[論文レビュー] Securing Serverless Computing: Challenges, Solutions, and Opportunities

Xing Li, Xue Leng+1 more|arXiv (Cornell University)|May 25, 2021

Security and Verification in Computing参考文献 13被引用数 12

ひとこと要約

本論文は、サーバess計算のセキュリティ分野における最初の包括的サーベイを提示し、リソース隔離、監視、管理、データ保護の4つの主要な課題について、学術的リサーチと産業界のソリューションを分析している。学術的イノベーションと産業界の導入の間の重要なギャップ、特にオープンソースプラットフォームにおいて特定され、サーバーレスワークロードのセキュリティエコシステムを強化するための実行可能な研究機会を提案している。

ABSTRACT

Serverless computing is a new cloud service model that reduces both cloud providers' and consumers' costs through extremely agile development, operation, and charging mechanisms and has been widely applied since its emergence. Nevertheless, some characteristics of serverless computing, such as fragmented application boundaries, have raised new security challenges. Considerable literature work has been committed to addressing these challenges. Commercial and open-source serverless platforms implement many security measures to enhance serverless environments. This paper presents the first survey of serverless security that considers both literature work and industrial security measures. We summarize the primary security challenges, analyze corresponding solutions from the literature and industry, and identify potential research opportunities. Then, we conduct a gap analysis of the academic and industrial solutions as well as commercial and open-source serverless platforms' security capabilities, and finally, we present a complete picture of current serverless security research.

研究の動機と目的

• サーバーレスコンピューティングの独自なアーキテクチャ的特徴に起因する主なセキュリティ課題を体系的に特定し、分類すること。
• 学術的リサーチと産業界実務のギャップを埋めるために、文献ベースのソリューションと実際の商用およびオープンソースプラットフォームにおける実装を分析すること。
• 商用サーバーレスプラットフォームとオープンソースサーバーレスプラットフォームにおける現在のセキュリティ対策の成熟度と包括性を評価すること。
• 既存のソリューションを比較分析することで、サーバーレスセキュリティ分野における未開拓の研究機会を同定すること。
• 現在のアプローチの限界を強調し、標準化された、コミュニティ主導のセキュリティ強化を提唱することで、今後の研究の基盤を提供すること。

提案手法

• サーバーレスセキュリティに関する学術的文献を体系的にレビューし、隔離、監視、管理、データ保護の4つのコア課題に対する提案されたソリューションを分類・分析すること。
• 商用サーバーレスプラットフォーム（例：AWS Lambda、Azure Functions）とオープンソースプラットフォーム（例：OpenFaaS、Kubeless）におけるセキュリティメカニズムを、5つの次元（隔離、監視、管理、暗号化、ツールキット）に基づいて調査・比較すること。
• 学術的ソリューションを産業界実装とマッピングし、実世界での適用可能性を評価し、導入準備のギャップを同定すること。
• 複数の側面にわたるギャップ分析を実施し、学術的リサーチと産業界ソリューション、商用とオープンソースプラットフォームの両方の完全性と成熟度を比較すること。
• VPC、IAM、暗号化、監視／トレースツールとの統合などを含む、標準化された評価基準を用いてセキュリティ機能を評価すること。
• 同定された欠陥に基づき、特にオープンソースプラットフォームおよびクロスプラットフォーム相互運用性において、今後の研究方向性を提案すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 サーバーレスコンピューティングにおける主なセキュリティ課題は何であり、それらの根本的要因はそのモデルのアーキテクチャ的特徴にどのように起因するか？
• RQ2 学術的ソリューションは、商用プラットフォームにおける産業界実装と比較して、完全性と実用性においてどのように異なるか？
• RQ3 商用とオプンソースサーバーレスプラットフォームのセキュリティ能力にどのような主な差異があり、それらの差異を生じさせる要因は何か？
• RQ4 特にオープンソースエコシステムにおいて、未研究または未実装のまま残っているセキュリティ分野は何か、今後の研究に向けた機会は何か？
• RQ5 学術的イノベーションと産業界実務の統合をどのように改善すれば、サーバーレス環境における堅牢なセキュリティメカニズムの採用を加速できるか？

主な発見

• 商用サーバーレスプラットフォームは、隔離、監視、アクセス制御の面で、オープンソースプラットフォームと比較してより包括的かつ成熟したセキュリティ機能を提供している。
• オープンソースプラットフォームは、主に下位層のインフラ（例：Kubernetes、Docker）にセキュリティを依存しており、統合的かつ標準化されたセキュリティ機能が乏しい。
• 学術的リサーチは、隔離や監視分野において革新的なソリューションを生み出したが、多くの場合、実世界の導入においてテスト済みまたは採用済みでない。
• 学術で提案された理論的セキュリティメカニズムと、商用プラットフォームで実装された実用的・生産環境向けソリューションとの間に顕著なギャップが存在する。
• オープンソースプラットフォームにおけるセキュリティ管理とデータ保護は、しばしば第三者ツールやインフラに委ねられており、制御性と一貫性が低下している。
• オープンソースサーバーレスプラットフォームにおける事実上の標準が存在しないため、統一的で、設計段階からセキュアなセキュリティメカニズムの開発が阻害され、長期的に見て採用のリスクを生じさせている。