[論文レビュー] Measuring Irregular Geographic Exposure on the Internet

Jordan Holland, Smith, Jared+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 20, 2019

Internet Traffic Analysis and Secure E-voting参考文献 14被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、送信元および受信先の国々の人口集中地域に基づいて「通常の」経路を定義することで、地理的に不規則なインターネットルーティングの露出を測定する、新しい凸包ベースの手法を提案する。25億件を超える経路を分析した結果、世界中のインターネット経路の44%およびTorユーザーの経路の33%が、少なくとも1か国の地理的に不適切な国にトラフィックを露出させていることが判明した。法的管轄権が考慮に入るとこの数値は49%に上昇し、国家主導の監視や制御に対する構造的脆弱性が明らかになった。

ABSTRACT

We examine the extent of needless traffic exposure by the routing infrastructure to nations geographically irrelevant to packet transmission. We quantify what countries are geographically logical to observe on a network path traveling between two nations through the use of convex hulls circumscribing major population centers. We then compare that to the nation states observed in over 2.5 billion measured paths. We examine both the entire geographic topology of the Internet and a subset of the topology that a Tor user would typically interact with. We find that 44% of paths across the entire geographic topology of the Internet and 33% of paths in the user experience subset unnecessarily expose traffic to one or more nations. Finally, we consider the scenario where countries exercise both legal and physical control over autonomous systems, gaining access to traffic outside of their geographic borders, but carried by organizations that fall under the AS's registered country's legal jurisdiction. At least 49% of paths in both measurements expose traffic to a geographically irrelevant country when considering both the physical and legal countries that a path traverses.

研究の動機と目的

• インターネットルーティングが、送信元・受信先の経路とは地理的に関係のない国にトラフィックを露出させることの頻度を定量化すること。
• 物理的インフラ制御およびASに対する法的管轄権を有する国が、経路ベースの敵対者として機能する可能性を評価すること。
• 代表的な実世界の経路のサブセットを測定することで、ルーティング意思決定がユーザーのプライバシーに与える影響、特にTorユーザーに対して評価すること。
• 主要な人口集中地域の周囲に人口バイアスをかけた凸包を用いて、「地理的に通常の」経路を定義する手法を開発すること。
• ルーティングトポロジーが、地理的に必要な範囲を超えて敵対的国に露出させる要因となる仕組みを分析すること。

提案手法

• 送信元・受信先の国々の主要な人口集中地域を囲む人口バイアスをかけた凸包を用いて、「地理的に通常の」経路を定義する。
• CAIDAのArkおよびRIPE Atlas測定プラットフォームから、25億件を超えるtraceroute経路を収集する。
• 実際の経路で通過した国（物理的場所および法的管轄権）を、凸包内に含まれる国々の集合と比較することで、各経路の露出を分類する。
• 自律システム（AS）の物理的露出（インフラ構造の位置）と法的露出（企業統治の管轄権）を区別する。
• 経路の地理的論理性の割合を定量化するための「経路ベースの正常度（DoN）」指標を計算する。
• 国ごとの露出の差異を分析し、地理的に不適切なルーティングに最も頻繁に関与する国を同定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 インターネットのルーティングインfraが、送信者と受信者の間の地理的に論理的な経路の外にある国に、トラフィックをどれだけ露出させているか。
• RQ2 ASに対する物理的インフラの位置と法的管轄権の両方が、物理的露出に加えて国家主導の監視リスクをどのように増大させるか。
• RQ3 グローバルインターネットトポロジーとTorユーザーが経験する経路サブセットとの間で、露出パターンにどのような差が生じるか。
• RQ4 地理的に論理に反するルーティング経路に最も頻繁に関与する国はどれか。また、送信元・受信先によってその傾向はどのように変化するか。
• RQ5 ルーティングポリシーを調整することで、国が経路ベースの敵対者への露出を減らすことができるか。その影響はDoNにどのように現れるか。

主な発見

• すべての経路（all-to-all）の44%およびTorユーザーの経路の33%が、少なくとも1か国の地理的に不適切な国に物理的にトラフィックを露出させている。
• ASに対する法的管轄権を含めた場合、両データセットの少なくとも49%の経路が、地理的に必要ない国にトラフィックを露出させている。
• 物理的露出に対するグローバルな経路ベースの正常度（DoN）は、インターネット全体で0.565、ユーザー経路サブセットでは0.632である。
• 法的露出のDoNは、全トポロジーで0.712、ユーザー経路サブセットで0.674であり、法的管轄権が露出リスクを増大させていることが示唆される。
• 調査対象の半数以上の国において、インバウンド経路の少なくとも80%が予期しない国に露出しており、地理的不規則性の構造的問題が浮き彫りになった。
• 物理的および法的両方のDoNは、インターネット全体で0.519、ユーザー経路では正確に0.500であり、平均して経路はわずかに半分以上が地理的に論理的であることを示している。