[论文解读] TRADE: TRusted Anonymous Data Exchange: Threat Sharing Using Blockchain Technology

Yair Allouche, Nachiket Tapas+3 more|arXiv (Cornell University)|Mar 24, 2021

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 28被引用 8

一句话总结

TRADE 是一个基于区块链的平台，使组织之间能够匿名、可信且可问责地共享网络威胁情报（CTI）。它利用智能合约和双区块链架构，强制实施访问控制，确保数据来源可追溯，并通过声誉和 karma 机制激励高质量贡献，同时与现有标准（如 TAXII 和 OpenDXL）集成。

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.

研究动机与目标

• 解决网络威胁情报（CTI）共享中的关键障碍，包括信任、隐私、匿名性以及缺乏贡献激励。
• 设计一个去中心化、点对点的 CTI 共享平台，消除对单一可信第三方的依赖。
• 使组织能够在保持数据控制权和匿名性的同时，通过区块链上的不可篡改审计日志确保问责性。
• 与现有 CTI 标准（如 TAXII 和 OpenDXL）集成，实现在真实环境中的无缝部署。
• 引入基于声誉和 karma 的非货币激励模型，以应对搭便车行为并确保数据质量。

提出的方法

• TRADE 采用双区块链架构：身份区块链用于管理伪名身份，事务/活动区块链用于记录所有 CTI 共享活动。
• 智能合约强制实施细粒度的访问控制策略，允许数据生产者定义谁可以在何种条件下访问其 CTI。
• 使用临时伪名身份（徽章）在保护发送者匿名性的同时，通过与区块链地址关联的声誉分数实现问责性。
• 声誉合约（RPC）基于同行评分分配并更新多维声誉档案，影响访问权限和数据可见性。
• 法律合约机制将使用条款嵌入共享的 CTI 中，要求消费者在访问前进行数字签名，以确保合规性和可审计性。
• 基于 karma 的系统提供激励：组织通过高质量贡献获得 karma，用于访问外部 CTI，低声誉实体则被限制访问关键数据。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何通过基于区块链的系统实现在无中心权威依赖下的匿名但可问责的网络威胁情报共享？
• RQ2 在去中心化的 CTI 共享网络中，哪些机制可以平衡隐私、匿名性、透明度和问责性？
• RQ3 在无信任、匿名的环境中，如何激励组织共享高质量的威胁情报？
• RQ4 如何将现有的 CTI 交换标准（如 TAXII 和 OpenDXL）原生集成到基于区块链的共享平台中？
• RQ5 声誉和 karma 系统在维护数据质量、防止恶意或低质量贡献方面发挥什么作用？

主要发现

• TRADE 通过将伪名身份与声誉分数关联，成功实现匿名性与问责性的解耦，确保贡献者保持匿名，同时对其行为负责。
• 通过基于 karma 的访问模型，系统降低了搭便车风险，组织必须先贡献才能获得消费 CTI 的权限。
• 声誉分数根据同行反馈动态更新，低声誉组织被限制访问高敏感度威胁数据，从而提升了数据质量。
• 与 TAXII 和 OpenDXL 的集成使系统能够无缝部署于现有组织的威胁情报工作流中，无需重大架构变更。
• 通过智能合约实施访问控制和法律合约标签，确保数据使用符合预定义条款，并具备密码学可审计性。
• 双区块链模型通过复用策略和徽章最小化开销，系统设计支持可扩展性，每个用户生成的临时身份数量最少。