[논문 리뷰] TRADE: TRusted Anonymous Data Exchange: Threat Sharing Using Blockchain Technology

Yair Allouche, Nachiket Tapas외 3명|arXiv (Cornell University)|2021. 03. 24.

Blockchain Technology Applications and Security참고 문헌 28인용 수 8

한 줄 요약

TRADE는 조직 간 익명성, 신뢰성, 책임성을 보장하는 블록체인 기반 플랫폼으로, 사이버 위협 지능(Cyber Threat Intelligence, CTI) 공유를 가능하게 한다. 블록체인 스마트 계약과 이중 블록체인 아키텍처를 활용해 접근 제어를 강제하고 데이터 기원을 보장하며, 신뢰도와 카마 메커니즘을 통해 고품질 기여를 인centivizing한다. 또한 기존 표준인 TAXII 및 OpenDXL과 통합된다.

ABSTRACT

Cyber attacks are becoming more frequent and sophisticated, introducing significant challenges for organizations to protect their systems and data from threat actors. Today, threat actors are highly motivated, persistent, and well-founded and operate in a coordinated manner to commit a diversity of attacks using various sophisticated tactics, techniques, and procedures. Given the risks these threats present, it has become clear that organizations need to collaborate and share cyber threat information (CTI) and use it to improve their security posture. In this paper, we present TRADE -- TRusted Anonymous Data Exchange -- a collaborative, distributed, trusted, and anonymized CTI sharing platform based on blockchain technology. TRADE uses a blockchain-based access control framework designed to provide essential features and requirements to incentivize and encourage organizations to share threat intelligence information. In TRADE, organizations can fully control their data by defining sharing policies enforced by smart contracts used to control and manage CTI sharing in the network. TRADE allows organizations to preserve their anonymity while keeping organizations fully accountable for their action in the network. Finally, TRADE can be easily integrated within existing threat intelligence exchange protocols - such as trusted automated exchange of intelligence information (TAXII) and OpenDXL, thereby allowing a fast and smooth technology adaptation.

연구 동기 및 목표

• 사이버 위협 지능(Cyber Threat Intelligence, CTI) 공유의 핵심 장벽인 신뢰성, 프라이버시, 익명성, 기여에 대한 인센티브 부족 문제를 해결하기 위해.
• 단일 신뢰할 수 있는 제3자에 의존하지 않는 탈중앙화된 피어 투 피어 CTI 공유 플랫폼을 설계하기 위해.
• 조직이 데이터 제어와 익명성을 유지하면서도, 불가변적 감사 트레일을 통해 블록체인 상에서 책임성을 확보할 수 있도록 하기 위해.
• 기존 CTI 표준인 TAXII 및 OpenDXL과의 통합을 통해 실제 환경에서의 원활한 도입을 가능하게 하기 위해.
• 무료 라이딩을 방지하고 데이터 품질을 보장하기 위해, 보상이 없는 인센티브 모델(신뢰도 및 카마)을 도입하기 위해.

제안 방법

• TRADE는 신원 블록체인(Identity Blockchain)과 거래/활동 블록체인(Transaction/Activity Blockchain)을 갖춘 이중 블록체인 아키텍처를 사용한다. 신원 블록체인은 가명 신원을 관리하고, 거래/활동 블록체인은 모든 CTI 공유 활동을 기록한다.
• 스마트 계약은 세밀한 접근 제어 정책을 강제하며, 데이터 생산자가 누가 자신의 CTI에 접근할 수 있고 어떤 조건에서 접근할 수 있는지 정의할 수 있도록 한다.
• 임시 가명 신원(배지)을 사용하여 발신자의 익명성을 유지하면서도, 블록체인 주소와 연결된 신뢰도 점수를 통해 책임성을 확보한다.
• 신뢰도 계약(RPC)은 피어 평가 기반으로 다차원적 신뢰도 프로필을 할당하고 업데이트하며, 이는 접근 권한과 데이터 가시성에 영향을 준다.
• 법적 계약 메커니즘은 공유된 CTI에 이용 약관을 태깅하며, 소비자가 접근하기 전에 디지털 서명을 요구함으로써 준수성과 감사 가능성을 보장한다.
• 카마 기반 시스템은 데이터 공유를 인센티브화한다: 조직은 고품질 기여로 카마를 확보하고, 외부 CTI에 접근하기 위해 이를 소비한다. 저신뢰도 기여자는 핵심 데이터에 접근이 제한된다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 중앙 기관에 의존하지 않고도, 익명성은 유지하면서도 책임성이 확보되는 블록체인 기반 시스템은 어떻게 설계할 수 있는가?
• RQ2 탈중앙화된 CTI 공유 네트워크에서 프라이버시, 익명성, 투명성, 책임성을 어떻게 균형 있게 유지할 수 있는가?
• RQ3 신뢰할 수 없는 익명 환경에서 조직들이 고품질 위협 지능을 공유하도록 유도하는 방법은 무엇인가?
• RQ4 기존의 CTI 교환 표준(TAXII 및 OpenDXL)은 어떻게 블록체인 기반 공유 플랫폼에 네이티브로 통합할 수 있는가?
• RQ5 신뢰도와 카마 시스템은 데이터 품질을 유지하고 악성 또는 저품질 기여를 방지하는 데 어떤 역할을 하는가?

주요 결과

• TRADE는 가명 신원을 신뢰도 점수와 연결시켜 익명성과 책임성을 분리함으로써 성공적으로 실현하였다. 기여자는 익명성을 유지하면서도 자신의 행동에 대해 책임지게 된다.
• 카마 기반 접근 모델을 통해 무료 라이딩의 위험을 줄였다. 조직은 소비하기 위해 기여해야만 권한을 확보한다.
• 신뢰도 점수는 피어 피드백 기반으로 동적으로 업데이트되며, 저신뢰도 기관은 고감도 위협 데이터에 접근이 제한되어 데이터 품질이 향상된다.
• TAXII 및 OpenDXL과의 통합을 통해, 조직의 기존 위협 지능 워크플로우에 영향을 최소화하면서도 원활한 배포가 가능해졌다.
• 접근 제어 및 법적 계약 태깅을 위한 스마트 계약의 사용은 데이터 사용이 사전 정의된 조건을 준수하고 있으며, 암호학적 감사가 가능하다는 점을 보장한다.
• 이중 블록체인 모델은 정책과 배지를 재사용함으로써 오버헤드를 최소화하였으며, 사용자당 일시적 신원 수를 최소화하여 확장성에 유리하도록 설계되었다.