[論文レビュー] A Flow Sensitive Security Model for Cloud Computing Systems

Wen Zeng, Chunyan Mu+2 more|arXiv (Cornell University)|Apr 30, 2014

Cloud Data Security Solutions参考文献 2被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、セキュリティラティスとカラーペトリネットを用いて情報フローのセキュリティを形式的に検証するため、フェデレーテッドクラウドコンピューティングシステム向けのフローセンシティブセキュリティモデル（FSSM）を提案している。このモデルは、分散的かつ自律的なクラウド間でのデータフローの追跡と制御を可能にし、非干渉性および機密性を保証するため、セキュリティポリシーのオpaque分析を用いている。

ABSTRACT

The extent and importance of cloud computing is rapidly increasing due to the ever increasing demand for internet services and communications. Instead of building individual information technology infrastructure to host databases or software, a third party can host them in its large server clouds. Large organizations may wish to keep sensitive information on their more restricted servers rather than in the public cloud. This has led to the introduction of federated cloud computing (FCC) in which both public and private cloud computing resources are used.

研究の動機と目的

• クラウドの運用的独立性と地理的分散性のため、フェデレーテッドクラウドシステムにおける情報フローの追跡と制御の課題に対処すること。
• 複数のパブリックおよびプライベートクラウドをまたぐワークフローが存在するクラウド環境におけるセキュリティポリシーの形式化すること。
• クラウドコンポーネント間での動的かつ並列なタスク実行とデータフローを捉えるモデルの開発。
• 分散クラウドワークフローにおける非干渉性や機密性といったセキュリティ特性の検証を可能にすること。
• サービス指向クラウドシステムにおける観測者や攻撃者が暴露される可能性のある情報を統一的に分析するためのフレームワークとしてのオpaqueの適用。

提案手法

• セキュリティレベルに応じて、個々のクラウドおよびクラウドシステム内のコンポーネントを分類するためのセキュリティラティスを導入する。
• クラウドコンポーネント間の情報フローを反映する状態遷移を捉える、フローセンシティブセキュリティモデル（FSSM）を構築する。
• FSSMをカラーペトリネット（CPNs）を用いて表現し、セキュリティポリシー下でのシステム動作のモデル化と分析を可能にする。
• 観測者がシステムの観測に基づいて秘密の述語の真偽を特定できるかどうかを評価するために、オpaqueの概念を適用する。
• 非干渉性や機密性を含むさまざまなセキュリティ特性の分析を、単一の形式的枠組み内で統一的に可能にするために、オpaqueを用いる。
• トレース可能性と機密データフローの観測可能性の分析を通じて、ユーザー指定のセキュリティポリシーの検証を支援する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 分散的かつ自律的なクラウドを有するフェデレーテッドクラウドシステムにおいて、情報フローを形式的にモデル化および検証する方法は何か？
• RQ2 並列的かつマルチクラウドワークフローにおける機密性および非干渉性の強制を可能にするメカニズムは何か？
• RQ3 異種のクラウド環境間で、セキュリティポリシーを一貫して表現および分析する方法は何か？
• RQ4 オpaqueが、クラウドコンピューティングシステムにおける情報露出の測定に統一的フレームワークとしてどの程度有効に機能するか？
• RQ5 異なるリソース割り当て戦略は、フェデレーテッドクラウドにおける情報フローのセキュリティおよびトレーサビリティにどのように影響を与えるか？

主な発見

• 提案されたFSSMは、状態遷移モデルを用いることで、フェデレーテッドクラウドシステムにおける情報フローのセキュリティを形式的に検証可能である。
• セキュリティラティスは、クラウドコンポーネントおよびクラウドをセキュリティレベルに応じて分類する構造的で明確な方法を提供し、ポリシーの強制を支援する。
• カラーペトリネットは、システム内のタスクおよびデータフローの動的挙動と並列性を効果的にモデル化できる。
• オpaque分析により、機密な述語（例：秘密のデータフロー）が観測者に隠蔽されているかどうかが明らかになり、情報露出の度合を定量化できる。
• 標準ポリシー（例：Bell-Lapadula）およびユーザー定義ポリシーの両方の検証をサポートするため、柔軟性が向上する。
• 本アプローチは、リソース割り当て戦略が情報フローのセキュリティに与える影響の分析を可能にし、安全なシステム設計を支援する。