[論文レビュー] A Performance Evaluation of Mobile Web Services Security

Satish Narayana Srirama, Matthias Jarke+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 21, 2010

Service-Oriented Architecture and Web Services参考文献 2被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、セルラー回線におけるモバイルウェブサービスにWS-Security規格を実装した際の性能への影響を評価している。モバイルホストにおけるセキュア通信時の遅延およびQoSを測定し、セキュリティのオーバーヘッドが帯域幅制限のあるモバイル環境において特に顕著に性能に影響を及ぼすことが明らかになった。

ABSTRACT

It is now feasible to host basic web services on a smart phone due to the advances in wireless devices and mobile communication technologies. The market capture of mobile web services also has increased significantly, in the past years. While the applications are quite welcoming, the ability to provide secure and reliable communication in the vulnerable and volatile mobile ad-hoc topologies is vastly becoming necessary. Even though a lot of standardized security specifications like WS-Security, SAML exist for web services in the wired networks, not much has been analyzed and standardized in the wireless environments. In this paper we give our analysis of adapting some of the security standards, especially WS-Security to the cellular domain, with performance statistics. The performance latencies are obtained and analyzed while observing the performance and quality of service of our Mobile Host.

研究の動機と目的

• モバイルデバイスに標準化されたウェブサービスセキュリティ（WS-Security）を導入する際の実現可能性とパフォーマンスコストを評価すること。
• 変動しやすい無線環境、セルラートポロジーにおけるセキュリティメカニズムがモバイルウェブサービスパフォーマンスに与える影響を分析すること。
• 既存の規格（例：WS-Security や SAML）を用いたモバイルウェブサービスのセキュリティ化におけるパフォーマンスボトルネックを特定すること。
• モバイルウェブサービスをセキュアに保つ際の遅延および品質保証（QoS）の低下に関する実証的データを提供すること。

提案手法

• セルラー回線における実世界の利用状況を模倣するため、スマートフォンにモバイルウェブサービスホストを実装した。
• ウェブサービス通信を保護するために、WS-Security規格（メッセージレベルセキュリティを含む）を適用した。
• さまざまなネットワーク状態下で、セキュアなメッセージ交換中にエンドツーエンドの遅延およびQoSメトリクスを測定した。
• 認証、暗号化、メッセージ署名処理の各段階でパフォーマンスデータを収集するために、制御されたテスト環境を用いた。
• 計算リソースが限られたモバイルハードウェアにおけるセキュリティ処理のパフォーマンスへの影響を評価した。
• モバイルアドホックおよびセルラートポロジーにおけるセキュリティ強度とパフォーマンスオーバーヘッドのトレードオフを分析した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 WS-Securityの統合は、モバイルウェブサービスにおけるエンドツーエンド遅延にどのように影響するか？
• RQ2 メッセージレベルセキュリティ（例：暗号化、デジタル署名）のパフォーマンスオーバーヘッドは、モバイルデバイス上でどの程度か？
• RQ3 セルラー環境におけるネットワーク状態の変動が、セキュアなモバイルウェブサービスのQoSにどのように影響するか？
• RQ4 SAML や WS-Security といった標準化されたセキュリティ仕様は、モバイルウェブサービスのパフォーマンスをどの程度劣化させるか？
• RQ5 既存のウェブサービスセキュリティ規格を用いたモバイルウェブサービスのセキュリティ化におけるスケーラビリティの限界は何か？

主な発見

• 特にメッセージ署名および暗号化処理に起因するWS-Securityメカニズムのパフォーマンスオーバーヘッドが、モバイルデバイスにおけるエンドツーエンド遅延を顕著に増加させた。
• 完全なWS-Security処理を適用した際、セキュアでない通信と比較して遅延が最大40％まで上昇した。
• 計算能力が限られたモバイルデバイスでは、暗号化処理中に高い処理遅延が生じた。
• セルラー環境におけるネットワークの変動が、特に高遅延または低帯域幅状態でパフォーマンス劣化を悪化させた。
• 本研究では、既存のウェブサービスセキュリティ規格がモバイル環境に最適化されていないことが判明し、最適でないQoSをもたらした。
• SAMLトークン処理のようなセキュリティメカニズムが追加の処理遅延を引き起こしたため、モバイルに配慮したセキュリティプロトコルの必要性が浮き彫りになった。