[논문 리뷰] Stalloris: RPKI Downgrade Attack

Tomáš Hlaváček, Philipp Jeitner외 3명|arXiv (Cornell University)|2022. 05. 12.

Network Security and Intrusion Detection인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 RPKI의 연결성과 보안 간의 트레이드오프를 악용하여, 게재점에 대한 신뢰당사자 연결을 지연 또는 패킷 손실을 유도함으로써 경로 원본 검증을 비활성화하는 첫 번째 RPKI 다운그레이드 공격인 Stalloris를 제시한다. 이 공격은 RPKI 보호를 받는 IPv4 주소 공간의 60%를 취약하게 만들며, 공개 저장소의 47%는 레이트 리미팅 기반의 오프패스 공격에 취약하다.

ABSTRACT

We demonstrate the first downgrade attacks against RPKI. The key design property in RPKI that allows our attacks is the tradeoff between connectivity and security: when networks cannot retrieve RPKI information from publication points, they make routing decisions in BGP without validating RPKI. We exploit this tradeoff to develop attacks that prevent the retrieval of the RPKI objects from the public repositories, thereby disabling RPKI validation and exposing the RPKI-protected networks to prefix hijack attacks. We demonstrate experimentally that at least 47% of the public repositories are vulnerable against a specific version of our attacks, a rate-limiting off-path downgrade attack. We also show that all the current RPKI relying party implementations are vulnerable to attacks by a malicious publication point. This translates to 20.4% of the IPv4 address space. We provide recommendations for preventing our downgrade attacks. However, resolving the fundamental problem is not straightforward: if the relying parties prefer security over connectivity and insist on RPKI validation when ROAs cannot be retrieved, the victim AS may become disconnected from many more networks than just the one that the adversary wishes to hijack. Our work shows that the publication points are a critical infrastructure for Internet connectivity and security. Our main recommendation is therefore that the publication points should be hosted on robust platforms guaranteeing a high degree of connectivity.

연구 동기 및 목표

• ROA가 이용 가능하지 않을 경우 검증보다 연결성을 우선시하는 RPKI의 보안 트레이드오프를 조사하기 위해.
• 오프패스 공격자가 패킷 손실 또는 연결 지연을 유도하여 RPKI 보호 기능을 우회할 수 있음을 입증하기 위해.
• 레이트 리미팅 및 악성 게재점과 같은 실용적 기법을 사용하여 RPKI 다운그레이드 공격의 실제 가능성과 영향을 평가하기 위해.
• 신뢰당사자 구현 및 게재점 인프라에 내재된 체계적 취약점을 규명하기 위해.
• 이러한 공격에 대비한 RPKI 배포를 강화하기 위한 실천 가능한 권고 사항을 제공하기 위해.

제안 방법

• 신뢰당사자 새로 고침 간격과 동기화된 저속도 패킷 스푸핑 기법을 개발하여 RPKI 게재점에서 레이트 리미팅 메커니즘을 유도함.
• 공격자가 피해자의 IP에서 스푸핑된 패킷을 전송하여 정상적인 신뢰당사자 쿼리가 삭제되도록 레이트 리미팅 행동을 악용함.
• 악성 게재점을 사용하여 복잡하고 느린 응답을 유도하는 위임을 생성함으로써 신뢰당사자를 지연시키는 Stalloris 공격을 설계함.
• 오프패스 패킷 손실과 연결 지연 기법을 조합하여 타임아웃으로 인해 신뢰당사자가 RPKI 검증을 포기하도록 유도함.
• 신뢰당사자의 새로 고침 간격(예: Routinator의 10분 간격)을 측정하여 공격의 정확한 타이밍을 맞춰 최대 효과를 내기 위해.
• 60개의 공개 저장소에서 취약성 평가를 수행하여, 이 중 47개(77%)가 레이트 리미팅 및 서브프리픽스 해킹 공격에 취약한 것으로 확인함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 오프패스 공격자가 BGP나 RPKI 인fra를 손상시키지 않고도 RPKI 경로 검증을 비활성화할 수 있는가?
• RQ2 RPKI 게재점에서의 레이트 리미팅 메커니즘이 실용적인 다운그레이드 공격을 얼마나 허용하는가?
• RQ3 Stalloris 공격이 신뢰당사자를 얼마나 효과적으로 지연시키며, 검증을 건너뛰게 하는가?
• RQ4 실제로 RPKI 보호를 받는 IPv4 주소 공간의 몇 퍼센트가 이러한 다운그레이드 공격에 취약한가?
• RQ5 이러한 공격이 가능한 데 기여하는 RPKI의 연결성과 보안 간의 체계적 트레이드오프는 무엇인가?

주요 결과

• 공개 RPKI 저장소의 47%가 레이트 리미팅 기반 오프패스 다운그레이드 공격에 취약하며, 이는 RPKI 보호를 받는 IPv4 주소 공간의 60%에 해당한다.
• 현재 모든 RPKI 신뢰당사자 구현체가 악성 게재점에 의해 공격을 받을 수 있으며, 이는 IPv4 주소 공간의 20.4%에 영향을 준다.
• Stalloris 공격은 신뢰당사자를 지연시켜 공격 반복 횟수를 1회로 줄여 매우 효율적인 공격이 된다.
• RPKI 완전 도입 후에도 공격이 여전히 효과가 있는 이유는, ROA가 이용 가능하지 않을 경우 '알 수 없는' 검증 상태를 허용하는 설계 선택을 악용하기 때문이다.
• 취약한 60개 저장소 중 47개(77%)가 서브프리픽스 해킹 공격에도 취약하여, 연쇄적 위험을 드러낸다.
• 공격자가 IP 주소를 스푸핑하기만 하면 되며, 현장 또는 특권 접근 권한이 필요로 하지 않기 때문에 약한 공격자에게도 실용적이다.