[논문 리뷰] Cloud computing security using encryption technique

Geethu Thomas, Prem Jose외 1명|arXiv (Cornell University)|2013. 10. 31.

Cloud Data Security Solutions참고 문헌 13인용 수 11

한 줄 요약

이 논문은 대칭 암호화를 사용하여 저장 중인 데이터와 전송 중인 데이터를 보호함으로써 클라우드 컴퓨팅을 위한 종합적인 암호화 기반 보안 프레임워크를 제안한다. 별도의 키를 사용하여 데이터와 암호화 키를 함께 암호화함으로써, 비승인 사용자가 데이터에 접근하더라도 데이터가 해독 불가능하게 유지되어 공공 클라우드 환경에서 기밀성의 향상이 크게 이루어진다.

ABSTRACT

Cloud Computing has been envisioned as the next generation architecture of IT Enterprise. The Cloud computing concept offers dynamically scalable resources provisioned as a service over the Internet. Economic benefits are the main driver for the Cloud, since it promises the reduction of capital expenditure and operational expenditure. In order for this to become reality, however, there are still some challenges to be solved. Most important among these are security and trust issues,since the users data has to be released to the Cloud and thus leaves the protection sphere of the data owner.In contrast to traditional solutions, where the IT services are under proper physical,logical and personnel controls, Cloud Computing moves the application software and databases to the large data centers, where the management of the data and services may not be fully trustworthy. This unique attribute, however, poses many new security challenges which have not been well understood. Security is to save data from danger and vulnerability. There are so many dangers and vulnerabilities to be handled. Various security issues and some of their solution are explained and are concentrating mainly on public cloud security issues and their solutions. Data should always be encrypted when stored(using separate symmetric encryption keys)and transmitted. If this is implemented appropriately, even if another tenant can access the data, all that will appear is gibberish. So a method is proposed such that we are encrypting the whole data along with the cryptographic key.

연구 동기 및 목표

• 사용자의 직접적 통제 외부에서 데이터가 저장되고 처리되는 공공 클라우드 컴퓨팅 환경에서의 핵심 보안 및 신뢰 문제를 해결한다.
• 멀티테넌시와 클라우드 인프라에 대한 완전한 통제 부족으로 인한 취약성을 극복한다.
• 강력한 암호화 기법을 사용하여 저장 중인 데이터와 전송 중인 데이터를 모두 보호함으로써 종단 간 데이터 기밀성을 확보한다.
• 암호화에 사용되는 암호화 키 자체도 보호할 수 있는 실용적인 방법을 제안하여 키 노출을 방지한다.
• 데이터 유용성을 유지하면서도 비승인 접근 시 데이터 泄露 위험을 최소화할 수 있는 솔루션을 제공한다.

제안 방법

• 클라우드에 업로드하기 전에 데이터를 대칭 암호화하여 기밀성을 확보한다.
• 각 데이터 객체에 대해 별도의 고유한 대칭 키를 사용하여 키 재사용을 방지하고 보안의 세분화를 향상시킨다.
• 암호화 키 자체를 마스터 키 또는 키 관리 시스템을 사용하여 암호화하여 키 자료를 보호한다.
• 암호화된 데이터와 암호화된 키를 함께 클라우드에 저장하여, 정확한 복호화 키를 가진 정당한 사용자 외에는 정보에 접근할 수 없도록 보장한다.
• 데이터와 키를 단위로 함께 암호화하는 계층적 암호화 메커니즘을 구현하여 키 泄露 위험을 감소시킨다.
• 성능과 보안을 보장하기 위해 표준 대칭 암호화 알고리즘(맥락상 암시됨, 예: AES)을 활용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 사용자의 직접적 통제 외부에서 데이터가 저장되고 처리되는 공공 클라우드 환경에서 데이터 기밀성을 어떻게 확보할 수 있는가?
• RQ2 해당 클라우드 스토리지에 악성 사용자가 접근하더라도 암호화된 데이터에 대한 비승인 접근을 방지할 수 있는 메커니즘은 무엇인가?
• RQ3 공동 사용 클라우드 인fra에서 암호화된 데이터와 함께 저장되는 암호화 키는 어떻게 보호할 수 있는가?
• RQ4 데이터와 키를 함께 암호화하는 것이 시스템 보안과 성능에 미치는 영향는 무엇인가?
• RQ5 클라우드 컴퓨팅의 고유한 보안 과제를 해결할 수 있는 확장 가능하고 실용적인 암호화 모델을 설계할 수 있는가?

주요 결과

• 제안된 방법은 공격자가 클라우드 스토리지에 접근하더라도 종단 간 암호화 덕분에 데이터가 읽을 수 없게 되어 기밀성이 보장된다.
• 데이터와 암호화 키를 함께 암호화하는 것은 키 노출 위험을 크게 감소시키고 전체 시스템 보안을 향상시킨다.
• 각 데이터 객체에 별도의 대칭 키를 사용함으로써 보안의 세분화가 향상되고, 키 유출 시 피해 범위가 제한된다.
• 클라우드 인프라의 변경 없이도 데이터 기밀성을 유지할 수 있어 기존의 공공 클라우드 환경에 쉽게 구현 가능하다.
• 데이터 泄露, 내부자 공격, 멀티테넌시 위험과 같은 일반적인 위협을 효과적으로 완화할 수 있다.
• 성능 오버헤드를 최소화하면서도 민감한 데이터를 클라우드 컴퓨팅 환경에서 보호할 수 있는 실용적이고 확장 가능한 솔루션을 제공한다.