Portunus: 分散システムにおけるアクセス制御の再考

概要

TLS終端処理は、ネットワークおよびセキュリティインフラストラクチャの提供者にとって不可欠な操作であり、エッジに近い場所で機密性の高いキーマテリアルへのアクセスを可能にする非常に遅延に敏感な処理です。しかし、増加する規制上の懸念により、顧客は自分のキーマテリアルがどこでアクセス可能になるかを制御する高度な制御を求めるようになっています。従来のアクセス制御ソリューションは、アクセスを強制するために高可用性の中央集権的なプロセスに依存していますが、往復遅延と運用耐障害性の低下により、このアプローチは魅力がありません。さらに、顧客が望むレベルの制御は、各キーマテリアルの配布プロセスをカスタマイズすることと矛盾しています。 このジレンマを解決するために、私たちは属性ベース暗号化（ABE）と呼ばれる公開鍵暗号のバリアントを使用して構築された暗号化ストレージおよびアクセス制御システムであるPortunusを設計および実装しました。Portunusを使用することで、カスタマーが選択したポリシーの下でTLSキーマテリアルをABEで保護できます。各サーバーは、その属性に基づいてユニークなABEキーが発行され、そのサーバーがポリシーを満たすTLSキーマテリアルのみを復号化できるようにします。これにより、暗号化されたキーマテリアルをエッジに保存でき、アクセス制御はABEを通じてパッシブに強制されます。サーバーがTLS接続を受信したが、必要なTLSキーマテリアルを復号化する権限がない場合、リクエストは直ちに最も近い認証済みサーバーに転送され、中央集権的な調整者を必要としなくなります。一方、このシステムを標準的な公開鍵暗号技術で単純に実装すると、各TLSキーマテリアルが認証済みデータセンターのキーマテリアルでラップされる可能性があります。しかし、この戦略はデータセンターの数に応じてストレージオーバーヘッドを増加させます。私たちは、400以上のデータセンターを持つCloudflareのグローバルネットワークにPortunusを展開しました。私たちの測定結果によると、世界中で1秒あたり数百万件のリクエストを処理でき、これはABEの最大規模の展開の一つです。