[論文レビュー] Countering Wrapping Attack on XML Signature in SOAP Message for Cloud Computing

Hadi Razzaghi Kouchaksaraei, Alexander G. Chefranov|arXiv (Cornell University)|Oct 1, 2013

Cloud Data Security Solutions参考文献 2被引用数 11

ひとこと要約

本論文は、クラウドコンピューティング環境におけるSOAPメッセージ内のXML署名ラッピング攻撃を防止するための新しいXMLデジタル署名手法を提案する。XML any署名技術を活用することで、4つの既知のラッピング攻撃の亜種に対してセキュリティを強化するとともに、XPathリファレンシング手法よりも最大3倍速く、IDリファレンシング手法よりもわずかに速い性能を達成する。

ABSTRACT

It is known that the exchange of information between web applications is done by means of the SOAP protocol. Securing this protocol is obviously a vital issue for any computer network. However, when it comes to cloud computing systems, the sensitivity of this issue rises, as the clients of system, release their data to the cloud. XML signature is employed to secure SOAP messages. However, there are also some weak points that have been identified, named as XML signature wrapping attacks, which have been categorized into four major groups; Simple Ancestry Context Attack, Optional element context attacks, Sibling Value Context Attack, Sibling Order Context. In this paper, two existing methods, for referencing the signed part of SOAP Message, named as ID referencing and XPath method, are analyzed and examined. In addition, a new method is proposed and tested, to secure the SOAP message. In the new method, the XML any signature wrapping attack is prevented by employing the concept of XML digital signature on the SOAP message. The results of conducted experiments show that the proposed method is approximately three times faster than the XPath method and even a little faster than ID.

研究の動機と目的

• クラウドコンピューティングで使用されるSOAPベースのウェブサービスにおける、XML署名ラッピング攻撃という深刻なセキュリティ脆弱性を解消すること。
• SOAPメッセージの保護に用いられる既存の署名リファレンシング手法（IDリファレンシングおよびXPath）の安全性と効率性を分析・比較すること。
• 強化された署名検証を通じて、XML any署名ラッピング攻撃を防止する新しい手法の設計および評価を行うこと。
• クラウドサービス間通信におけるセキュリティを損なわず、性能を向上させること。

提案手法

• 提案手法は、XML any署名を用いてSOAPメッセージ構造全体を検証し、不正な要素が挿入されても検出可能であることを保証する。
• 標準化されたXML署名フレームワークを用いて、署名をメッセージの完全なコンテキスト（すべての要素および属性を含む）に束縛することで、厳密な署名検証を実現する。
• 攻撃者が操作可能な特定のIDやXPath式に依存しないように、SOAPメッセージの関連部分を動的に同定・署名することで、脆弱性を排除する。
• 攻撃者が要素を変更または再配置して検証を回避するのを防ぐために、署名を完全なメッセージツリーに対して検証することで、セキュリティを強化する。
• 制御された環境を用いて実装・テストを行い、IDおよびXPathリファレンシング手法と比較して、性能とセキュリティを評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 クラウドベースのSOAPメッセージングにおいて、既存のXML署名リファレンシング手法（IDおよびXPath）のセキュリティおよび効率性はどのように評価できるか？
• RQ2 現在のXML署名実装に存在する、ラッピング攻撃を可能にする具体的な脆弱性は何か？
• RQ3 4つのXML署名ラッピング攻撃（単純な先祖、オプション要素、兄弟値、兄弟順序）をすべて防止できる新しい署名手法を設計できるか？
• RQ4 実際のシナリオにおいて、提案手法の性能はIDおよびXPathリファレンシング手法と比べてどの程度か？

主な発見

• 提案手法は、SOAPメッセージ構造のエンドツーエンド検証を強制することで、4つのカテゴリにわたるXML署名ラッピング攻撃を効果的に防止する。
• 新しい手法は、XPathリファレンシング手法よりも約3倍速い性能を達成する。
• 従来のIDリファレンシング手法よりもわずかに速く、優れた効率性を示している。
• 実験結果から、提案手法が強固なセキュリティを維持しながら、クラウドコンピューティング環境における性能を顕著に向上させることを確認した。