DE102004040767A1

DE102004040767A1 - Verfahren und Anordnung zum Schutz von Protokollierungsinformation in Peer-to-Peer Netzwerken

Info

Publication number: DE102004040767A1
Application number: DE200410040767
Authority: DE
Inventors: Jens-Uwe Busser; Gerald Volkmann
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 2004-08-23
Filing date: 2004-08-23
Publication date: 2006-03-09

Abstract

In kleinen Serverarchitekturen gibt es echtzeitfähige, zentrale Komponenten (Server), welche Dienstleistungen für andere Endpunkte (clients) erbringen. Diese erbrachten Dienstleistungen sowie alle Störungen des Normalbetriebs werden üblicherweise vom Server protokolliert. In Peer-to-Peer(P2P)-Netzwerken werden die Dienstleistungen nicht von zentralen Einheiten erbracht, sondern die einzelnen Teilnehmer (peers) erbringen sie sich gegenseitig, daher fallen auch alle Informationen über Dienstleistungen und Störungen dezentral an und müssen an externen Stellen gesammelt werden. Sendet jeder Peer die bei ihm vorliegenden Informationen direkt an eine Sammelstelle, so ist diese Kommunikation relativ leicht angreifbar. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden diese Informationen (verschlüsselt und mit dem gleichen Protokoll wie ander Ressourcen) durch spezielle Peers eingesammelt. Diese Peers können Teil einer Sammelstelle sein, oder sie besitzen eine sichere Verbindung zu einer solchen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz von. Protokollierungsinformationen in Peer-to-Peer Netzwerken gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Anordnung zum Schutz von Protokollierungsinformationen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4.

Peer-to-Peer (P2P)-Netzwerk basierend auf verteilten Hash-Tabellen (DHTs) sind allgemein bekannt. Einen Überblick über solche Netzwerke gibt beispielsweise [1]. In diesem Netzwerk werden Informationen (im Folgenden als Ressourcen gezeichnet) dezentral auf diejenigen Einheiten gespeichert, deren „P2P-Adresse (z. B. der Hashwert auf IP-Adresse und Portnummer) am besten mit der Key-ID der Ressource z. B. Hashwert eines Suchbegriffs etc., übereinstimmt, gemessen an der jeweiligen Metrik des P2P-Algorithmus [2, 3]. Die Geräte, im Folgenden als Peers oder Stationen bezeichnet in diesem Netzwerk, sollen sich selbst bzw. die von ihnen erzeugten Nachrichten beispielsweise durch digitale Signaturen um Zertifikate authentifizieren und autorisieren. Die Zertifikate werden von einer vertrauenswürdigen, zentralen Stelle (Certificate Authority CA) im Voraus ausgestellt und als Ressource ins P2P-Netzwerk eingebracht.

Stellt ein Peer Abweichungen vom Normalbetrieb fest, so müssen diese an eine zentrale Stelle zur Auswertung und Einleitung weiterer Maßnahmen gemeldet werden. Bei diesen Vorkommnissen kann es sich um vorsätzliche Angriffe Dritter (Diensterschleichungsversuche, Distributet Denial of Service DDoS-Angriffe gegen einzelne Peers, Replay-Attacken etc.) Manipulationen des Nutzers selbst als auch um Unregelmäßigkeiten bedingt durch normales Nutzverhalten (z. B. Überlast zu bestimmten Zeiten) handeln. Eine genaue Klassifizierung kann, wenn überhaupt, nur an einer zentralen Stelle geschehen. Informationen über erbrachte Dienstleistungen müssen ebenfalls zentral gesammelt werden, falls eine verbrauchsbezogene Vergebührung erwünscht ist. Es kann sich dabei sowohl um Informationen über Dienstleistungen handeln, die der Peer selbst in Anspruch genommen hat, als auch um Dienstleistungen, die er selbst für andere Peers erbracht hat. Alle diese Informationen werden im Folgenden als Protokollierungsinformationen bezeichnet.

Im einfachsten Fall sendet jeder Peer bei ihm entstehende Protokollierungsinformationen an eine bestimmte externe Sammelstelle, genannt Sammelstellen-Server. Dazu muss dem Peer lediglich die (in der Regel feste) IP-Adresse oder der DNS-Name der Sammelstelle bekannt sein. Hört nun ein Anwender die Nachrichten seines Peers ab, so wird er feststellen, dass eine bestimmte Zieladresse (nämlich die des Sammelstellen-Servers) immer dann eine Nachricht erhält, wenn er einen bestimmten Dienst in Anspruch nimmt, während andere Nachrichten jeweils an ganz verschiedene Ziele verschickt werden. So kann er unter Umständen trotz Verschlüsselung der übertragenen Daten erkennen, welche Nachrichten Protokollierungsinformationen enthalten und wohin diese geschickt werden. Der Anwender kann dann solche Nachrichten relativ einfach mit statischen Filtern wie Firewalls blockieren und somit verhindern, dass sein Peer für ihn ungünstige Informationen (z. B. Vergebührungsinformationen oder Meldungen über Manipulationsversuche) zur Sammelstelle sendet. Noch einfacher ist es natürlich, wenn sich die Nachrichten mit Protokollierungsinformationen auch noch vom verwendeten Protokoll (UDP/TCP, ...) oder vom Ausgangsport von den herkömmlichen P2P-Nachrichten unterscheiden. Ist ein Sammelstellen-Server erst einmal erkannt, so ist er ein leichtes Ziel für (D)DoS-Angriffe. Mit (D)DoS-Angriffen können Server zumindest zeitweise (d. h. typischerweise für einige Stunden oder Tage) blockiert werden, so dass sie in dieser Zeit keine Protokollierungsinformationen mehr er halten können. Dienstleistungen, welche in diesem Zeitraum erbracht werden, können dann nicht abgerechnet werden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, welche den Schutz von Protokollierungsinformation eines Peer-to-Peer Netzwerks gewährleisten.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem Verfahren zum Schutz von Protokollierungsinformation gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale sowie ausgehend von der Anordnung zum Schutz von Protokollierungsinformationen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4 durch dessen kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Protokollierungsinformationen von speziellen vertrauenswürdigen Peers (im Folgenden Sammelstellen-Peers genannt) „eingesammelt" werden: Die Daten werden einfach über das P2P-Netzwerk angefordert, wie andere Ressourcen auch. Diese Sammelstellen-Peers, welche auf sicheren, vom Provider des P2P-Netzwerkes betriebenen Geräten laufen können, haben dann eine sichere Verbindung zu einem Sammelstellen-Server; oder sie sind gar Teil eines solchen Sammelstellen-Servers.

Werden Nachrichten mit Protokollierungsinformationen über das gleiche Protokoll versandt wie andere Nachrichten innerhalb des P2P-Netzwerkes, und ändern sich sowohl die IP-Adressen der Sammelstellen-Peers als auch ihre Adressen im P2P-Netzwerk in unregelmäßiger Weise, so ist es für einen Anwender deutlich schwieriger diese Sammelstellen-Peers zu erkennen und gezielt zu blockieren. Eine Blockade durch eine statisch voradministrierte Firewall ist damit nicht mehr möglich, weil die Nachrichten mit Protokollierungsinformationen sich weder vom Protokolltyp noch durch eine feste Zieladresse von anderen P2P-Nachrichten unterscheiden. Eine Verschlüsselung der Protokollierungsdaten bringt zusätzlichen Schutz, sofern es nicht die einzigen Daten sind, die verschlüsselt übertragen werden.

Damit ist es auch viel schwieriger, die eigentlichen Sammelstellen-Server als Ziel eines (D)DoS-Angriffs zu identifizieren. Wird ein Sammelstellen-Peer dennoch erkannt und mittels (D)DoS angegriffen, so wechselt er einfach seine IP- und P2P-Adresse sowie sein Teilnehmerzertifikat, und registriert sich neu im P2P-Netzwerk. Zusätzlich besteht die Möglichkeit Sammelstellen-Peers nur als temporäre Ergänzung zu festen externen Sammelstellen-Server zu verwenden. Sie werden dann aktiviert, wenn die Server wegen (D)DoS oder anderen Betriebsstörungen nicht mehr erreichbar sind. Die Blockade von Protokollierungsnachrichten durch einzelne Anwender mittels Firewall kann durch dann aber nicht mehr vollständig verhindert werden.

Ein sich dabei ergebender wesentlicher Vorteil liegt darin, dass (D)DoS-Angriffe gegen das Einsammeln von Protokollierungsinformationen erheblich erschwert werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiele erläutert. Davon zeigt:
1 ein Szenario wie es sich bei Erfassung von Protokollinformationen direkt durch eine externe Sammelstelle ergibt;
2 eine schematische Darstellung einer dem Szenario zugrunde liegenden Anordnung;
3 eine schematisch Darstellung einer ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens;
4 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In 1 ist ein Szenario dargestellt, welches sich ergibt, wenn eine externe Sammelstelle SV Protokollierungsinformationen eines Peer-to-Peer Netzwerks P2P-network selbst erfasst. Wie an der schematischen Darstellungen zur erkennen ist, kann der Erfassungsvorgang beispielsweise durch vorhandene Firewalls FW blockiert werden.
Des Weiteren ist zu erkennen, dass eine derartige externe Sammelstelle SV sog. (Distributed) Denial of Service Attacken DDoS ausgesetzt sein kann, welche die Protokollierungsinformationen bzw. deren Erfassung gefährden.
Diesem Szenario liegen die in 2 dargestellten Voraussetzungen zugrunde, die sich darin äußern, dass jede Station „Peer" Peer1, Peer2...PeerX, des Netzwerks P2P sich mit einem eigenen Zertifikat identifiziert, externe Sammelstellen SV für Protokollierungs- und Vergebührungsinformationen vorhanden sind und die Peers Peer1, Peer2...PeerX Vergebührungsinformationen selbst erheben.
Damit die Nachteile des beschriebenen Szenarios behoben werden, wird als eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform die in 3 dargestellte Anordnung eingeführt.
In dieser Anordnung kommt das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz, so dass die gezeigte Sammelstelle SV selbst ein Peer (Station) des Netzwerks P2P network ist und die Protokollierungsinformation bzw. die hiermit zusammenhängenden Daten über ein Peer-to-Peer Protokoll des Netzwerks P2P network holt.
Ein hierzu alternativer Ansatz ist in der 4 dargestellt. Hier bleibt die Sammelstelle SV als zum Netzwerk P2P network externes Element bestehen. Verfügt jedoch über eine sichere Verbindung zu einer erfindungsgemäß speziell ausgestalteten Station Peer3 der Stationen Peer1, Peer2...PeerX des Netzwerks P2P network, wobei die spezielle Ausgestaltung derart gegeben ist, dass das spezielle Peer Peer3 zur Erfassung von Protokollierungsinformationen des Netzwerks sowie Austausch dieser Daten mit der externen Sammelstelle SV über die sichere Verbindung ausgestaltet ist.
Die Erfindung soll dabei nicht auf die erläuterten Ausführungsbeispiele Beschränkt sein, sondern vielmehr alle im Rahmen des fachmännischen Könnens erzeugbaren Variationen umfassen, die die erfindungswesentlichen Kerne – Vertrauenswürdiger Peer, welcher Protokollierungsinformationen im P2P-Netz einsammeln und an externe Sammelstellen sicher weiterleiten kann sowie externe Sammelstellen welche einen solchen Peer enthalten – umfassen.
Literatur

[1] Thomas Friese: „Selbstorganisierende Peer-to-Peer-Netzwerke", Diplomarbeit an der Philipps-Universität Marburg, März 2002
[2] Petar Maymounkov, David Mazieres: „Kademlia: A Peer to Peer Information System Bases on the XOR Metric", New York University
[3] Stoica, Morris, Karger, Kaashoek, Balakrishnan: „Chord: A Scalable Peer-to-Peer Lookup Service for Internet Applications", MIT Laboratory for Computer Science, 2001

Claims

Verfahren zum Schutz von Protokollierungs- und Vergebührungsinformationen in einem Peer-to-Peer Netzwerk (P2P-network) mit einer Vielzahl von Stationen (Peer1, Peer2, Peer3, PeerA, PeerB, PeerX), bei dem zumindest ein erster Teil der Stationen zumindest temporär einen gebührenpflichtigen Dienst für zumindest einen zweiten Teil der Stationen bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Protokollierungs- und Vergebührungsinformationen zumindest temporär als Ressourcen im Netzwerk gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Station als Teil einer zentralen die Protokollierungsinformation sammelnden Einrichtung (SV) betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Übertragung der erfassten Protokollierungsinformationen über eine gesicherte Verbindung zwischen der Station (Peer3) und einer zum Peer-to-Peer Netzwerk (P2P-network) externen die Protokollierungsinformationen sammelnden Einrichtung (SV) erfolgt.
Anordnung zum Schutz von Protokollierungsinformationen in einem Peer-to-Peer Netzwerk (P2P-network) mit einer Vielzahl von Stationen (Peer1, Peer2, Peer3, PeerA, PeerB, PeerX), bei dem zumindest ein erster Teil der Stationen zumindest temporär einen gebührenpflichtigen Dienst für zumindest einen zweiten Teil der Stationen bereitstellt, gekennzeichnet durch Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.