Middleboxを活用する将来インターネットの通信セキュリティに関する研究

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既存のミドルボックスプロトコルの脆弱性の調査と、その脆弱性を解消する新たなプロトコルの設計を行った。近年、キャッシュやファイアウォールなど、様々な機能をネットワーク内で提供するミドルボックスを経由してホストが通信を行う、ミドルボックス通信が注目を集めている。さらに、ミドルボックス通信においてデータの秘匿性と完全性を保証するために、ミドルボックスプロトコルが提案されている。これらのプロトコルは、ホストが通信経路上のミドルボックスを認証し、各ミドルボックスにデータの読み込み、書き換え権限のいずれか一方を与えることで、きめ細やかなアクセス制御を可能とする。ミドルボックスプロトコルの性能は既存研究でも検証されているが、安全性の検証は不足している。計算資源が限られたIoTデバイスを補助するためにミドルボックスが有用であることが指摘されるなど、ミドルボックスの必要性は今後も高まることが予想され、ミドルボックスプロトコルの安全性は将来インターネット通信の安全性に大きく影響する。そこで、本研究では、既存のミドルボックスプロトコルの安全性を包括的に検討した。第一に、読み込み権限を持つミドルボックスが不正に書き換え権限を不正に取得する権限拡大攻撃、ファイアウォールなどのセキュリティ関連のミドルボックスを迂回してデータを転送するワームホール攻撃の2種類の攻撃に対して既存プロトコルが脆弱であることを示した。第二に、それらの攻撃をすべて防ぐプロトコルを、既存プロトコルをもとに設計した。第三に、設計プロトコルは、既存プロトコルと比較し、ミドルボックスの計算コストが増大するものの、そのオーバヘッドは十分に小さく、インターネット上での広範な使用に耐える性能であることを示した。本研究は、ミドルボックスが広く利用される将来インターネット通信の安全性に寄与するものと考えられる。