[論文レビュー] A Novel Trigon based Dual Authentication Protocol for Enhancing Security in Grid Environment

V. Ruckmani, G. Sudha Sadasivam|arXiv (Cornell University)|Jan 12, 2010

Distributed and Parallel Computing Systems参考文献 21被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、三角関数に基づく二重認証プロトコルを提案し、グリッドコンピューティングにおけるセキュリティを強化する。このプロトコルは、ユーザーのパスワードを認証サーバーとバックエンドサーバーの二つの別々のサーバーに分割して保持することで、両方のサーバーからの結合認証が行われるまでアクセスを許可しない。これにより、一方のサーバーが侵害されても資格情報が露出するリスクが低減され、単一障害点への攻撃に対する耐性が著しく向上する。

ABSTRACT

In recent times, a necessity has been raised in order to distribute computing applications often across grids. These applications are dependent on the services like data transfer or data portal services as well as submission of jobs. Security is of utmost importance in grid computing applications as grid resources are heterogeneous, dynamic, and multidomain. Authentication remains as the significant security challenge in grid environment. In traditional authentication protocol a single server stores the sensitive user credentials, like username and password. When such a server is compromised, a large number of user passwords, will be exposed. Our proposed approach uses a dual authentication protocol in order to improve the authentication service in grid environment. The protocol utilizes the fundamental concepts of trigon and based on the parameters of the trigon the user authentication will be performed. In the proposed protocol, the password is interpreted and alienated into more than one unit and these units are stored in two different servers, namely, Authentication Server and Backend Server. Only when the combined authentication scheme from both the servers authenticates the user, the privilege of accessing the requested resources is obtained by the user. The main advantage of utilizing the dual authentication protocol in grid computing is that an adversary user cannot attain the access privilege by compromising a single consolidated server because of the fact that the split password is stored in different servers.

研究の動機と目的

• 異種的で動的かつマルチドメインなグリッド環境における認証セキュリティという重要な課題に取り組む。
• 従来のプロトコルでは、すべてのユーザー資格情報を1つのサーバーが保持するため、攻撃者にとって高価値の標的となる脆弱性を克服する。
• パスワードの一部を論理的に分離された二つのサーバーに分散することで、攻撃表面を縮小する二重認証メカニズムを設計する。
• 三角関数の原理（trigon）を活用し、完全な資格情報を露呈せずに分散されたパスワードの検証を可能にする。
• ユーザーのアクセスが、両方のサーバーが認証を完了した場合にのみ許可されることを保証することで、サーバーの侵害に対する耐性を高める。

提案手法

• ユーザーのパスワードは、事前に定義されたパrameterに基づいて三角関数を用いて解釈され、複数の単位に分割される。
• 分割されたパスワードの一部は認証サーバーに、残りの一部はバックエンドサーバーに格納され、いずれのサーバーも完全な資格情報を保持しない。
• 認証プロセス中、両方のサーバーはそれぞれのパスワード断片を、三角関数に基づく検証論理を用いて独立して検証する。
• ユーザーは、両方のサーバーが肯定的な認証結果を返した場合にのみアクセスを許可され、二重認証モデルを強制する。
• 三角関数の性質（trigon）を用いて、認証プロセスを安全かつ一意に束縛する。
• 再送攻撃を防止する設計がなされ、たとえ一方のサーバーが侵害されても、二番目のサーバーの応答が得られない限り、攻撃者が元のパスワードを再構築できない。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 グリッドコンピューティングにおけるユーザー認証は、どのようにして単一サーバー障害点への影響に対してより耐性を高めることができるか？
• RQ2 三角関数の原理を用いて、複数のサーバーに分散されたパスワード断片を効果的に分割・検証することは可能か？
• RQ3 パスワードのストレージを分割することで、認証プロセス全体のセキュリティと可用性にどのような影響を与えるか？
• RQ4 二重サーバーモデルは、一方のサーバーが侵害された場合でも、攻撃者がアクセスを取得できないようにする仕組みであるか？
• RQ5 提案されたプロトコルは、分散型グリッド環境において、パフォーマンスのオーバーヘッドを最小限に抑えながらも強力な認証を維持できるか？

主な発見

• 二重認証メカニズムにより、完全な資格情報が1つのサーバーに保持されないため、パスワードの完全な露呈が防止された。
• パスワード断片の分散と検証に三角関数パラメータを用いることで、分散されたパスワード断片間に新しい暗号的結合を実現した。
• 二つの別々のサーバーからの同時認証を要件とするため、単一サーバーの侵害後も不正アクセスのリスクが著しく低減される。
• システム設計により、攻撃者が1つのサーバーにアクセスしても、2番目のサーバーの応答がなければ元のパスワードを再構築できない。
• 認証プロセスは二重サーバー検証ステップを含んでも効率的であり、セキュリティとパフォーマンスのバランスを保ったまま運用可能である。
• 本アプローチは、グリッドコンピューティング環境における中央集権的資格情報保存という長年の課題に対して実用的な解決策を提供する。