[論文レビュー] New Covert Channels in HTTP

Matthias Bauer|ArXiv.org|Apr 26, 2004

Internet Traffic Analysis and Secure E-voting参考文献 1被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、無知なウェブブラウザからのHTTPトラフィックを活用して、送信者および受信者にとどまらず、より広い匿名セットを形成する匿名オーバーレイネットワークを構築する、新しいコベート通信プロトコルを提案する。メッセージを無害なHTTPトランザクションに埋め込み、ユニバーサル再暗号化を用いることで、グローバルな受動的観測者ですらも通常のウェブトラフィックと区別できない、非観測性を達成する。

ABSTRACT

This paper presents new methods enabling anonymous communication on the Internet. We describe a new protocol that allows us to create an anonymous overlay network by exploiting the web browsing activities of regular users. We show that the overlay network provides an anonymity set greater than the set of senders and receivers in a realistic threat model. In particular, the protocol provides unobservability in our threat model.

研究の動機と目的

• 参加者が少ないため、受動的敵対者によるトラフィック分析によってユーザーが特定されてしまう、既存のミックスネットワークの制限を解消すること。
• チャーム型ミックスネットワークにおける匿名セットの制限を克服するために、参加しないウェブユーザーをカバートラフィックの供給源として統合すること。
• 通常のHTTPトラフィックのパターンにメッセージを隠すことで、非観測通信を可能にする実用的プロトコルの開発。
• パケットペイロードやアプリケーションレイヤーヘッダを検査する敵対者に対しても、プロトコルが安全で検出不能であることを保証すること。
• 既存のウェブインfraストラクチャ（例：IFRAMEやクッキー）を活用して、ユーザー行動を変更せずにコベートメッセージを送信する方法の可能性を検討すること。

提案手法

• インターネットトラフィックの大部分を占めるHTTPをカバープロトコルとして活用する。
• CGIスクリプトやIFRAMEベースのデータ漏出技術を用いて、HTTPリクエストおよびレスポンス本体にコベートメッセージを埋め込む。
• ユニバーサル再暗号化（例：El-Gamalベース）を用い、各ホップで暗号化されたメッセージを変換することで、繰り返しメッセージが異なる暗号文に変換され、ランダムデータと区別不能になるようにする。
• ブラウザでJavaScriptおよびJavaアプレットを活用し、クライアント側で再暗号化処理を実行することで、ユーザーがミックスノードを稼働させる必要なく、エンドツーエンドのメッセージ転送を可能にする。
• ウェブリンクャーや広告ネットワークを活用してノードを分散し、持続的な通信チャネルを維持する。
• プーリングおよびバッチ処理戦略を適用して、メッセージのタイミングをマスキングし、ユーザー行動に基づくTrickle型タイミング攻撃を防ぐ。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 参加しないウェブユーザーを、ミックスネットワークにおける匿名セットを拡大するためのカバートラフィック供給源として効果的に利用できるか？
• RQ2 HTTPトラフィック内にメッセージを隠すことで、観測者が通信が行われているかどうかを検出できない、非観測性を達成できるか？
• RQ3 ユニバーサル再暗号化をどのように活用すれば、メッセージの繰り返しやタイミング相関といったトラフィック分析攻撃を防げるか？
• RQ4 ユーザーの行動やウェブサイト管理者の協力に依存する場合の実用的制限は何か？
• RQ5 IFRAMEやクッキーといった既存のウェブテクノロジを、疑わしげな行動をとらずに再利用してコベートメッセージを送信できるか？

主な発見

• 匿名セットは送信者および受信者にとどまらず、通常のHTTPトラフィックを生成する無知なウェブユーザーも含むよう拡大され、トラフィック分析に対する耐性が顕著に向上した。
• ユニバーサル再暗号化を用いることで、繰り返しメッセージが異なる暗号文に変換され、受動的観測者がパターンに基づく相関攻撃を実行できなくなる。
• プロトコルは非観測性を達成している：敵対者は、パケットペイロードを完全に検査しても、本物のメッセージ、ランダムノイズ、正当なHTTPトラフィックの区別がつかない。
• JavaScriptおよびJavaアプレットの使用により、クライアント側での再暗号化とメッセージ転送が可能となり、ユーザーがミックスノードを稼働させる必要がなくなる。
• ユニバーサル再暗号化が適用され、メッセージパターンがランダム化されている限り、ヘッダーやペイロードを検査するグローバルな受動的観測者に対しても、プロトコルは検出不能のままである。
• 広告ネットワークなど、既存のウェブインfraストラクチャ（IFRAMEやクッキーを用いてデータ送信している）と統合することで、実用的な展開が可能である。