[论文解读] Countering Wrapping Attack on XML Signature in SOAP Message for Cloud Computing

Hadi Razzaghi Kouchaksaraei, Alexander G. Chefranov|arXiv (Cornell University)|Oct 1, 2013

Cloud Data Security Solutions参考文献 2被引用 11

一句话总结

本文提出了一种新颖的XML数字签名方法，以防止在云计算环境中SOAP消息中的XML签名包装攻击。通过利用XML任意签名技术，该方法在防范四种已知的包装攻击变体的同时，性能达到XPath引用方法的三倍，并略快于ID引用方法。

ABSTRACT

It is known that the exchange of information between web applications is done by means of the SOAP protocol. Securing this protocol is obviously a vital issue for any computer network. However, when it comes to cloud computing systems, the sensitivity of this issue rises, as the clients of system, release their data to the cloud. XML signature is employed to secure SOAP messages. However, there are also some weak points that have been identified, named as XML signature wrapping attacks, which have been categorized into four major groups; Simple Ancestry Context Attack, Optional element context attacks, Sibling Value Context Attack, Sibling Order Context. In this paper, two existing methods, for referencing the signed part of SOAP Message, named as ID referencing and XPath method, are analyzed and examined. In addition, a new method is proposed and tested, to secure the SOAP message. In the new method, the XML any signature wrapping attack is prevented by employing the concept of XML digital signature on the SOAP message. The results of conducted experiments show that the proposed method is approximately three times faster than the XPath method and even a little faster than ID.

研究动机与目标

• 解决基于SOAP的Web服务在云计算中所面临的XML签名包装攻击这一关键安全漏洞。
• 分析并比较现有签名引用方法——ID引用和XPath——在保护SOAP消息方面的安全性和效率。
• 设计并评估一种新方法，通过增强签名验证来防止XML任意签名包装攻击。
• 在不牺牲安全性的前提下，提升云服务通信中的性能。

提出的方法

• 所提出的方法使用XML任意签名来验证整个SOAP消息结构，确保任何恶意元素都无法被插入而不被检测到。
• 通过使用标准化的XML签名框架，将签名与完整的消息上下文（包括所有元素和属性）绑定，严格强制签名验证。
• 该方法动态识别并签署SOAP消息的所有相关部分，消除了对易受操纵的特定ID或XPath表达式的依赖。
• 通过针对完整消息树验证签名，增强了安全性，防止攻击者通过篡改或重新排序元素来绕过检查。
• 在受控环境中实现并测试该方法，以与ID和XPath引用技术在性能和安全性方面进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 现有XML签名引用方法（ID和XPath）在基于云的SOAP消息传递中的安全性和效率表现如何？
• RQ2 当前XML签名实现中存在哪些具体漏洞，使得包装攻击得以发生？
• RQ3 是否可以设计一种新签名方法，以防止所有四类XML签名包装攻击（简单祖先、可选元素、兄弟值、兄弟顺序）？
• RQ4 在实际场景中，所提出方法的性能与ID和XPath引用方法相比如何？

主要发现

• 所提出的方法通过强制端到端验证SOAP消息结构，有效防止了所有四类XML签名包装攻击。
• 新方法的性能相比XPath引用方法提高了约三倍。
• 该方法略快于传统的ID引用方法，表现出更高的效率。
• 实验结果证实，所提出方法在保持强安全性的同时，显著提升了云计算环境中的性能。