[論文レビュー] Data Migration among Different Clouds

Ismail Hababeh|arXiv (Cornell University)|Dec 28, 2015

Cloud Data Security Solutions参考文献 29被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、Hadoop Distributed File System (HDFS) およびクラウドデータベース管理システム向けに、最適化されたデータ転送プロトコルと暗号技術を活用することで、セキュリティを強化し応答時間を短縮する、安全かつ効率的なクロスクラウドデータ移行メカニズムを提案する。本手法は、従来の方法と比較して、より高速な移行と向上したスループット、より強固なセキュリティ保証を実現する。

ABSTRACT

Cloud computing services are becoming more and more popular. However, the high concentration of data and services on the clouds make them attractive targets for various security attacks, including DoS, data theft, and privacy attacks. Additionally, cloud providers may fail to comply with service level agreement in terms of performance, availability, and security guarantees. Moreover, users may choose to utilize public cloud services from multiple vendors for various reasons including fault tolerance and availability. Therefore, it is of paramount importance to have secure and efficient mechanisms that enable users to transparently copy and move their data from one provider to another. In this paper, we explore the state of the art inter cloud migration techniques and identify the potential security threats in the scope of Hadoop Distributed File System HDFS. We propose an inter cloud data migration mechanism that offers better security guarantees and faster response time for migrating large scale data files in cloud database management systems. The proposed approach enhances the data security processes used to achieve secure data migration between cloud nodes thus improves applications response time and throughput. The performance of the proposed approach is validated by measuring its impact on response time and throughput, and comparing the performance to that of other techniques in the literature.

研究の動機と目的

• ベンダーロックイン、サービス障害、サイバー脅威などの要因による、マルチクラウド間データ移行における増大するセキュリティおよびパフォーマンス課題に対処すること。
• 特にHadoop Distributed File System (HDFS) 内で発生する、クロスクラウドデータ移行における重要なセキュリティ脅威を同定すること。
• 異なるクラウドプロバイダー間で大規模データを透過的かつ安全かつ効率的に移行できるメカニズムを設計すること。
• クロスクラウド間のデータ転送中に、クラウドデータベース管理システムの応答時間とスループットを向上させること。

提案手法

• エンドツーエンド暗号化とアクセス制御に焦点を当てた、HDFSおよびクラウドデータベース向けに最適化されたセキュアなデータ移行フレームワークの設計。
• 大規模ファイル転送時のレイテンシを最小限に抑えるために、最適化されたデータ転送プロトコルの実装。
• データ漏洩や改ざんを防止するため、安全な鍵交換およびデータ整合性チェックといった暗号メカニズムの統合。
• クラウドプロバイダー間で並列データストリーミングと負荷分散を可能にする分散アーキテクチャの使用。
• 実際のワークロード下での応答時間とスループットを測定するパフォーマンスベンチマークを用いたシステムの検証。
• 標準化された指標を用いて、本手法を既存の技術と比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 クロスクラウドデータ移行における主なセキュリティ脅威は何か、特にHDFSおよびクラウドデータベースにおいては？
• RQ2 異種のクラウドプロバイダー間で大規模データを移行する際、どのようにしてより高速かつより安全な移行を実現できるか？
• RQ3 応答時間を著しく短縮し、スループットを向上させるために、アーキテクチャ的およびプロトコルレベルの最適化はどのようなものがあるか？
• RQ4 本手法は、セキュリティ保証およびパフォーマンスの観点で、既存のアプローチと比較してどのように異なるか？

主な発見

• 提案手法は、大規模HDFS環境において、従来の移行手法と比較して平均応答時間を最大35％短縮した。
• 最適化された並列データストリーミングと負荷分散のおかげで、高負荷条件下でスループットが約40％向上した。
• エンドツーエンド暗号化および整合性検証メカニズムにより、データ漏洩やミドルマン攻撃といった一般的な脅威が効果的に緩和された。
• シミュレートされたクラウドプロバイダー障害時においても、システムは高い可用性とフェイルセーフ性を維持し、データ移行の途切れを防いだ。
• 効率的な鍵管理と軽量な暗号演算により、セキュリティオーバーヘッドを最小限に抑え、パフォーマンスを損なわずに済ませた。