[論文レビュー] Stalloris: RPKI Downgrade Attack

Tomáš Hlaváček, Philipp Jeitner+3 more|arXiv (Cornell University)|May 12, 2022

Network Security and Intrusion Detection被引用数 7

ひとこと要約

本稿では、RPKIにおける接続性とセキュリティのトレードオフを悪用する、初めてのRPKIダウングレード攻撃であるStallorisを提示する。この攻撃は、パケット損失やリライアブルパーティの公開ポイントへの接続停止を引き起こすことで、ルートオリジン検証を無効化する。攻撃により、60%のRPKI保護IPv4アドレス空間が脆弱になり、うち47%の公開リポジトリがレート制限に基づくオフパス攻撃に対して脆弱である。

ABSTRACT

We demonstrate the first downgrade attacks against RPKI. The key design property in RPKI that allows our attacks is the tradeoff between connectivity and security: when networks cannot retrieve RPKI information from publication points, they make routing decisions in BGP without validating RPKI. We exploit this tradeoff to develop attacks that prevent the retrieval of the RPKI objects from the public repositories, thereby disabling RPKI validation and exposing the RPKI-protected networks to prefix hijack attacks. We demonstrate experimentally that at least 47% of the public repositories are vulnerable against a specific version of our attacks, a rate-limiting off-path downgrade attack. We also show that all the current RPKI relying party implementations are vulnerable to attacks by a malicious publication point. This translates to 20.4% of the IPv4 address space. We provide recommendations for preventing our downgrade attacks. However, resolving the fundamental problem is not straightforward: if the relying parties prefer security over connectivity and insist on RPKI validation when ROAs cannot be retrieved, the victim AS may become disconnected from many more networks than just the one that the adversary wishes to hijack. Our work shows that the publication points are a critical infrastructure for Internet connectivity and security. Our main recommendation is therefore that the publication points should be hosted on robust platforms guaranteeing a high degree of connectivity.

研究の動機と目的

• ROAが利用できない状況で、接続性を優先するRPKIのセキュリティ的トレードオフを調査すること。
• オフパスの攻撃者が、パケット損失や接続の停止を引き起こすことで、RPKI保護を回避できることを実証すること。
• レート制限や悪意ある公開ポイントを用いた実用的手法を用いて、RPKIダウングレード攻撃の実世界での実現可能性と影響を評価すること。
• RPKIリライアブルパーティ実装および公開ポイントインfra構造におけるシステム的脆弱性を特定すること。
• こうした攻撃に対する耐性を高めるための実行可能な推奨事項を提供すること。

提案手法

• リライアブルパーティのリフレッシュ間隔に同期した低レートのパケットスプーフィング技術を開発し、RPKI公開ポイントのレート制限メカニズムを引き起こす。
• スプーフィングされたパケットを被害者のIPアドレスから送信することで、レート制限の挙動を悪用し、正当なリライアブルパーティのクエリが破棄されるようにする。
• 悪意ある公開ポイントを用いて、複雑で遅延の大きい委任を生成することで、リライアブルパーティを停止させるStalloris攻撃を設計する。
• オフパスのパケット損失と接続停止技術を組み合わせ、タイムアウトによりリライアブルパーティがRPKI検証を放棄するように誘導する。
• リライアブルパーティのリフレッシュ間隔（例：Routinatorの10分間隔）を測定し、攻撃のタイミングを正確に合わせて最大の効果を発揮する。
• 60の公開リポジトリに対して脆弱性を評価し、うち47（77%）がレート制限とサブプレフィックスハイジャック攻撃の両方に対して脆弱であることを同定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 オフパスの攻撃者が、BGPまたはRPKIインfraを改ざんせずに、RPKIルート検証を無効化できるか？
• RQ2 RPKI公開ポイントにおけるレート制限メカニズムが、実用的なダウングレード攻撃をどの程度可能にするか？
• RQ3 Stalloris攻撃は、リライアブルパーティをどれほど効果的に停止させ、RPKI検証をスキップさせるか？
• RQ4 実際の状況下で、RPKI保護IPv4アドレス空間のどの程度がこうしたダウングレード攻撃に対して脆弱か？
• RQ5 こうした攻撃を可能にする、RPKIにおける接続性とセキュリティのシステム的トレードオフは何か？

主な発見

• 47%の公開RPKIリポジトリが、レート制限に基づくオフパスダウングレード攻撃に対して脆弱であり、これは60%のRPKI保護IPv4アドレス空間に対応する。
• 現在のすべてのRPKIリライアブルパーティ実装が、悪意ある公開ポイントによる攻撃に対して脆弱であり、IPv4アドレス空間の20.4%に影響を及ぼす。
• Stalloris攻撃は、リライアブルパーティを停止させることで、攻撃の繰り返し回数を1回にまで削減でき、極めて効率的である。
• 完全なRPKI導入がなされても、攻撃は依然として有効である。これは、ROAが利用できない場合に「未知」の検証状態を許容する設計選択を悪用しているからである。
• 脆弱な60のリポジトリのうち47（77%）が、サブプレフィックスハイジャック攻撃に対しても脆弱であることが判明し、連鎖的リスクが生じる。
• 攻撃者はIPアドレスのスプーフィングのみを必要とし、パス上または特権アクセスを必要としないため、弱い攻撃者にとっても実用的である。