상용 시스템에서 구동 가능한 소프트웨어 기반의 안전한 분리 메모리 시스템 = A Software-based Secure Disaggregated Memory System on Commodity Servers

국문 초록 (Abstract)

분리 메모리 시스템은 여러 서버의 메모리를 통합해 응용에 대규모 메모리를 제공하는 기술이다. 그런데 여러 서버의 메모리를 통합하기 때문에 한 서버의 보안 위협이 다른 서버로 쉽게 전파될 수 있다는 문제가 있다. 이를 해결하기 위한 기존 연구들은 특수 하드웨어를 기반으로 하기 때문에 추가 비용이 발생하며 상용 서버에 즉시 도입하기 어렵다. 본 논문은 소프트웨어만을 활용한 분리 메모리 시스템 보안 보장 기법을 제시한다. 제안 기법은 분리 메모리 시스템에서 발생할 수 있는 보안 위협을 방지하기 위해 시스템 내 서버 간 전송되는 데이터들에 대한 암호화와 무결성 검증을 소프트웨어로 수행한다. 소프트웨어 구현으로 인한 성능 부하를 줄이기 위해 데이터 전송과 복호화를 중첩시키고 민감 데이터만 선택적으로 암호화한다. 또, 암호화 메타데이터 크기를 최적화해 메모리 부하를 줄인다. 실험 결과, 분리 메모리로 인한 성능 부하가 적은 경우 보안 기법 적용에 따른 추가 성능 부하가 거의 없음을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

A disaggregated memory system is a technology that consolidates memory from multiple servers. While this technique provides large amounts of memory for applications, it also poses serious security threats due to sensitive data transmission between servers. Several studies have addressed this issue by relying on specialized hardware. However, the use of such hardware introduces not only additional costs but also challenges in adopting it on commercial servers because of compatibility issues. In this paper, we propose a software-based mechanism to ensure the security of disaggregated memory systems. Our approach aims to prevent security threats by performing encryption and integrity verification on data transmitted between servers within a disaggregated memory system. To minimize the performance overhead associated with software implementation, our approach overlaps data transmission and decryption, and encrypts only private data. In addition, we optimize the size of encryption metadata to reduce memory overhead. Through empirical evaluations, we demonstrate that our proposed software-based security mechanism incurs negligible additional performance overhead, particularly when the performance overhead from the disaggregated memory system is already minimal.