크게 낮출 수 있지만 비용 대비 성능을 고려하면 작은 용량의 SSD를 하드디스크의 캐시로 쓰는 것이 현실적인 대안이 될 수 있다. 본 논문에서는 파일시스템 수준에서 하드디스크 상의 블록을 SSD로 이주시키는 기법을 제안한다. 제안한 기법은 기존의 SSD 캐싱 기법들에서 요구되던 캐시 데이터의 사상에 필요한 주 메모리, CPU, 그리고 사상 정보의 유지를 위한 SSD 공간 사용의 부가적인 오버헤드가 없다. 8개의 응용프로그램을 이용한 실험에서 메타데이터와 데이터 블록을 모두 SSD에 캐싱한 경우에 기동시간이 평균 56% 단축됨을 확인하였다.
브레이크포인트를 이용한 범용 워크로드 프리페칭 프레임워크
프로그램의 로딩 속도는 프로그램이 요청하는 디스크 블록을 미리 읽어 들임으로써(프리페칭) 향상시킬 수 있다. 그러나 기존의 프리페칭 관련 기법들은 특정 프로그램에 최적화된 경우를 제외하면 상당한 오버헤드를 보여주었다. 특히 요청블록을 정확히 추적하는데 어려움이 있었다. 어떤 블록들은 여러 시퀀스(단위시간 내에 추적된 블록들)에 나타날 수 있고 두 접근 시퀀스가 동일 하더라도 버퍼 캐시에 의해서 접근 시간과 수집되는 블록 정보가 다를 수 있기 때문에 분석이 까다롭다. 본 논문에서는 소프트웨어적 접근 방법으로 새로운 범용 워크로드 프리페칭 기법을 제안한다. 제안하는 프리페칭 기법은 브레이크 포인트를 프로그램의 적재 적소에 배치함으로써 요청 블록의 상관관계 정보를 수집하고, 이를 바탕으로 프리페칭을 수행한다. 상용 하드디스크를 이용한 실험 결과, 불필요한 오버헤드가 감소되었으며 기동 시간은 평균 30%, 로딩은 평균 15% 단축되었음을 확인하였다.
