SILK는 루트오브트러스트(RoT) 인증이 모델 로드 시점에만 무결성을 검증해 이후 DRAM·DMA·인터커넥트·프리페치 경로에서 가중치가 변조될 수 있는 TOCTOU 격차를 메우는 인라인 무결성 기법이다. 양자화된 가중치의 최하위 비트를 비밀키 기반 무결성 비트로 재활용하고 가중치 바이트 간 의존성을 연쇄시켜, 국소적 변조가 여러 무결성 검사에 파급되도록 설계했다. 별도의 인증 태그 없이 스트리밍 방식으로 검사를 재계산하고 커밋 게이팅으로 미검증 가중치가 연산에 도달하지 못하도록 막으며, 안전한 PRF 하에서 위조 확률은 영향받는 검사 수에 따라 지수적으로 감소한다. 공격 스위트의 모든 스트림 변조 사례를 탐지했고 INT8 기준 CNN 품질 손실을 최대 0.76%p로 제한했으며, Xilinx ZCU102에서 초당 756MB를 Caliptra 2.x RoT 면적의 1%만으로 처리했다.
- •RoT 인증 이후 가중치 전달 경로에서 발생하는 TOCTOU 무결성 격차를 곇낝 인라인 검증 기법
- •양자화 가중치 최하위 비트를 비밀키 기반 무결성 비트로 재활용, 바이트 간 의존성 연쇄으로 위조 저항성 확보
- •공격 스위트의 모든 변조 사례를 탐지하면서 INT8 기준 품질 손실을 0.76%p 이하로 제한
- •Xilinx ZCU102에서 Caliptra 2.x RoT 대비 면적 1%만으로 초당 756MB 처리 성능 달성
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SILK: Closing the Time-of-Check-to-Time-of-Use Gap in RoT-Protected AI Systems
- 1.로드 시검증과 연산 직전 사이의 TOCTOU 재밀 것을 막는 인라인 무건성 기술 SILK 제안
- 2.양자화 가중치 LSB를 비밀키로 활용해 바이트간 연결된 무건성 비트로 이어 별도 태그 없이도 변조 탐지
- 3.INT8에서 CNN 품질 손실 최대 0.76pp, LLM 8종 증가 퍼플렉시티 0.17로 미미함
- 4.ZCU102 구현체는 Caliptra 2.x RoT 면적의 1.00%만으로 756MB/s 처리속도 달성
왜 중요한가?
모델 로드 시 인증만으로는 DRAM·DMA 경로 상의 사후 변조를 막지 못한다는 TOCTOU 취약점을 실제 회로 구현으로 해결해, 엣지 AI 가속기의 가중치 무결성을 저비용으로 실시간 보장할 길을 연다.
본문 미리보기
arXiv:2608.26402v1 Announce Type: new Abstract: Root-of-trust (RoT) authentication verifies a DNN model at load time, but weights may subsequently traverse DRAM, DMA, interconnect, and prefetch paths before reaching the compute engine. Post-verification tampering along this path can therefore alter the weights actually consumed while leaving the authenticated model image unchanged, creating a time-of-check-to-time-of-use (TOCTOU) integrity gap. We present SILK (Streaming Inline Lightweight Ke
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