動的処理解決プロトコル DPRP の改良の検討 11300J075

動的処理解決プロトコル

DPRP

11300J075 鈴木秀和 渡邊研究室

1. はじめに

近年，増加傾向にあるイントラネット内部の犯罪に 対するセキュリティ対策が重要視されている．既存技

術の 1つとしてIPsecが考えられるが，頻繁にシステ

ム構成が変わる環境では設定情報の変更が必要である ため，イントラネット内では利用されていない．

そこでイントラネット内のセキュリティと運用管理 負荷軽減を両立したシステムを実現する FPN(Flexible Private Network)環境[1]を目指している．この環境では 各 端 末 に グ ル ー プ 鍵 GK を 持 た せ た 暗 号 装 置 EE

（Encryption Element）を用意し，同一の鍵を保持する EE の 集 合 を 閉 域 通 信 グ ル ー プ CCGI（Closed Communication Group for Intranet）として構成する．

CCGI 内の端末間の通信はこの GK で暗号化され，異 なる CCGIの端末がアクセスすることや，通信内容を 盗聴することが不可能となっている．そこで端末は通 信相手が同一のCCGIに帰属しているかを確認する必 要があり，そのネゴシエーションを行うのが DPRP

（Dynamic Process Resolution Protocol）である．DPRP は通信に先立ち行われ，認証と動作処理情報テーブル PIT(Process Information Table)を動的に生成する．

本研究ではDPRPの安全性を向上させる改良を検討 したので報告する．

2. 既存DPRPにおける課題

CCGI を構成する EEには，クライアント端末にソ フトウェアをインストールして実現するソフトウェア 型暗号装置EES，ルータに実装させて配下の端末を保 護するネットワーク型暗号装置 EEN がある．企業ネ ットワークでは部署や役職ごとにアクセスポリシーが 異なるため，図1のようなCCGI構成が考えられる．

図 1 ネットワーク構成とCCGI構成

EES1-EES2間の通信を考えた場合，通信経路上に3

台以上の EEが存在する縦列接続構成になっている．

従来のDPRPでは両終端EE間でEnd-Endの事前ネゴ シエーションを行っているため，中間 EE となる各 EEN を無条件に中継させていた[2]．このように制御 パケットを無条件で中継させることで，EEに不正な PITの作成や，DOS攻撃の対象となる懸念がある．

3. 制御パケット検証機能の追加

このような課題を解決するために，中間 EEにおい て制御パケットの検証機能を追加した．図2のように EENに配下のサブネットに存在する EEの IPアドレ スとグループ鍵情報を記したテーブル ECT(EE Check

Table)を用意する．この情報は EES が電源投入時に

REI(Report EE Information)パケットによって伝えられ る．EENはREIがMSによって証明されたEEからの ものであるということを確実に認証するため，安全に ECTを作成することが可能である．

図 2 ECT生成方法

DPRPネゴシエーションはEnd-EndではGK3による 認証を行い，中間EEではECTによって制御パケット の検証を行う．検証は制御パケットの IP アドレスと グループ鍵情報を ECTと比較して行い，一致するデ ータが存在すれば制御パケットの中継を許可する．

図 3 DPRPネゴシエーション

4. 評価

中間 EEにおいて制御パケットの検証機能を追加し たことにより，確実に制御パケットの認証を行うこと が可能になり，安全にPITを作成することが可能にな った．また各 EEで認証または検証することで不正な パケットを早期段階で発見し破棄することが可能にな り，セキュリティの向上が見込める．

5. むすび

既存のDPRPのセキュリティ向上を図るために改良 を行った．今後は DPRPの開発を進め FreeBSD カー ネルの IP層に実装して，性能評価を行う予定である．

参考文献

[1] http://www-is.meijo-u.ac.jp/~watanabe/ “研究内容”

[2] 渡邊晃，井手口哲夫，笹瀬巌，”イントラネット閉 域通信グループの物理的位置透過性を可能にする 動的処理解決プロトコルの提案”，電子情報通信学 会論文誌，VOL.J84-D-I No.3，March 2001

Researches on Improvement of DPRP

動的処理解決プロトコルDPRPの 改良の検討

名城大学理工学部情報科学科 渡邊研究室 11300J075 鈴木 秀和

研究背景

¾ 企業ネットワークのセキュリティ対策

»

»

¾ ネットワークセキュリティの基本対策

»

»

¾

¾

¾NA(P)T

既存技術

IPsec

SOCKS

SSL…

イントラネット特有の環境に対応した

柔軟なセキュリティ技術がない

研究背景

¾ FPN

Flexible Private Network

»

»

CCGI

» DPRP

»

IC Card & Biometrics

Login System Group Key Delivery

CCGI(Closed Communication Groups for Intranet) Access Denial DPRP Negotiation

Encrypted Communication

グループ鍵

GK

CCGI

1

1

Outsider

GK GK

動的処理解決プロトコルＤＰＲＰの概要と課題

¾ DPRP （ Dynamic Process Resolution Protocol ）

»

»

PIT

Process Information Table

EES

EEN

Tx

中間

EE

T2

CCGI 1 CCGI 2

CCGI 3

T1 EES1 EES2

GK1 GK2

GK3 GK3

EEN1 EEN2

ＤＰＲＰ改良方式の概要

¾ 中間 EE における制御パケットチェック機能の追加

» EEN

ECT

EE Check Table

配下のサブネットに存在する

EE

…

…

… 00060 4

IP(EES3)

00020 1

IP(EES3)

00010 3

IP(EES2)

Key Version CCGI No.

IP Address

① ②

①内→外：正しい

EE

②外→内：正しい

EE

Packet Check

¾IP Address

¾CCGI Number

¾Key Version

ＥＣＴデータ生成方法

¾ REI （ Report EE Information ） [ICMP]

» EES

»

EE

EEN

»

¾Prx

EES2

¾Pus

MS

¾Eprs[Pux]

¾Pry

EEN2

¾Pus

MS

¾Eprs[Puy]

REI

MS

EE

IP(EES2) CCGI(3) KVer(00010) H(D)

Eprx[H(D)]

Eprs[Pux]

MD5

Encrypt

IP(EES2) CCGI(3) KVer(00010)

Eprx[H(D)]

Eprs[Pux]

H(D) H(D)

Verify MD5

Decrypt

EES2 EES1

CCGI 2 CCGI 1

GK3 GK2 GK1 GK3

ECT ECT

EEN2 EEN1

ＤＰＲＰネゴシエーション

①

ACG

② ③

④

MCI

Encrypted Communication

① PIT を検索してデータが存在 しない場合， ACG を送信

② ECT によるパケットチェック

③ グループ鍵による認証処理 後，動作処理情報を決定

④ 決定した情報に基づいて PIT 生成

⑤ MCI 送信

⑥ グループ鍵による認証処理

EES2

EES1

※

ACG

Authentication Communication Groups

※

MCI

⑥

評価

¾ 中間 EE において MS に証明された EE から送信された制 御パケットであるか検証可能

9

9

PIT

9

セキュリティの向上が見込める

まとめと今後の課題

¾ DPRP の安全性を向上させる改良の一検討

»

»

DPRP

»

¾ 現在開発中の動作テストプログラムの完成

»

DPRP

»

¾ OS への組み込み

» FreeBSD

IP

» Linux

¾ FPN 環境の実現

Researches on Improvement of DPRP

動的処理解決プロトコルDPRPの 改良の検討

終了

物理的位置透過性（ロケーションフリー）の保証

¾ CCGI 定義情報に基づくグルーピングの定義

»

CCGI

»

端末の移動を考慮したＥＣＴデータ削除方法

¾ 不要なデータは削除

» EES

» ECT

REI

(delete) REI REI

Unspecified Verify Digital Signature

Delete Data

Verify Digital Signature Add Data

Delete Data

ＲＥＩ送信先

Web Srv1

EEN2 EEN1

EEN3 EES3

T1 T2

T4 EES1 T3

EES2 DMZ

The Internet

Router + FW Srv2

Router + FW EEN4 EEN5

( i )

The head office A branch office

¾ REI

EEN

¾ EEN

EEN

¾ DMZ

FW

¾

ＧＭＡＣによるグループ鍵認証

¾ GMAC （ Group Message Authentication Code ）

»

MD5

MAC

»

MAC

9

9

9 CCGI

動作処理情報テーブルＰＩＴ（Process Information Table）

¾ 通信パケットの処理内容を定めた情報

0 Dec

200 3

100 EES2

150 EES3

0 Enc

200 3

150 EES3

100 EES2

CF Proc

Ver No

dPrt dIP

sPrt sIP

9 sIP

IP

sPrt

9 dIP

IP

dPrt

IP

9 No

CCGI

Ver

9 Proc

CF

• Enc

Dec

• Fwd

Dst

• Cre

タイマーによる

CF

↓

規定値以下のデータ 削除

ＤＰＲＰの実装

¾ GSCIP （ Grouped Secure Communication for IP ）

» FPN

» 5

2

• DPRP

• PCCOM

• SPAC

• Mobile P2P

• NATF

• Key Management

• “Island hop” Detection

Call GSCIP Rebuild

Forwarding ?

Verify ip_input

ip_forward

Initialize Header

Select Route

Select Source IP Address

Call GSCIP Fragmente

ip_output

Mobile P2P

“Island hop” Detection

PCCOM(Cipher Process) DPRP

Key Management

Check Packet Type

ipintrq: arpintrq: ARP Protocol if_output

Data link Layer Transport Layer

Receive Packet Send Packet

Search Table

GSCIP Package

Call GSCIP

NATF (HFW)

評価プログラムによる性能評価

¾ 実験条件

» GMAC

ACG

10,000

1

»

10

»

3

ACG

FreeBSD 5.2-Release FreeBSD 5.1-Release

OS

196MB 1024MB

RAM

PentiumII 233MHz Pentium4 2.4GHz

CPU

PC2 PC1

63.984 9.219

グループ鍵認証

288.203 39.609

ACG

90.547 12.185

GMAC

PC2 [

sec]

PC1 [

sec]

今回検討した4案の機能評価

◎

○

◎

△

－ 安全性の向上

GMAC

GMAC

GMAC

GMAC

暗号化乱数

End-End

•

•ECT

•

•

•

－ （複数）

EE

○

△

○

×

CCGI

1

1

1

1.5

2

○

△

×

△

◎

DPRP

エーションの 処理時間

ECT

MAC

ディジタル 署名検証 グループ鍵

無条件通過 認証 中間

EE

るパケットの中 継処理

検討案

3

2

検討案

1