BPFast: 클라우드 환경을 위한 eBPF/XDP 기반 고속 네트워크 패킷 페이로드 검사 시스템 (BPFast: An eBPF/XDP-based high-performance packet payload inspection system for cloud environments)

서지정보

· 발행기관 : 한국정보보호학회
· 수록지 정보 : 정보보호학회논문지 / 32권 / 2호 / 213 ~ 225페이지
· 저자명 : 유명성, 김진우, 신승원, 박태준

초록

컨테이너 기술은 클라우드 환경에서 마이크로서비스의 효율적인 구축 및 운영을 가능하게 했지만, 심각한 보안 위협도 함께 가져왔다. 다수의 컨테이너가 서비스 구성을 위해 네트워크로 연결되기 때문에 공격자는 탈취한 컨테이너에서 네트워크 공격을 수행해 인접한 다른 컨테이너를 공격할 수 있다. 이러한 위협을 막기 위해 다양한 컨테이너 네트워크 보안 솔루션이 제안되었으나 성능적인 측면에서 많은 한계점을 갖고 있다. 특히 이들은 컨테이너 네트워크 보안에 필수적인 패킷 페이로드 검사 과정에서 매우 큰 네트워크 성능 저하를 일으킨다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 클라우드 환경을 위한 eBPF/XDP 기반 고속 패킷 페이로드 검사 시스템인 BPFast를 제안한다. BPFast는 별도의 유저 수준 컴포넌트 없이 커널 영역에서 컨테이너가 전송한 패킷의 헤더와 페이로드를 검사하여 컨테이너를 네트워크 공격에서부터 보호한다. 본 논문에서는 Kubernetes 환경에서 진행한 실험을 통해 BPFast 프로토타입이 Cilium, Istio 등 최신 솔루션보다 최대 7배 더 빠르게 동작할 수 있음을 증명했다.

영어초록

Containerization, a lightweight virtualization technology, enables agile deployments of enterprise-scale microservices in modern cloud environments. However, containerization also opens a new window for adversaries who aim to disrupt the cloud environments. Since microservices are composed of multiple containers connected through a virtual network, a single compromised container can carry out network-level attacks to hijack its neighboring containers. While existing solutions protect containers against such attacks by using network access controls, they still have severe limitations in terms of performance. More specifically, they significantly degrade network performance when processing packet payloads for L7 access controls (e.g., HTTP). To address this problem, we present BPFast, an eBPF/XDP-based payload inspection system for containers. BPFast inspects headers and payloads of packets at a kernel-level without any user-level components. We evaluate a prototype of BPFast on a Kubernetes environment. Our results show that BPFast outperforms state-of-the-art solutions by up to 7x in network latency and throughput.

참고자료

· 없음