Een 'responsible internet': de uitdagingen (deel 2 van 2)
Evolueren van het internet door extra ontwerpdoelen
Auteurs: Cristian Hesselman (1, 2), Paola Grosso (3), Ralph Holz (2), Fernando Kuipers (4), Janet Hui Xue (5), Mattijs Jonker (2), Joeri de Ruiter (1), Anna Sperotto (2), Roland van Rijswijk-Deij (2, 6), Giovane C. M. Moura (1, 4), Abhishta Abhishta (2), Luca Allodi (7), Chrysa Papagianni (3), Bart Nieuwenhuis (2), Aiko Pras (2) en Cees de Laat (3) 1 SIDN Labs, 2 Universiteit Twente, 3 Universiteit van Amsterdam, 4 Technische Universiteit Delft, 5 Wolfson College, Oxford University, UK, 6 NLnet Labs, 7 Technische Universiteit Eindhoven Noot: de oorspronkelijk blog is in het Engels, dit is de Nederlandse vertaling.
In het eerste deel van deze blog introduceerden we het concept van een ‘responsible internet’, waarvan we denken dat het internetcommunicatie fundamenteel zal veranderen. We beargumenteerden waarom we denken dat een dergelijke beveiligingsuitbreiding nodig is om het probleem van de afnemende digitale soevereiniteit op te lossen en schetsten de voordelen die het zal opleveren voor organisaties en individuen. In dit 2e deel geven we een overzicht van de technische en niet-technische onderzoeksuitdagingen die we moeten overwinnen om een verantwoord internet te realiseren.
Evolueren van het internet door extra ontwerpdoelen
Een ‘responsible internet’: meer vertrouwen in het fundament van de digitale samenleving (deel 1 van 2)Wij beschouwen een responsible internet als de volgende stap in de evolutie van het internet omdat het de doelen van transparantie, verantwoordingsplicht en controleerbaarheid toevoegt aan de oorspronkelijke verzameling ontwerpdoelen van de internetprotocollen. Interessant daarbij is dat verantwoordingsplicht (dat transparantie vereist) ook een ontwerpdoel was voor het oorspronkelijke ontwerp van het internet, maar dat het uiteindelijk een lagere prioriteit kreeg dan andere doelen (zoals overlevingsvermogen in een militaire omgeving). Onze notie van een responsible internet staat los van eerdere en toekomstige veranderingen in internetstandaarden en kan ook worden gebruikt in ‘clean slate’-internetwerken, zoals netwerken gebaseerd op SCION of RINA.
Ontwerpprincipes voor een responsible internet
Het ontwikkelen van een responsible internet is een ambitieuze onderneming die veel technische en niet-technische onderzoeksuitdagingen met zich meebrengt (zie hieronder). We hebben daarom een paar basisprincipes nodig om het werk uitvoerbaar en beheersbaar te maken.
Open netwerken
Ons eerste ontwerpprincipe is dat we een responsible internet implementeren op netwerkhardware (bijvoorbeeld routers en switches) die via open-sourcesoftware kan worden geprogrammeerd en bestaat uit open hardwaremodules. We noemen dit ‘open netwerken’. Open netwerken zijn belangrijk omdat deze de mogelijkheid bieden op afstand de security van netwerkhardware en -software te verifiëren, het geleidelijk introduceren van nieuwe netwerkfuncties en het uitvoeren van gedetailleerde metingen vanuit de ‘data planes’ van netwerken. Open source-gebaseerde programmeerbare routers zijn al commercieel beschikbaar (bijv. gebaseerd op P4-programmeerbare ASIC’s).
Grootschalige metingen vanuit meerdere bronnen
Ons tweede ontwerpprincipe is dat we de beschrijvingen van de netwerkoperators (zie figuur 1 in deel 1 van deze blog vullen met behulp van grootschalige metingen vanuit meerdere bronnen en meerdere gezichtspunten op het internet. Voorbeelden van dergelijke bronnen zijn heterogene meetsystemen die onafhankelijke waarnemers gebruiken (bijvoorbeeld op basis van OpenINTEL), telemetrie vanuit open, programmeerbare ‘data planes’ in netwerken en ‘zelfbeschrijvingen’ die netwerkoperators leveren, vergelijkbaar met de beschrijvingen van GAIA-X-nodes.
Technische onderzoeksuitdagingen
Onze eerste technische uitdaging is het ontwerpen, prototyperen en evalueren van de mechanismen die een responsible internet nodig heeft. Voorbeelden hiervan zijn:
Transparantie: specificatietalen om de veiligheidskenmerken en -relaties van netwerkoperators te beschrijven, interoperabele systemen die voortdurend hun waarden meten vanuit meerdere invalshoeken en open source ‘data planes’.
Verantwoordingsplichtigheid: mechanismen zoals ‘append-only’ logs die gebruikers in staat stellen transparantiedetails op te vragen en cryptografisch te verifiëren, bijvoorbeeld in termen van wijzigingen die operators in hun netwerken hebben doorgevoerd.
Controleerbaarheid: specificatietalen die de gebruikers in staat stellen trust- en soevereiniteitseisen te formuleren voor hun dataverkeer en protocollen voor het responsible internet om netwerkoperators te vinden die aan deze eisen voldoen en het verkeer via hen routeren.
Een andere belangrijke uitdaging is hoe een evenwicht te vinden tussen veiligheid en transparantie, omdat de netwerkbeschrijvingen die een responsible internet levert aanvallers snellere en effectievere methoden bieden om mogelijke doelwitten te verkennen. Tot slot is onze uitdaging om een kleinschalig responsible internet op te zetten en het vervolgens organisch te laten groeien. Dit netwerk kan bijvoorbeeld meeliften op het bestaande Nederlandse nationale P4-testbed, dat het optische netwerk van SURF gebruikt om P4-programmeerbare hardware van de Universiteit Twente, de Universiteit van Amsterdam, de Technische Universiteit Delft, AMS-IX, SIDN Labs en SURF met elkaar te verbinden.
Niet-technische uitdagingen
Een belangrijke niet-technische uitdaging is hoe we de toegevoegde waarde van een responsible internet kunnen laten zien voor verschillende soorten gebruikers (bijvoorbeeld aanbieders van vitale diensten, beleidsmakers en burgers) gebaseerd op het kleinschalige, responsible internet. Dit vereist een nauwe interactie met domeinexperts (bijvoorbeeld uit de energiesector) en netwerkoperators. Het vereist ook de ontwikkeling van prototypes van diensten, bijvoorbeeld voor de meldkamer van een grid-aanbieder (vgl. figuur 1). Dergelijke validaties dragen ook bij aan het uitwerken van de technische mechanismen die een responsible internet nodig heeft. Een andere belangrijke niet-technische uitdaging is de ontwikkeling en evaluatie van ‘incentives’ voor de netwerkoperators om het concept geleidelijk uit te rollen. Open netwerken spelen hierbij een belangrijke rol, omdat het internet anders een volledige revisie van alle internetapparatuur en -software zou vereisen. De incentives kunnen bestaan uit nieuwe verdienmodellen voor netwerkoperators die worden mogelijk gemaakt door een responsible internet (bijvoorbeeld op basis van de ‘responsibility score’ van een operator) en uit nieuw beleid, bijvoorbeeld door initiatieven vanuit de industrie vergelijkbaar met MANRS of vanuit nationale regeringen.
Van de tekentafel
Deze uitdagingen illustreren dat het bouwen van een operationeel responsible internet een enorme klus is. Wij denken echter dat het mogelijk is het concept van de tekentafel te krijgen, omdat er al verschillende basisbouwstenen bestaan, zoals voor onze 2 technische pijlers van grootschalige metingen (bijvoorbeeld het OpenINTEL-meetsysteem) en open netwerken (bijvoorbeeld het Nederlandse nationale P4-testbed). Daarom hebben we onlangs in de NWA Cybersecurity Call een voorstel ingediend waarin we financiering vragen om het concept verder te onderzoeken, vooral voor de ontwikkeling van de kerntechnologieën, de incentives voor netwerkoperators en het opzetten van een kleinschalig responsible internet. Als onze aanvraag wordt toegekend, dan kunnen we de bestaande samenwerking tussen Nederlandse universiteiten en bedrijven versterken en zo het onderwerp van veilige, stabiele en transparante toekomstige netwerken een flinke impuls geven.
We kijken uit naar jullie feedback!
We beseffen dat een responsible internet een concept is dat enige discussie vergt om te laten bezinken en te waarderen (of juist niet). We staan dan ook zeer open voor jullie input en feedback en we hopen dat deze blog bijdraagt aan een bredere, multidisciplinaire dialoog tussen stakeholders zoals onderzoekers, burgers, operators en beleidsmakers. Ben je geïnteresseerd in meer details, check dan het artikel dat we schreven. Het bespreekt het concept van een responsible internet in meer detail, inclusief de onderzoeksuitdagingen en startpunten die we hebben geïdentificeerd. Het artikel is gepubliceerd in het septembernummer van het Journal of Network and Systems Management (JNSM).
Met dank aan
Dit werk maakt deel uit van het 2STiC-onderzoeksprogramma (Security, Stability, and Transparency for inter-network Communications). Website: https://www.2stic.nl/. SIDN en de Universiteit Twente zijn medegefinancierd door het onderzoeks- en innovatieprogramma Horizon 2020 van de Europese Unie in het kader van subsidieovereenkomst nr. 830927. Projectwebsite: https://www.concordia-h2020.eu/. De Universiteit van Amsterdam werd gefinancierd door de Nederlandse Stichting voor Wetenschap in het programma Commit2Data (subsidienummer: 628.001.001). Projectwebsite: https://dl4ld.nl/ .
