[論文レビュー] FABRID: Flexible Attestation-Based Routing for Inter-Domain Networks

Cyrill Krähenbühl, Marc Wyss+4 more|arXiv (Cornell University)|Apr 6, 2023

Internet Traffic Analysis and Secure E-voting被引用数 6

ひとこと要約

FABRID は、SCIONアーキテクチャ上に構築された、ポリシー駆動型で暗号的に保護されたフレームワークを用いて、製造元、管轄区域、ハードウェア能力などの検証済みルータープロパティに基づいてエンドユーザーが柔軟にネットワーク経路を選択できる、新しいドメイン間ルーティングシステムである。これは、コンmodityハードウェアでも高いスループットを達成でき、プライバシーおよびスケーラビリティを損なわず、段階的導入が可能である。

ABSTRACT

In its current state, the Internet does not provide end users with transparency and control regarding on-path forwarding devices. In particular, the lack of network device information reduces the trustworthiness of the forwarding path and prevents end-user applications requiring specific router capabilities from reaching their full potential. Moreover, the inability to influence the traffic's forwarding path results in applications communicating over undesired routes, while alternative paths with more desirable properties remain unusable. In this work, we present FABRID, a system that enables applications to forward traffic flexibly, potentially on multiple paths selected to comply with user-defined preferences, where information about forwarding devices is exposed and transparently attested by autonomous systems (ASes). The granularity of this information is chosen by each AS individually, protecting them from leaking sensitive network details, while the secrecy and authenticity of preferences embedded within the users' packets are protected through efficient cryptographic operations. We show the viability of FABRID by deploying it on a global SCION network test bed, and we demonstrate high throughput on commodity hardware.

研究の動機と目的

• 経路上のフォワーディングデバイスに関するエンドユーザーの制御不足と透明性の欠如に取り組むこと。
• アプリケーションが製造元、場所、信頼性など、特定のルータ属性に基づいて経路を選択できるようにすること。
• ユーザー定義のルーティングポリシーを表現・実行する暗号的に保護された、プライバシーを守るメカニズムを提供すること。
• SCIONに柔軟で拡張可能なポリシー実行を追加し、ルータベースの経路選択を可能にするとともに、段階的導入を支援すること。
• 検証済みルータープロパティに基づく細粒度の経路制御が、コンmodityハードウェア上で実現可能かつ効率的であることを実証すること。

提案手法

• FABRID は、SCIONの制御プレーンおよびデータプレーンを後方互換性を保ちつつ拡張し、ルータープロパティに基づく経路選択を可能にする。
• ルータープロパティに基づいてカスタムルーティングポリシーを定義できる柔軟で拡張可能なポリシー言語を導入する。
• 各ASは、特定のプロパティを持つネットワークデバイスを独立して広告し、必要に応じてリモートアテステーション結果を公開して真正性と信頼性を証明する。
• 暗号的処理により、パケットに埋め込まれたユーザーの好みの機密性と整合性を保証し、改ざんや盗聴を防止する。
• システムは、SCIONの既存のグローバルルート配布およびマルチパス機能を活用して、堅牢でスケーラブルな経路選択を実現する。
• FABRID は部分的導入をサポートする：一部のASでのみFABRIDが有効であっても、対応する領域ではユーザーが経路制御の恩恵を受けることができる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 エンドユーザーが特定のルータープロパティ（例：製造元、場所、ハードウェア能力）に基づいて、ドメイン間ルーティング経路に対して細粒度の制御をどのように与えることができるか？
• RQ2 検証済みルータープロパティに基づく、安全でプライバシー保護が施され、スケーラブルな経路選択を実現するためのメカニズムは何か？
• RQ3 異なるカスタマイズ可能なルーティング好みを表現できるポリシー言語を設計するには、内部AS情報の漏洩を防ぐにはどうすればよいか？
• RQ4 FABRID は、既存のSCIONネットワークにどの程度段階的に導入可能であり、既存のルーティングに支障をきたさずに運用できるか？
• RQ5 FABRID は、コンmodityハードウェア上で高いパフォーマンスと低オーバーヘッドを達成しながら、強固なセキュリティ保証を維持できるか？

主な発見

• FABRID は、製造元、管轄区域、ハードウェア能力などの特定の検証済みルータープロパティに基づいて、エンドユーザーがドメイン間経路を選択可能であることを実現した。
• システムは、SCIONネットワークにおける段階的導入をサポートしており、後方互換性を保ち、一部のASでのみFABRIDが有効であっても、正常な動作が継続される。
• FABRID はコンmodityハードウェアでも高いスループットを達成しており、実世界での導入に実用的であることを示した。
• ポリシー言語により、エンドポイントごとにカスタマイズ可能な細粒度のルーティングポリシーを定義可能であり、制限付きのポリシー公開によりASのプライバシーが保護される。
• リモートアテステーション結果を用いてルータの信頼性を検証し、暗号的整合性チェックによりハッキングを防止する。
• TPR対応ルータを用いたデプロイメントにより、FABRID が信頼できないデバイスを回避するようにトラフィックを再ルーティングできることを確認し、実用的有効性が検証された。