[논문 리뷰] Server Location Verification and Server Location Pinning: Augmenting TLS Authentication

AbdelRahman Abdou, Paul C. van Oorschot|arXiv (Cornell University)|2016. 08. 13.

Spam and Phishing Detection참고 문헌 27인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 웹 서버의 지리적 위치를 검증하는 측정 기반 실시간 메커니즘인 서버 위치 검증(SLV)을 소개한다. 이는 브라우저가 서버의 근접성을 검증할 수 있도록 해, TLS 인증을 강화한다. 서버 위치 핀딩을 보완 기법으로 제안하여, 서버 측 변경 없이도 중간자 공격에 대한 저항력을 크게 향상시키며, 브라우저 확장 프로그램과 PlanetLab 평가를 통해 실현 가능성을 입증한다.

ABSTRACT

We introduce the first known mechanism providing realtime server location verification. Its uses include enhancing server authentication (e.g., augmenting TLS) by enabling browsers to automatically interpret server location information. We describe the design of this new measurement-based technique, Server Location Verification (SLV), and evaluate it using PlanetLab. We explain how SLV is compatible with the increasing trends of geographically distributed content dissemination over the Internet, without causing any new interoperability conflicts. Additionally, we introduce the notion of (verifiable) "server location pinning" within TLS (conceptually similar to certificate pinning) to support SLV, and evaluate their combined impact using a server-authentication evaluation framework. The results affirm the addition of new security benefits to the existing SSL/TLS-based authentication mechanisms. We implement SLV through a location verification service, the simplest version of which requires no server-side changes. We also implement a simple browser extension that interacts seamlessly with the verification infrastructure to obtain realtime server location-verification results.

연구 동기 및 목표

• 웹 인증에서 실시간으로 악성 공격에 강건한 서버 위치 검증이 부족한 문제를 해결하기 위해.
• 물리적 지리적 위치를 신뢰 요소로 통합함으로써 TLS 기반 서버 인증을 향상시키기 위해.
• CDN과 지리적으로 분산된 서버를 포함한 현대적인 콘텐츠 배포 모델과 호환되는 메커니즘을 설계하기 위해.
• 서버 측 수정 없이도 브라우저 수준에서 서버 위치를 검증할 수 있도록 하기 위해.
• 서버 위치 핀딩을 인증 핀딩의 병행 기법으로 도입하고, 이를 평가함으로써 위조 공격에 대한 저항력을 향상시키기 위해.

제안 방법

• SLV는 다수의 지리적 지점에서 대상 서버로의 네트워크 측정(예: 왕복 시간)을 수행하는 분산된 검증자 네트워크를 사용한다.
• 다양한 검증자로부터의 시간 기반 거리 추정치를 분석하여 서버가 주장한 지리적 위치의 타당성을 검증한다.
• 기존의 네트워크 지연 기반 지리적 위치 특정 원리를 활용하지만, 다중 경로 측정 및 일관성 검증을 통해 악성 공격에 강건한 방식으로 향상시킨다.
• 브라우저 확장 프로그램이 위치 검증 서비스와 상호작용하여 실시간 서버 위치 검증 결과를 검색하고 표시한다.
• 서버 위치 핀딩은 인증 핀딩과 유사한 메커니즘으로 도입되며, 클라이언트가 신뢰할 수 있는 물리적 서버 위치의 화이트리스트를 강제로 설정할 수 있도록 한다.
• 서버 측 변경 없이도 구현 가능하도록 설계되었으며, 클라이언트 측 확장 프로그램과 공개 검증 인프라만을 사용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 웹 서버의 변경 없이도 실시간으로 악성 공격에 강건한 서버 위치 검증이 가능할 수 있는가?
• RQ2 서버 위치 검증을 기존 TLS 인증 워크플로우에 통합하여 보안을 향상시킬 수 있는가?
• RQ3 SLV는 루트 인증서나 피싱 공격을 포함한 중간자 공격의 성공률을 어느 정도 낮출 수 있는가?
• RQ4 서버 위치 핀딩은 인증 핀딩과 유사한 방식으로 효과적으로 모델링하고 배포할 수 있는가?
• RQ5 SLV는 여러 지리적으로 분산된 엔드포인트를 가진 실제 분산 콘텐츠 배포 환경에서 어떻게 성능을 발휘하는가?

주요 결과

• SLV는 서버 측 수정 없이도 클라이언트 측 확장 프로그램과 공개 검증 서비스만을 사용하여 실시간으로 웹 서버의 지리적 위치를 성공적으로 검증한다.
• IP 주소 조작과 같은 일반적인 위치 위조 공격에 강건한데, 이는 IP 지리 위치 데이터베이스가 아닌 다중 경로 시간 측정에 의존하기 때문이다.
• PlanetLab 인프라에서의 평가를 통해 SLV가 실제 네트워크 조건 하에서 서버 위치를 정확하게 검증하는 데 효과적임을 확인하였다.
• 서버 위치 핀딩은 도메인을 신뢰할 수 있는 지리적 위치 집합에 바인딩하는 실용적인 메커니즘을 제공하여, 위치 기반 위조 공격 탐지 능력을 향상시킨다.
• CDN과 로드 밸런싱 아키텍처를 포함한 현대적인 콘텐츠 배포 모델과도 호환되며, 콘텐츠가 여러 물리적 위치에서 제공될 수 있는 환경에서도 기능한다.
• 결과적으로 SLV는 물리적 위치를 검증 가능한 신뢰 요소로 통합함으로써 TLS 인증에 의미 있는 새로운 차원을 추가함을 입증하였다.