[論文レビュー] IPv6 Prefix Alteration: An Opportunity to Improve Online Privacy

Dominik Herrmann, Christine Arndt+1 more|arXiv (Cornell University)|Nov 20, 2012

Internet Traffic Analysis and Secure E-voting参考文献 5被引用数 12

ひとこと要約

本稿では、ユーザーの関連付けを困難にし、長期間にわたるプレフィックス追跡を防ぐために、プレフィックスホッピング、マルチプレフィックス配布、プレフィックス共有の3つのIPv6プレフィックス変更技術を提案する。動的に変更されるかランダム化されたプレフィックスを割り当てることで、ISPは現在のIPv4の実践をはるかに超えてオンラインのプライバシーを大幅に向上させることができるが、このアプローチは上位レイヤーの追跡メカニズムを完全に排除するものではない。

ABSTRACT

This paper is focused on privacy issues related to the prefix part of IPv6 addresses. Long-lived prefixes may introduce additional tracking opportunities for communication partners and third parties. We outline a number of prefix alteration schemes that may be deployed to maintain the unlinkability of users' activities. While none of the schemes will solve all privacy problems on the Internet on their own, we argue that the development of practical prefix alteration techniques constitutes a worthwile avenue to pursue: They would allow Internet Service Providers to increase the attainable privacy level well above the status quo in today's IPv4 networks.

研究の動機と目的

• セッション間をまたがるユーザー行動の追跡を可能にする、長期間にわたって有効なIPv6プレフィックスが引き起こすプライバシーリスクに対処する。
• 静的プレフィックスによる恒久的な追跡の脅威に応じ、第三者やISPが時間経過とともにユーザー行動を関連付けるのを防ぐ。
• エンドツーエンドの到達可能性を維持しながら、ユーザーの関連付けを向上させる実用的なプレフィックス変更スキームを提案する。
• プレフィックス変更がIPv6展開において実用的で価値のあるプライバシー強化技術であることを実証する。
• ISPが静的プレフィックスに頼るのではなく、積極的にこれらの技術を採用してプライバシーを向上させるよう提言する。

提案手法

• プレフィックスホッピング（頻繁な変更）、マルチプレフィックス配布（複数プレフィックスの同時使用）、プレフィックス共有（複数ユーザーへの割り当て）の3つのプレフィックス変更スキームを提案する。
• 衝突のないランダムなプレフィックス列を生成するため、調整可能暗号（tweakable ciphers）やレインボーテーブルを用いる。
• ルーティングテーブルに格納するデータを最小限（例：最初のアドレスと最後のハッシュ値）にすることで、スケーラビリティを確保し、ストレージのオーバーヘッドを低減する。
• 静的プレフィックスをフォールバックとして統合し、エンドツーエンドの到達性を維持するため、NATまたは直接ルーティングを用いてアクセシビリティを保つ。
• 攻撃者による予測不可能性と関連付け不可能性を確保するため、既存の暗号プリミティブを活用してプレフィックス列を生成する。
• 安全でコンactなデータ構造を用いて、アドレスとユーザーの間の効率的なマッピングを可能にすることで、データ保持法規に準拠するように設計する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 長期間にわたるIPv6プレフィックスは、ユーザーの関連付けをどのように損ない、恒久的な追跡を可能にするのか？
• RQ2 エンドツーエンド接続性を損なわせることなく、ISPがIPv6プレフィックスを動的に変更するための実用的技術は何か？
• RQ3 レインボーテーブルや調整可能暗号などの暗号的手法を用いることで、プレフィックス生成とストレージを効率的にスケーリングできるか？
• RQ4 現在のIPv4実践と比較して、プレフィックス変更スキームはどれほどプライバシーを向上させるのか？
• RQ5 JavaScript や HTTP クッキーによる上位レイヤーの追跡が存在する状況では、プレフィックス変更の限界は何か？

主な発見

• 長期間にわたるIPv6プレフィックスは、クッキーを削除してもユーザーの活動をセッション間で関連付ける新たな恒久的追跡ベクトルをもたらす。
• ホッピング、マルチプレフィックス使用、共有などのプレフィックス変更技術は、関連付けの困難さを顕著に向上させ、追跡リスクを低減する。
• レインボーテーブルや調整可能暗号などの暗号的手法により、最小限のストレージオーバーヘッドでスケーラブルかつ安全なランダムプレフィックス列の生成が可能になる。
• 静的プレフィックスを保持することで、サービスに必要なエンドツーエンドの到達可能性を維持するため、本スキームはパブリックホスティングやインbound接続と後方互換性を保つ。
• 改善は見られるが、プレフィックス変更だけでは、クライアントサイドスクリプトやHTTPクッキーによる上位レイヤーの追跡を防げない。
• 本稿は、プレフィックス変更がIPv6におけるより良いプライバシーを実現する上で不可欠で価値のあるステップであると結論づけるが、上位レイヤーのプライバシー対策と併用する必要がある。