[논문 리뷰] FABRID: Flexible Attestation-Based Routing for Inter-Domain Networks

Cyrill Krähenbühl, Marc Wyss외 4명|arXiv (Cornell University)|2023. 04. 06.

Internet Traffic Analysis and Secure E-voting인용 수 6

한 줄 요약

FABRID는 SCION 아키텍처 기반의 정책 기반 암호화 보장 프레임워크를 활용하여 제조사, 관할 구역 또는 하드웨어 능력과 같은 검증된 라우터 속성을 기반으로 엔드유저가 네트워크 경로를 유연하게 선택할 수 있도록 하는 새로운 도메인 간 라우팅 시스템이다. 이는 일반 하드웨어에서 높은 처리량을 달성하고, 기밀성과 확장성을 훼손하지 않으면서 점진적 배포를 지원한다.

ABSTRACT

In its current state, the Internet does not provide end users with transparency and control regarding on-path forwarding devices. In particular, the lack of network device information reduces the trustworthiness of the forwarding path and prevents end-user applications requiring specific router capabilities from reaching their full potential. Moreover, the inability to influence the traffic's forwarding path results in applications communicating over undesired routes, while alternative paths with more desirable properties remain unusable. In this work, we present FABRID, a system that enables applications to forward traffic flexibly, potentially on multiple paths selected to comply with user-defined preferences, where information about forwarding devices is exposed and transparently attested by autonomous systems (ASes). The granularity of this information is chosen by each AS individually, protecting them from leaking sensitive network details, while the secrecy and authenticity of preferences embedded within the users' packets are protected through efficient cryptographic operations. We show the viability of FABRID by deploying it on a global SCION network test bed, and we demonstrate high throughput on commodity hardware.

연구 동기 및 목표

• 경로 상의 포워딩 장치에 대한 엔드유저의 통제력과 투명성 부족 문제를 해결하기 위해.
• 응용 프로그램이 제조사, 위치 또는 신뢰성과 같은 특정 라우터 속성에 기반해 경로를 선택할 수 있도록 하기 위해.
• 사용자가 정의한 라우팅 정책을 표현하고 강제화하기 위한 암호화 보장, 기밀성 유지 메커니즘을 제공하기 위해.
• SCION을 확장하여 라우터 기반 경로 선택을 위한 민첩하고 확장 가능한 정책 강제화 메커니즘을 제공하면서도 점진적 배포를 지원하기 위해.
• 검증된 라우터 속성에 기반한 세밀한 경로 제어가 일반 하드웨어에서 실현 가능하고 효율적인가를 입증하기 위해.

제안 방법

• FABRID는 라우터 속성 기반 경로 선택을 지원하기 위해 SCION의 제어 평면과 데이터 평면을 후행 호환 방식으로 확장한다.
• 사용자와 AS가 라우터 속성에 기반해 사용자 정의 라우팅 정책을 정의할 수 있도록 유연하고 확장 가능한 정책 언어를 도입한다.
• 각 AS는 자체 네트워크 장치를 특정 속성과 함께 광고하고, 필요에 따라 원격 검증 결과를 게시하여 진위성과 신뢰성을 입증한다.
• 암호화 연산을 통해 패킷에 내장된 사용자 선호도의 기밀성과 무결성을 보장하여 변조 및 도청을 방지한다.
• 시스템은 SCION의 기존 글로벌 라우트 배포 및 다중 경로 기능을 활용하여 강력하고 확장 가능한 경로 선택을 가능하게 한다.
• FABRID는 부분적 배포를 지원한다: 일부 AS만 FABRID를 지원하더라도, 지원되는 영역에서는 여전히 경로 제어의 이점을 누릴 수 있다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떻게 엔드유저가 특정 라우터 속성(예: 제조사, 위치, 하드웨어 능력 등)에 기반해 도메인 간 라우팅 경로를 세밀하게 제어할 수 있는가?
• RQ2 어떤 메커니즘이 검증된 라우터 속성에 기반한 안전하고 기밀성 보장, 확장 가능한 경로 선택을 가능하게 하는가?
• RQ3 다양하고 사용자 정의 가능한 라우팅 선호도를 표현할 수 있는 정책 언어는 어떻게 설계할 수 있으며, 동시에 내부 AS 정보 泄露 를 방지할 수 있는가?
• RQ4 FABRID는 존재하는 네트워크(예: SCION)에 어떤 정도 점진적으로 배포될 수 있으며, 이로 인해 기존 라우팅에 영향을 주지 않는가?
• RQ5 FABRID는 일반 하드웨어에서 높은 성능과 낮은 오버헤드를 달성하면서도 강력한 보안 보장을 유지할 수 있는가?

주요 결과

• FABRID는 제조사, 관할 구역, 하드웨어 능력과 같은 특정 검증된 라우터 속성에 기반해 엔드유저가 도메인 간 경로를 선택할 수 있도록 한다.
• 시스템은 SCION 네트워크에서 점진적 배포를 지원하여 후행 호환성과 지속적인 기능 유지 보장을 보장한다. 즉, 일부 AS만 FABRID를 지원하더라도 기능이 유지된다.
• FABRID는 일반 하드웨어에서 높은 처리량을 달성하여 실세계 배포의 실현 가능성을 입증한다.
• 정책 언어를 통해 각 엔드포인트별 사용자 정의 세밀한 라우팅 정책을 설정할 수 있으며, 정책 노출을 통제함으로써 AS의 기밀성 보호가 가능하다.
• 원격 검증 결과를 활용해 라우터의 신뢰성을 검증하고, 암호화 무결성 검사를 통해 해킹을 방지한다.
• TPR 기능을 갖춘 라우터를 활용한 배포 사례를 통해 FABRID가 신뢰할 수 없는 장치를 회피하기 위해 트래픽을 성공적으로 재루팅함으로써 실용적 효과가 있음을 검증했다.