[논문 리뷰] Complexity and Unwinding for Intransitive Noninterference

Sebastian Eggert, Ron van der Meyden외 2명|arXiv (Cornell University)|2013. 08. 06.

Security and Verification in Computing참고 문헌 19인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 유한 상태 시스템에서 비순환 비밀 유지 보안 정책을 검증하는 데 필요한 계산 복잡도를 규명하며, P-보안, IP-보안, TA-보안이 새로운 타당하고 완전한 풀이 기법을 통해 다항 시간 내에 결정 가능하다고 증명한다. 반면 TO-보안과 ITO-보안는 결정 불가능하다. 이 작업은 보안이 아닌 시스템에 대해 간단한 반례를 생성하는 효율적인 알고리즘을 제공한다.

ABSTRACT

The paper considers several definitions of information flow security for intransitive policies from the point of view of the complexity of verifying whether a finite-state system is secure. The results are as follows. Checking (i) P-security (Goguen and Meseguer), (ii) IP-security (Haigh and Young), and (iii) TA-security (van der Meyden) are all in PTIME, while checking TO-security (van der Meyden) is undecidable, as is checking ITO-security (van der Meyden). The most important ingredients in the proofs of the PTIME upper bounds are new characterizations of the respective security notions, which also lead to new unwinding proof techniques that are shown to be sound and complete for these notions of security, and enable the algorithms to return simple counter-examples demonstrating insecurity. Our results for IP-security improve a previous doubly exponential bound of Hadj-Alouane et al.

연구 동기 및 목표

• 유한 상태 시스템에서 비순환 비밀 유지 보안 정책을 검증하는 데 필요한 계산 복잡도를 규명하는 것.
• 이전의 풀이 기법이 비순환 정책에 대해 완전성이 부족했던 점을 해결하는 것.
• IP-보안과 TA-보안를 위한 새로운 특성 기반 및 타당하고 완전한 풀이 관계를 제공하는 것.
• IP-보안 검증에 대해 이전의 이중 지수 복잡도 상한을 개선하는 것.
• TO-보안과 ITO-보안의 결정 가능성 상태를 규명하며, 이들이 유한 상태 시스템에서 결정 불가능하다는 것을 보여주는 것.

제안 방법

• 최대 허용 정보 흐름의 운영 모델 기반으로 IP-보안과 TA-보안의 새로운 특성 기반을 제안한다.
• IP-보안과 TA-보안에 맞춤형으로 설계된 타당하고 완전한 풀이 관계를 도입하여 자동 검증을 가능하게 한다.
• 이러한 풀이 기반 알고리즘을 개발하여 P-보안, IP-보안, TA-보안에 대해 다항 시간 내에 실행되도록 한다.
• 접기 기법을 사용하여 TA-보안에 대한 약한 풀이의 완전성을 증명하지만, 이는 분할 동치성을 유지하지는 않는다.
• 일阶 논리 표현 가능한 풀이 조건을 적용하여 안전한 시스템에 대한 결정 절차를 도출한다.
• 반례 생성을 통해 보안이 아닌 시스템 행동을 식별하고 디버깅하는 데 활용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비순환 정책을 가진 유한 상태 시스템에서 P-보안을 검증하는 데 필요한 계산 복잡도는 무엇인가?
• RQ2 IP-보안과 TA-보안에 대해 타당하고 완전한 풀이 기법을 개발하여 효율적인 검증을 가능하게 할 수 있는가?
• RQ3 유한 상태 시스템에서 TO-보안은 결정 가능한가? 그 복잡도는 어떻게 되는가?
• RQ4 풀이 기법을 비순환 비밀 유지 보안 정책에 대해 타당성과 완전성을 동시에 확보할 수 있도록 적응시킬 수 있는가?
• RQ5 새로운 특성 기반과 풀이 기법은 이전의 IP-보안 복잡도 상한에 비해 어떻게 향상되는가?

주요 결과

• P-보안, IP-보안, TA-보안는 모두 다항 시간 내에 결정 가능하며, 이는 이전의 이중 지수 복잡도 상한에 비해 향상된 결과이다.
• IP-보안과 TA-보안에 대해 새로운 타당하고 완전한 풀이 기법을 개발하여 효율적인 자동 검증을 가능하게 하였다.
• 논문은 TO-보안과 ITO-보안가 유한 상태 시스템에서 결정 불가능하다는 것을 증명하였다.
• 접기 기반의 약한 풀이 기법은 TA-보안에 대해 완전하지만, 분할 동치성을 유지하지 않아 원래 시스템에 대한 적용 범위가 제한된다.
• 제안된 알고리즘은 시스템이 보안이 아닌 경우 간단하고 인간이 이해할 수 있는 반례를 반환할 수 있으며, 이는 시스템 개선에 기여한다.
• 결과적으로 상태 기계 모델과 언어 기반 보안 정책을 융합하여 더 풍부한 탈밀호화 메커니즘을 구현할 수 있는 기반을 마련하였다.