[논문 리뷰] Where The Light Gets In: Analyzing Web Censorship Mechanisms in India

Tarun Yadav, Akshat Sinha외 3명|arXiv (Cornell University)|2018. 08. 06.

Internet Traffic Analysis and Secure E-voting참고 문헌 20인용 수 10

한 줄 요약

이 논문은 인도의 주요 인터넷 서비스 제공업체(IPS)에서의 웹 검열 메커니즘을 수작업으로 확인한 새로운 분석을 제시하며, 중간 장치(middleboxes)를 통한 DNS 및 HTTP 필터링이 광범위하게 사용되고 있음을 드러낸다. 저자들은 반복적 네트워크 추적(Iterative Network Tracing)과 히우리스틱 기반 탐지 기법과 같은 고안된 기법을 개발하여, 인터넷 서비스 제공업체 간 검열 인프라의 상당한 격차를 규명한다. 예를 들어, Airtel의 경우 90%의 경로 커버리지가 있었지만 Vodafone는 2.5%에 그쳤다. 또한 프록시나 VPN에 의존하지 않고 현지 방화벽 조작과 HTTP 요청 스푸핑을 통해 모든 검열을 성공적으로 우회하였다.

ABSTRACT

This paper presents a detailed study of the Internet censorship in India. We consolidated a list of potentially blocked websites from various public sources to assess censorship mechanisms used by nine major ISPs. To begin with, we demonstrate that existing censorship detection tools like OONI are grossly inaccurate. We thus developed various techniques and heuristics to correctly assess censorship and study the underlying mechanism involved in these ISPs. At every step we corroborated our finding manually to test the efficacy of our approach, a step largely ignored by others. We fortify our findings by adjudging the coverage and consistency of censorship infrastructure, broadly in terms of average number of network paths and requested domains the infrastructure surveils. Our results indicate a clear disparity among the ISPs, on how they install censorship infrastructure. For instance, in Idea network we observed the censorious middleboxes on over 90% of our tested intra-AS paths whereas for Vodafone, it is as low as 2.5%. We conclude our research by devising our own novel anti-censorship strategies, that does not depend on third party tools (like proxies, Tor and VPNs etc.). We managed to anti-censor all blocked websites in all ISPs under test.

연구 동기 및 목표

• 인도의 주요 인터넷 서비스 제공업체에서의 웹 검열 메커니즘과 인프라를 실제적으로 조사하는 것.
• 기존 도구들(예: OONI)이 검열을 정확히 탐지하지 못해 발생하는 높은 거짓 양성 및 음성률 문제를 해결하는 것.
• 자동화된 추적과 수작업 검증을 융합한 새로운 방법론을 개발하고 검증하여 탐지 정확도를 보장하는 것.
• 다양한 인터넷 서비스 제공업체와 그들의 중간 장치(middleboxes) 간 검열 인프라의 커버리지와 일관성을 평가하는 것.
• 기존의 프록시, Tor, 또는 VPN에 의존하지 않는 새로운 검열 회피 전략을 설계하고 구현하는 것.

제안 방법

• HTTP 요청에 TTL 값 증가를 점진적으로 적용하는 기법인 반복적 네트워크 추적(Iterative Network Tracing)을 개발하여, 검열 중간 장치를 식별한다.
• 패킷 행동 기반으로 검열을 탐지하기 위한 맞춤형 히우리스틱을 적용하며, 이는 TCP RST/FIN 플래그, 손상된 응답, 고정된 IP-ID 값(예: Airtel 중간 장치에서 242) 등을 포함한다.
• 모든 탐지 단계에서 수작업 검증을 수행하여 결과를 검증하고, 거짓 양성 및 음성률을 최소화한다.
• 기준 기반 탐지 기법을 사용해 콘텐츠 기반 비교(본문 길이, 헤더 필드 이름, HTML 제목 태그)를 수행하며, 수작업 확인 후에만 차단을 보고한다.
• 제3자 도구에 의존하지 않고, 현지 방화벽 규칙 조작과 고안된 HTTP GET 요청을 활용해 검열을 회피하는 검열 회피 메커니즘을 설계한다.
• 9개의 인터넷 서비스 제공업체를 대상으로 장기 데이터를 수집하여 검열 인프라의 일관성과 커버리지 수준을 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 인도의 인터넷 서비스 제공업체에서 검열을 유발하는 프rotocol 메시지의 순서는 무엇인가?
• RQ2 인간 서비스 제공업체는 특정 웹사이트 요청을 차단하기 위해 어떤 구체적인 기법을 사용하는가?
• RQ3 다양한 인터넷 서비스 제공업체에서 검열 인프라가 영향을 미치는 네트워크 경로의 비율은 얼마인가?
• RQ4 검열은 인터넷 서비스 제공업체와 그들의 중간 장치 간에 균일하게 적용되는가? 즉, 동일한 도메인을 차단하는가?
• RQ5 기존의 검열 회피 도구들(예: OONI)의 효과는 어떠한가? 더 나은, 도구에 종속되지 않는 회피 메커니즘을 설계할 수 있는가?

주요 결과

• OONI는 Airtel에서 약 80%의 거짓 양성률과 11.6%의 거짓 음성률을 기록하여, 기존 탐지 도구의 심각한 정확도 부족을 드러냈다.
• Airtel의 검열 인프라는 테스트된 내부 AS 경로의 90% 이상에서 관찰되었지만, Vodafone는 단지 2.5%에 그쳐, 배포 수준의 극명한 격차가 드러났다.
• 주로 DNS 및 HTTP 필터링을 통해 검열이 이루어졌으며, 중간 장치가 유효한 순서 번호를 가진 RST/FIN 패킷과 검열 알림을 삽입했다.
• 많은 중간 장치는 2~3분 동안 TCP 상태를 유지하며, 새로운 패킷 수신 시 타이머를 재설정하여 연결 재전송 동안 지속적인 필터링이 가능하도록 했다.
• 일부 웹사이트는 Tor를 통해도 접근이 불가능할 정도로, 인터넷 서비스 제공업체가 오래된 또는 업데이트되지 않은 블랙리스트를 유지하고 있음을 시사했다.
• 저자들은 프록시, Tor, 또는 VPN에 의존하지 않고, HTTP 요청 조작과 현지 방화벽 규칙 조작을 통해 모든 테스트된 인터넷 서비스 제공업체의 검열을 성공적으로 우회하였다.