[논문 리뷰] A Flow Sensitive Security Model for Cloud Computing Systems

Wen Zeng, Chunyan Mu외 2명|arXiv (Cornell University)|2014. 04. 30.

Cloud Data Security Solutions참고 문헌 2인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 보안 래티스와 색깔이 있는 페트리 네트워크를 사용하여 연합형 클라우드 컴퓨팅 시스템을 위한 유연한 흐름 기반 보안 모델(FSSM)을 제안한다. 이는 정보 흐름 보안을 공식적으로 검증하며, 분산형이고 자율적인 클라우드 간의 데이터 흐름을 추적하고 제어할 수 있도록 하며, 비밀성과 비차별 원칙을 확보하기 위해 보안 정책의 투명도 기반 분석을 제공한다.

ABSTRACT

The extent and importance of cloud computing is rapidly increasing due to the ever increasing demand for internet services and communications. Instead of building individual information technology infrastructure to host databases or software, a third party can host them in its large server clouds. Large organizations may wish to keep sensitive information on their more restricted servers rather than in the public cloud. This has led to the introduction of federated cloud computing (FCC) in which both public and private cloud computing resources are used.

연구 동기 및 목표

• 클라우드의 운영 독립성과 지리적 분산성으로 인해 연합형 클라우드 시스템에서 정보 흐름을 추적하고 제어하는 데 도전하는 문제를 해결하기 위해.
• 다양한 공용 및 사설 클라우드를 포함하는 워크플로우가 존재하는 클라우드 환경에서 보안 정책을 공식화하기 위해.
• 클라우드 컴포넌트 간의 동적이고 동시적인 작업 실행 및 데이터 흐름을 포괄하는 모델을 개발하기 위해.
• 분산형 클라우드 워크플로우에서 비차별성과 기밀성 등의 보안 속성을 검증하기 위해.
• 서비스 기반 클라우드 시스템에서 관찰자나 공격자가 노출될 수 있는 정보를 분석하기 위한 통합 프레임워크로 투명도를 적용하기 위해.

제안 방법

• 보안 수준에 따라 개별 클라우드 및 클라우드 시스템 내 컴포넌트를 분류하기 위해 보안 래티스를 도입한다.
• 클라우드 컴포넌트 간의 정보 흐름을 반영하는 상태 전이를 포착하는 흐름 민감 보안 모델(FSSM)을 개발한다.
• 보안 정책 하에서 시스템 행동을 모델링하고 분석하기 위해 FSSM을 색깔이 있는 페트리 네트워크(CPNs)로 표현한다.
• 관찰자가 시스템 관찰 기반으로 비밀 조건이 참임을 판단할 수 있는지 평가하기 위해 투명도 개념을 적용한다.
• 비밀성과 비차별성과 같은 다양한 보안 속성의 분석을 하나의 공식적 프레임워크 안에서 통합하기 위해 투명도를 활용한다.
• 감시 가능성과 민감한 데이터 흐름의 추적 가능성 분석을 통해 사용자가 지정한 보안 정책의 검증을 지원한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 분산형이고 자율적인 클라우드를 포함하는 연합형 클라우드 시스템에서 정보 흐름을 공식적으로 모델링하고 검증하는 방법은 무엇인가?
• RQ2 동시적이고 다중 클라우드 워크플로우에서 기밀성과 비차별성을 강제하기 위한 메커니즘은 무엇인가?
• RQ3 이질적인 클라우드 환경 간에 보안 정책을 어떻게 통일적으로 표현하고 분석할 수 있는가?
• RQ4 투명도가 클라우드 컴퓨팅 시스템에서 정보 노출 정도를 측정하기 위한 통합 프레임워크로 얼마나 효과적인가?
• RQ5 다양한 자원 할당 전략은 연합형 클라우드에서 정보 흐름 보안과 추적 가능성에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 제안된 FSSM은 상태 전이 모델링을 통해 연합형 클라우드 시스템에서 정보 흐름 보안을 공식적으로 검증할 수 있다.
• 보안 래티스는 보안 수준에 따라 클라우드 컴포넌트와 클라우드를 체계적으로 분류함으로써 정책 이행을 지원한다.
• 색깔이 있는 페트리 네트워크는 시스템의 동적 행동과 작업 및 데이터 흐름의 동시성을 효과적으로 모델링한다.
• 투명도 분석은 민감한 조건(예: 비밀 데이터 흐름)이 관찰자에게 숨겨져 있는지 여부를 밝혀내며, 정보 유출 정도를 정량화한다.
• 표준 정책(예: Bell-Lapadula)과 사용자 정의 정책을 모두 검증할 수 있어 모델의 유연성을 높인다.
• 자원 할당 전략이 정보 흐름 보안에 미치는 영향을 분석할 수 있어, 안전한 시스템 설계를 지원한다.