[논문 리뷰] SWEET: Serving the Web by Exploiting Email Tunnels

Amir Houmansadr, Wenxuan Zhou외 2명|arXiv (Cornell University)|2012. 11. 14.

Internet Traffic Analysis and Secure E-voting참고 문헌 9인용 수 20

한 줄 요약

SWEET는 저비용이며 관찰되지 않는 방식의 회피 시스템으로, 공용 이메일 서비스를 통해 트래픽을 라우팅하여 인터넷 검열을 우회한다. 사용자는 암호화된 이메일 채널을 통해 비밀 정보 공유나 협업 없이도 차단된 콘텐츠에 익명으로 안전하게 액세스할 수 있으며, 깊은 패킷 검사나 IP 차단 조건에서도 가용성을 유지한다.

ABSTRACT

Open communication over the Internet poses a serious threat to countries with repressive regimes, leading them to develop and deploy censorship mechanisms within their networks. Unfortunately, existing censorship circumvention systems do not provide high availability guarantees to their users, as censors can identify, hence disrupt, the traffic belonging to these systems using today's advanced censorship technologies. In this paper we propose SWEET, a highly available censorship-resistant infrastructure. SWEET works by encapsulating a censored user's traffic to a proxy server inside email messages that are carried over by public email service providers, like Gmail and Yahoo Mail. As the operation of SWEET is not bound to specific email providers we argue that a censor will need to block all email communications in order to disrupt SWEET, which is infeasible as email constitutes an important part of today's Internet. Through experiments with a prototype of our system we find that SWEET's performance is sufficient for web traffic. In particular, regular websites are downloaded within couple of seconds.

연구 동기 및 목표

• 검열자에게 관찰되지 않으면서도 검열 환경에서 높은 가용성을 유지하는 회피 시스템을 설계하기 위해.
• 사용자가 시스템과 비밀 정보를 공유할 필요를 제거하여 검열 당국에 노출될 위험을 줄이기 위해.
• 기본 이메일 서비스를 사용해 최소한의 인프라로도 배포 가능하게 하여 개인 및 소규모 조직이 접근할 수 있도록 하기 위해.
• 엔드 투 엔드 암호화 및 이메일을 통한 안전한 터널링을 통해 사용자 트래픽의 기밀성을 확보하기 위해.
• 딥 패킷 검사, IP 차단, DNS 조작과 같은 일반적인 검열 기법에 대비해 내구성이 있는 시스템을 확보하기 위해, 이메일 서비스의 광범위함과 내구성 활용

제안 방법

• 공용 이메일 서비스(예: Gmail, Hushmail)를 사용해 인터넷 트래픽을 터널링하는 은폐 통신 채널로 활용한다.
• 사용자와 SWEET 서버 간 공유 키를 사용해 터널링된 데이터를 엔드 투 엔드 암호화하여 기밀성을 확보한다.
• 가벼운 서버에 메일 서버와 SOCKS 프oxy를 배치해 암호화된 이메일 첨부파일 및 터널 요청을 처리한다.
• 기본 이메일 제공업체를 통해 트래픽을 라우팅함으로써, 알려진 SWEET 서버 IP나 도메인에 직접 연결되지 않게 하여 관찰 불가능성을 확보한다.
• 사용자 등록 및 트래픽 제한을 통해 DoS 공격을 완화하고, 이메일 주소 검증을 통해 위조된 클라이언트 공격을 방어한다.
• 암호화 및 플레인 텍스트 이메일 인프라 둘 다 지원하여, 위협 모델에 따라 성능과 관찰 불가능성 간의 트레이드오프를 사용자가 선택할 수 있도록 한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 사용자와의 비밀 정보 공유 없이도 강력한 관찰 불가능성을 달성할 수 있는 회피 시스템은 가능한가?
• RQ2 딥 패킷 검사 및 IP/DNS 기반 차단 조건에서도 시스템이 가용성을 유지할 수 있는가?
• RQ3 공용 이메일 인프라는 얼마나 내구적이며 탐지되지 않는 터널링 수단으로 활용될 수 있는가?
• RQ4 분산형이고 신뢰도가 낮은 회피 시스템에서 악용 및 DoS 공격을 방지할 수 있는 메커니즘은 무엇인가?
• RQ5 사용자 편의성과 배포 용이성은 보안 및 익명성 보장을 어떻게 균형 잡을 수 있는가?

주요 결과

• SWEET는 표준 이메일 서비스를 통해 트래픽을 라우팅함으로써, 깊은 패킷 검사 조건에서도 정상적인 이메일 트래픽과 구분되지 않게 하여 관찰 불가능성을 달성한다.
• 검열자가 특정 서비스를 차단하더라도 사용자가 암호화된 이메일 제공업체와 플레인 텍스트 제공업체 간에 전환할 수 있기 때문에 시스템은 여전히 가용성을 유지한다.
• 이메일 기반 터널링을 사용함으로써 사용자와의 비밀 정보 공유가 필요 없어지며, 노출 및 시스템 해킹 위험이 크게 감소한다.
• SWEET의 설계는 엔드포인트 식별자가 없고 엔드 투 엔드 암호화를 사용하기 때문에, IP 차단, DNS 조작, 딥 패킷 검사와 같은 일반적인 검열 기법에 대해 내구성이 있다.
• 단일 서버에서 최소한의 자원으로도 시스템을 구축할 수 있으며, ISP나 최종 사용자 협업 없이도 작동하므로, 기초 단체 배포에 적합하다.
• 트래픽 제한 및 사전 등록 메커니즘은 가짜 이메일 주소를 사용해 시스템을 폭주시키는 공격조차도 효과적으로 완화한다.