[논문 리뷰] Measuring Irregular Geographic Exposure on the Internet

Jordan Holland, Smith, Jared외 1명|arXiv (Cornell University)|2019. 04. 20.

Internet Traffic Analysis and Secure E-voting참고 문헌 14인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 원천 및 목적지 국가 간의 '정상' 경로를 주요 인구 중심지 기반으로 정의함으로써 지리적으로 비정상적인 인터넷 라우팅 노출을 측정하기 위한 새로운 볼록껍질 기반 방법을 제안한다. 25억 개 이상의 경로를 분석한 결과, 전 세계 인터넷 경로의 44%와 토르 사용자 경로의 33%가 최소한 한 개 이상의 지리적으로 관련 없는 국가에 트래픽을 노출시키며, 법적 관할권을 고려할 경우 이 비율은 49%로 증가한다. 이는 국가 주도의 감시 및 통제에 대한 체계적 취약성을 드러낸다.

ABSTRACT

We examine the extent of needless traffic exposure by the routing infrastructure to nations geographically irrelevant to packet transmission. We quantify what countries are geographically logical to observe on a network path traveling between two nations through the use of convex hulls circumscribing major population centers. We then compare that to the nation states observed in over 2.5 billion measured paths. We examine both the entire geographic topology of the Internet and a subset of the topology that a Tor user would typically interact with. We find that 44% of paths across the entire geographic topology of the Internet and 33% of paths in the user experience subset unnecessarily expose traffic to one or more nations. Finally, we consider the scenario where countries exercise both legal and physical control over autonomous systems, gaining access to traffic outside of their geographic borders, but carried by organizations that fall under the AS's registered country's legal jurisdiction. At least 49% of paths in both measurements expose traffic to a geographically irrelevant country when considering both the physical and legal countries that a path traverses.

연구 동기 및 목표

• 인터넷 라우팅이 발신자-수신자 경로와 지리적으로 관련이 없는 국가에 트래픽을 얼마나 자주 노출시키는지 정량화하는 것.
• 물리적 인프라 제어 및 AS에 대한 법적 관할권을 통해 국가 주도의 행위자가 경로 기반 적으로 위협이 될 수 있는 정도를 평가하는 것.
• 실제 세계의 경로 중 대표적인 부분집합을 측정함으로써 라우팅 결정이 사용자 프라이버시, 특히 토르 사용자에게 어떤 영향을 미치는지 평가하는 것.
• 주요 인구 중심지 주변의 인구 기반 볼록껍질을 사용하여 '지리적으로 정상적인' 경로를 정의하는 방법을 개발하는 것.
• 라우팅 토폴로지가 지리적으로 필수적인 것 이상으로 적대적 국가 주도의 위협에 노출시키는 방식을 분석하는 것.

제안 방법

• 원천 및 목적지 국가 간 주요 인구 중심지를 둘러싸는 인구 기반 볼록껍질을 사용해 '지리적으로 정상적인' 경로를 정의한다.
• CAIDA의 Ark 및 RIPE Atlas 측정 플랫폼에서 25억 개 이상의 traceroute 경로를 수집한다.
• 실제로 통과하는 국가(물리적 위치 및 법적 관할권 포함)를 볼록껍질 내에 포함된 국가 집합과 비교하여 각 경로의 노출 정도를 분류한다.
• 자율 시스템(AS)의 물리적 노출(인프라 위치)과 법적 노출(기업 거버넌스 관할권)을 구분한다.
• 지리적으로 논리적인 경로 비율을 정량화하기 위해 경로 기반 정규도 지표(DoN)를 계산한다.
• 국가별로 노출 정도의 차이를 분 析하고, 비정상적인 라우팅에 자주 관여하는 국가를 특정한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 인터넷 라우팅 인프라는 수신자와 발신자 사이의 지리적으로 논리적인 경로 외부에 위치한 국가에 트래픽을 얼마나 자주 노출시키는가?
• RQ2 AS에 대한 물리적 인프라 위치와 법적 관할권이 결합될 경우, 물리적 노출만 고려할 때보다 국가 주도 감시 위험이 얼마나 증가하는가?
• RQ3 전 세계 인터넷 토폴로지와 토르 사용자가 경험하는 경로 하위집합 간의 노출 패턴은 어떻게 다를까?
• RQ4 지리적으로 논리적이지 않은 라우팅 경로에 가장 자주 관여하는 국가는 어디이며, 이는 발신지 및 수신지에 따라 어떻게 달라지는가?
• RQ5 라우팅 정책를 조정하여 한 국가의 경로 기반 적대자에 대한 노출을 줄일 수 있는가? 그 영향은 DoN에 어떻게 나타나는가?

주요 결과

• 모든 대 모든 인터넷 경로의 44%와 토르 사용자 경험 경로의 33%가 최소한 한 개 이상의 지리적으로 관련 없는 국가에 물리적으로 트래픽을 노출시킨다.
• AS에 대한 법적 관할권을 포함할 경우, 두 데이터셋 모두 최소 49%의 경로가 지리적으로 필요하지 않은 국가에 트래픽을 노출시킨다.
• 물리적 노출에 대한 전 세계 경로 기반 정규도(DoN)는 전체 인터넷에서 0.565이며, 사용자 경험 하위집합에서는 0.632이다.
• 법적 노출에 대한 DoN은 전체 토폴로지에서 0.712이며, 사용자 경험 하위집합에서는 0.674로, 법적 관할권이 노출 위험을 증가시킴을 시사한다.
• 연구된 국가의 50% 이상에서, 최소 80%의 수신 경로가 예상치 못한 국가에 노출되며, 이는 체계적인 지리적 비정상성을 드러낸다.
• 전체 인터넷의 물리적 및 법적 DoN은 0.519이며, 사용자 경로의 경우 정확히 0.500으로, 평균적으로 경로가 지리적으로 논리적인 정도의 약 50% 이상이지만 다소 낮은 수준임을 나타낸다.