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A Study on the TEE-based On-device Inference for Protecting Model Privacy

모델 프라이버시 보호를 위한 TEE 기반 On-device 추론에 대한 연구

  • Seungjin Ha (Dept. of Electrical and Computer Engineering and Inter-University, Semiconductor Research Center(ISRC), Seoul National University) ;
  • Kevin Nam (Dept. of Electrical and Computer Engineering and Inter-University, Semiconductor Research Center(ISRC), Seoul National University) ;
  • Yunheung Paek (Dept. of Electrical and Computer Engineering and Inter-University, Semiconductor Research Center(ISRC), Seoul National University)
  • 하승진 (서울대학교 전기.정보공학부, 서울대학교 반도체 공동연구소) ;
  • 남기빈 (서울대학교 전기.정보공학부, 서울대학교 반도체 공동연구소) ;
  • 백윤흥 (서울대학교 전기.정보공학부, 서울대학교 반도체 공동연구소)
  • Published : 2025.05.29

Abstract

클라우드 기반 머신러닝에서 온디바이스 머신러닝(On-device ML)으로 패러다임이 이동함에 따라, 데이터 프라이버시뿐 아니라 모델 자체의 기밀성을 보호하는 모델 프라이버시 문제가 새롭게 부상하고 있다. 온디바이스 환경에서는 모델이 사용자 디바이스에 직접 배포되므로 공격자가 구조와 파라미터에 접근할 수 있는 화이트박스 위협이 발생하며, 이는 모델 도난, 역공학, 학습 데이터 유출 등 심각한 보안 위협으로 이어질 수 있다. 이에 대한 대응으로 최근 TEE(Trusted Execution Environment) 기반 추론 보호 기법들이 활발히 연구되고 있으며, 본 논문은 이를 전체 계층보호, 부분 계층 보호, 난독화 및 경량화 기반 보호로 분류하여 각각의 구조, 보안성, 성능 특성을 비교 분석하며 향후 신뢰 가능한 온디바이스 AI 시스템 구축을 위한 방향성을 제안한다.

Keywords

Acknowledgement

이 논문은 2025년도 BK21 FOUR 정보기술 미래인재 교육연구단에 의하여 지원되었음. 이 논문은 2025년도 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 연구임(RS-2023-00277326). 이 논문은 2025년도 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 정보통신기획평가원의 지원을 받아 수행된 연구임 (No.2021-0-00528, 하드웨어 중심 신뢰계산기반과 분산 데이터보호박스를 위한 표준 프로토콜 개발). 이 논문은 2025년도 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 정보통신기획평가원의 지원을 받아 수행된 연구임(IITP-2023-RS-2023-00256081). 본 연구는 과학기술정보통신부 및 정보통신기획평가원의 대학ICT연구센터육성지원사업의 연구결과로 수행되었음(IITP-2023-2020-0-01602).

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