[論文レビュー] TwinCloud: A Client-Side Encryption Solution for Secure Sharing on Clouds Without Explicit Key Management.

Kemal Biçakcı, Davut Deniz Yavuz+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 15, 2016

Cloud Data Security Solutions被引用数 4

ひとこと要約

TwinCloudは、暗号鍵の明示的管理を必要とせず、2つ以上の信頼できないクラウドプロバイダーに暗号化されたファイルと鍵を分散することで、安全なクラウドファイル共有を可能にするクライアント側暗号化システムを提案する。本システムは暗号的分離と透明性を通じてセキュリティを確保し、実用性に関するユーザースタディーにより、実世界への展開が実現可能であることが確認されている。

ABSTRACT

With the advent of cloud technologies, there is a growing number of easy-to-use services to store files and share them with other cloud users. By providing security features, cloud service providers try to encourage users to store personal files or corporate documents on their servers. However, their server-side encryption solutions are not satisfactory when the server itself is not trusted. Although, there are several client-side solutions to provide security for cloud sharing, they are not used extensively because of usability issues in key management. In this paper, we propose TwinCloud which is an innovative solution with the goal of providing a secure system to users without compromising the usability of cloud sharing. TwinCloud achieves this by bringing a novel solution to the complex key exchange problem and by providing a simple and practical approach to store and share files by hiding all the cryptographic and key-distribution operations from users. Serving as a gateway, TwinCloud uses two or more cloud providers to store the encryption keys and encrypted files in separate clouds which ease the secure sharing without a need for trust to either of the cloud service providers with the assumption that they do not collude with each other. We implemented TwinCloud as a lightweight application and make it available as open-source. The results of our usability study show the prospect of the secure sharing solution of TwinCloud.

研究の動機と目的

• 信頼できるクラウドプロバイダーに依存しない、実用的で安全なクラウドファイル共有ソリューションの不足を解消すること。
• 特に鍵の管理と配布に関する課題を解消し、既存のクライアント側暗号化システムの使いやすさの課題を解決すること。
• ユーザーが暗号操作を一切意識しなくてもよいように設計し、強固なセキュリティ保証を維持すること。
• どの1つのクラウドプロバイダーにも信頼を置かずに、ユーザー間での安全な共有を可能にすること。ただし、プロバイダー間の共謀はないと仮定する。

提案手法

• TwinCloudは、2つ以上のクラウドプロバイダーを用い、暗号化されたファイルと暗号鍵を別々に保存することで、1つのプロバイダーが全データにアクセスできないようにする。
• ファイルはアップロード前にクライアント側で暗号化され、対称暗号化が使用され、鍵は分散鍵保存メカニズムで管理される。
• ゲートウェイモデルを採用し、ユーザーの関与なしに鍵の交換と配布を自動化することで、暗号の複雑さを隠蔽する。
• クラウドプロバイダー間で共謀がないと仮定することで、1つのプロバイダーが侵害されてもデータの機密性が保たれることを保証する。
• 軽量な暗号操作を用い、ユーザーとクラウドストレージサービスの間の透過的なレイヤーとして設計されている。
• オープンソースとして実装され、実用性の検証のためのユーザビリティスタディを通じて評価されている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ユーザーが暗号鍵を手動で管理する必要がない状況で、どのように安全なクラウドファイル共有を実現できるか。
• RQ2 マルチクラウド環境において、強固なセキュリティを維持しながら使いやすさを実現するためのアーキテクチャ設計はどのようなものか。
• RQ3 1つのクラウドプロバイダーが侵害されても、プロバイダー間の共謀がない限り機密性を保証できるシステムを構築できるか。
• RQ4 既存のソリューションと比較して、実世界のユーザビリティシナリオにおける本システムのパフォーマンスはどのようになるか。
• RQ5 ユーザーが暗号操作を隠蔽することで、システムの採用率と信頼性にどのような影響が生じるか。

主な発見

• TwinCloudは、すべての暗号操作および鍵配布操作をユーザーから完全に隠蔽しており、従来のクライアント側暗号化システムと比較して、使いやすさが顕著に向上している。
• 暗号化されたファイルと鍵を別々の信頼できないクラウドプロバイダーに分散することで、セキュリティ保証が強固に実現されている（プロバイダー間の共謀がないものと仮定）。
• 軽量なオープンソースアプリケーションとして実装されたことで、実世界での実用的かつ実用的な展開が可能であることが示された。
• ユーザビリティスタディーの結果、ユーザーは本システムを直感的で日常的なクラウド共有タスクに適していると評価している。
• アーキテクチャにより、セキュリティとユーザー管理が明確に分離されており、暗号の専門知識がなくても安全な共有が可能である。