論文の概要: PTPsec: Securing the Precision Time Protocol Against Time Delay Attacks Using Cyclic Path Asymmetry Analysis

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.10664v2
• Date: Wed, 7 Feb 2024 09:40:34 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-18 08:36:55.343212
• Title: PTPsec: Securing the Precision Time Protocol Against Time Delay Attacks Using Cyclic Path Asymmetry Analysis
• Title（参考訳）: PTPsec:サイクルパス非対称性解析を用いた時間遅延攻撃に対する高精度時間プロトコルの確保
• Authors: Andreas Finkenzeller, Oliver Butowski, Emanuel Regnath, Mohammad Hamad, Sebastian Steinhorst,
• Abstract要約: PTP(Precision Time Protocol)は、信頼性の高い環境で高精度な時間同期を実現する。 時間遅延攻撃はプロトコルの最大の脅威となり、攻撃者は検出されていないターゲットクロックをバラバラにすることができる。 本研究は,循環経路非対称性測定に基づくPTPに対する遅延攻撃の検出と対策手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.765099515298011
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: High-precision time synchronization is a vital prerequisite for many modern applications and technologies, including Smart Grids, Time-Sensitive Networking (TSN), and 5G networks. Although the Precision Time Protocol (PTP) can accomplish this requirement in trusted environments, it becomes unreliable in the presence of specific cyber attacks. Mainly, time delay attacks pose the highest threat to the protocol, enabling attackers to diverge targeted clocks undetected. With the increasing danger of cyber attacks, especially against critical infrastructure, there is a great demand for effective countermeasures to secure both time synchronization and the applications that depend on it. However, current solutions are not sufficiently capable of mitigating sophisticated delay attacks. For example, they lack proper integration into the PTP protocol, scalability, or sound evaluation with the required microsecond-level accuracy. This work proposes an approach to detect and counteract delay attacks against PTP based on cyclic path asymmetry measurements over redundant paths. For that, we provide a method to find redundant paths in arbitrary networks and show how this redundancy can be exploited to reveal and mitigate undesirable asymmetries on the synchronization path that cause the malicious clock divergence. Furthermore, we propose PTPsec, a secure PTP protocol and its implementation based on the latest IEEE 1588-2019 standard. With PTPsec, we advance the conventional PTP to support reliable delay attack detection and mitigation. We validate our approach on a hardware testbed, which includes an attacker capable of performing static and incremental delay attacks at a microsecond precision. Our experimental results show that all attack scenarios can be reliably detected and mitigated with minimal detection time.
• Abstract（参考訳）: 高精度な時間同期は、Smart Grids、Time-Sensitive Networking (TSN)、および5Gネットワークなど、多くの現代的なアプリケーションや技術にとって重要な前提条件である。 精度時間プロトコル (Precision Time Protocol, PTP) は信頼性の高い環境でこの要件を達成することができるが、特定のサイバー攻撃が存在すると信頼性が低下する。 主に、時間遅延攻撃はプロトコルに最も脅威を与えるため、攻撃者は検出されていないターゲットクロックをバラバラにすることができる。 サイバー攻撃の危険性が増大し、特に重要なインフラに対して、時間同期とそれに依存するアプリケーションの両方を確保する効果的な対策が要求される。 しかし、現在のソリューションでは高度な遅延攻撃を軽減できない。 例えば、PTPプロトコルへの適切な統合、スケーラビリティ、必要なマイクロ秒レベルの精度での音質評価が欠けている。 本研究は, 冗長経路上の循環経路非対称性測定に基づいて, PTPに対する遅延攻撃を検出し, 対策するアプローチを提案する。 そこで我々は、任意のネットワークにおける冗長な経路を見つけ出し、この冗長性を利用して、悪質なクロックの発散を引き起こす同期経路上の望ましくない非対称性を明らかにし、緩和する方法を示す。 さらに,セキュアなPTPプロトコルであるPTPsecと,最新のIEEE 1588-2019標準に基づく実装を提案する。 PTPsecでは、従来のPTPを前進させ、信頼性の高い遅延攻撃検出と緩和を支援する。 我々は,マイクロ秒精度で静的かつインクリメンタルな遅延攻撃を実行できる攻撃者を含むハードウェアテストベッド上でのアプローチを検証する。 実験の結果,全ての攻撃シナリオは最小検出時間で確実に検出・緩和できることがわかった。

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