[논문 리뷰] Corona-Warn-App: Tracing the Start of the Official COVID-19 Exposure Notification App for Germany

Jens Helge Reelfs, Oliver Hohlfeld외 1명|arXiv (Cornell University)|2020. 07. 25.

COVID-19 Digital Contact Tracing참고 문헌 3인용 수 14

한 줄 요약

이 논문은 사용자 프라이버시를 보장하면서도 애플과 구글의 노출 알림 API를 사용해 코로나19 접촉 추적을 수행하는 독일의 분산형 코로나와이어 앱의 초기 보급을 분석한다. 앱 호스팅 인프라의 넷플로우 데이터를 사용하여, 전국적으로 첫날부터 관심이 있었음을 확인했으며, 지역적 유행이 발생한 지역에서의 트래픽 급증이 없어, 지역적 사건보다는 전국적 미디어 보도가 보급을 이끄는 데 더 큰 영향을 미쳤음을 시사한다.

ABSTRACT

On June 16, 2020, Germany launched an open-source smartphone contact tracing app ("Corona-Warn-App") to help tracing SARS-CoV-2 (coronavirus) infection chains. It uses a decentralized, privacy-preserving design based on the Exposure Notification APIs in which a centralized server is only used to distribute a list of keys of SARS-CoV-2 infected users that is fetched by the app once per day. Its success, however, depends on its adoption. In this poster, we characterize the early adoption of the app using Netflow traces captured directly at its hosting infrastructure. We show that the app generated traffic from allover Germany---already on the first day. We further observe that local COVID-19 outbreaks do not result in noticeable traffic increases.

연구 동기 및 목표

• 2020년 6월 16일 출시 이후 독일 공식 코로나19 접촉 추적 앱인 코로나와이어 앱(CWA)의 초기 전국적 보급을 측정하기 위해.
• 지역적 코로나19 유행이 지역 수준에서 앱 사용 증가를 유발하는지 평가하기 위해.
• 네트워크 플로우 데이터를 활용해 독일의 행정구역별 앱 관심의 지리적 확산을 평가하기 위해.
• 지역 유행 외부 요인과 독립적으로 미디어 보도와 대중 인식이 앱 보급에 어떤 역할을 하는지 이해하기 위해.

제안 방법

• 앱의 CDN에 대한 HTTPS(tcp/443) IPv4 플로우에 집중하여, CWA 백엔드 호스팅 인프라의 라우터에서 수집한 샘플 넷플로우 추적 데이터를 수집하고 분석하였다.
• 알려진 CWA 백엔드 IP 접두어와 공용 라우터에서의 DNS 해석을 사용하여 관련 앱 및 웹사이트 트래픽을 선별하였다.
• ISP 라우터 위치(지상 진실)와 MaxMind 지리정보 데이터베이스를 조합하여 클라이언트 요청 원천의 지리적 위치를 특정하였다.
• 시간대별 및 우편번호별로 플로우 볼륨을 정규화하고 집계하여 시간적 및 지리적 보급 추세를 분석하였다.
• 공식 유행 보고서와 미디어 보도와의 관련성을 분석하여 지역적 영향이 앱 사용에 어떤 영향을 미쳤는지 평가하였다.
• 모든 IP 주소를 접두어 유지 보존 방식의 왜곡을 통해 익명화하여 사용자 프라이버시 보호 및 윤리 기준 준수를 확보하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 코로나와이어 앱은 첫 출시일부터 측정 가능한 전국적 관심을 유도하는가?
• RQ2 지역적 코로나19 유행은 앱 관련 네트워크 트래픽의 상당한 지역적 증가를 초래하는가?
• RQ3 앱 보급은 얼마나 국면적인 미디어 보도에 의해 이뤄지는가, 지역 유행 사건에 의해 이뤄지는가?
• RQ4 앱은 독일의 행정구역에 얼마나 빨리 지리적 확산을 이루는가?
• RQ5 사용자 수준의 데이터 없이도 앱 백엔드 인프라의 네트워크 플로우 데이터가 실제 보급 추세를 신뢰성 있게 반영할 수 있는가?

주요 결과

• 2020년 6월 16일, 첫 출시일에 CWA는 관측된 최소 수준 대비 7.5배의 네트워크 트래픽 증가를 보였으며, 이는 즉각적인 전국적 관심을 시사한다.
• 출시 후 36시간 이내에 앱 다운로드 수가 640만 건에 달했으며, 2020년 7월 24일까지 누적 다운로드 수는 1620만 건에 이르렀다.
• 출시 후 10일 이내에 거의 모든 독일의 행정구역(우편번호 기준)에서 CWA 백엔드로의 요청 트래픽이 측정되었으며, 이는 빠른 지리적 확산을 의미한다.
• 2020년 6월 18일 베를린과 6월 23일 군터스로/바렌도르프에서 발생한 두 건의 지역 유행에도 불구하고, 관련 지역에서의 트래픽 급증은 관측되지 않았다.
• 6월 23일에 관측된 트래픽 증가는 관련 행정구역을 넘어서서 연방 주 수준까지 확산되었으며, 이는 지역 사건보다는 전국적 미디어 보도가 증가 요인임을 시사한다.
• 앱 트래픽 패턴은 지속적인 관심을 보였으며, 관측된 80% 이상의 라우팅 접두어가 가능한 80% 이상의 날짜에 존재했으며, 이는 출시 직후를 넘어서도 장기적 참여를 의미한다.