RPKI概览

□TELECOMMUNICATIONS NETWORK TECHNOLOGY No.9NETWORK TECHNOLOGYRPKI 概览*马摘迪中国互联网络信息中心要作为支撑互联互通的互联网基础设施，

□TELECOMMUNICATIONS NETWORK TECHNOLOGY No.9NETWORK TECHNOLOGY

RPKI 概览*

马

摘

迪中国互联网络信息中心

要作为支撑互联互通的互联网基础设施，域间路由系统对互联网的安全有着至关重要的

影响。由于ＢＧＰ协议缺乏对路由通告内容真实性的保证，黑客的蓄意攻击行为以及错误的网络参数配置都可以导致路由劫持现象的发生。作为继ＤＮＳＳＥＣ之后ＩＣＡＮＮ下一个重点部署的互联网安全基础设施，ＲＰＫＩ从ＩＰ地址资源管理的角度出发，构建了一个ＩＰ地址资源授权认证体系，用以验证ＡＳ针对特定ＩＰ地址前缀的路由通告是否合法，并为域间路由安全方案（例如Ｓ－ＢＧＰ，

ＢＧＰＳＥＣ）的实施提供了一个可信的信息源。围绕ＲＰＫＩ的部署和业务开展，本文首先回顾了ＲＰＫＩ

的历史由来，然后从技术要素、运行机制和标准化工作等三个层面对ＲＰＫＩ的基本原理进行了介绍。

关键词ＲＰＫＩ技术要素运行机制标准化工作

1引言

由于ＩＰｖ４地址空间的局限，互联网开始了向

ＰｕｂｌｉｃＫｅｙＩｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）以期构建一个支撑域间路由安全的互联网基础资源管理系统。

——ＲＰＫＩ业务的兴起源自一种互联网安全威胁—路由劫持。由于ＢＧＰ协议缺乏对路由通告内容真实性的保证，黑客的蓄意攻击以及错误的网络参数配置都可以导致路由劫持现象的发生。路由劫持对互联网的正常运行影响极大，导致大面积的网络瘫痪。见诸报端的典型路由劫持事件有：１９９７年４月的“ＡＳ７００７

ＩＰｖ６的演进。在向ＩＰｖ６过渡的进程中，以“构建从可用到可信的互联网”为目标，互联网的基础设施也正在经历着深刻的变化。作为支撑互联互通的互联网基础设施，域名系统和域间路由系统对互联网的安全有着至关重要的影响。在域名系统层面，伴随着ＩＣＡＮＮ（ＴｈｅＩｎｔｅｒｎｅｔＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｆｏｒＡｓｓｉｇｎｅｄＮａｍｅｓａｎｄ

Ｉｎｃｉｄｅｎｔ”事件，２００４年的１２月土耳其ＴＴＮｅｔ路由劫持事件，２００６年１月Ｃｏｎ－Ｅｄｉｓｏｎ路由劫持事件以及

Ｎｕｍｂｅｒｓ）于２００９年末对ＤＮＳ根区（ＲｏｏｔＺｏｎｅ）实施签名，ＤＮＳＳＥＣ将成为ＤＮＳ安全的基石；而在域间路由系统层面，互联网社区则计划部署ＲＰＫＩ（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ

２００８年巴基斯坦电信劫持ＹｏｕＴｕｂｅ流量事件等。

为增强域间路由系统的安全，不少研究针对ＢＧＰ

□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□

＋ＣＧＮ解决方案。在江苏、湖南、四川等省的ＩＰｖ６过渡技术试点中完成包括双栈ｃＧＮ，Ｄｓ－Ｌｉｔｅ和现网ＣＧＮ等多种过渡场景验证和测试，并积极摸索符合现网场景的多种过渡技术组合方案，以探索出立足现网，低成本、可规模复制的ＩＰｖ６过渡方案。２０１２年２～５月相继在成都、长沙、无锡完成了商用试点，目前，已经覆盖１８万ＩＰｖ６用户，开通１．３万双栈＋ＣＧＮ用户，３．３万ＣＧＮ用户。验证了华为提供的方案的成熟性和易部署性，

ＤＳ－ｌｉｔｅ用户正在逐步开展放号工作，解决了创新技术在部署过程中的一些问题，方案逐步完善。

华为ＩＰｖ６及ＣＧＮ过渡技术研究、产品实现及网络部署实践方面积累了丰富的经验，将鼎力支持国家宽带中国下一代互联网战略的全面推进，十二五期间实现ＩＰｖ６的大规模部署商用。

（收稿日期：2012-08-20）

*基金项目：发改委ＣＮＧＩ专项［２０１２１７６３号］，２０１２年下一代互联网技术研发、产业化和规模商用专项资助项目

·３０·

网络技术协议层面的缺陷提出了解决方案，其中以ＢＢＮ公司ＳｔｅｐｈｅｎＫｅｎｔ提出的Ｓ－ＢＧＰ和思科公司ＲｕｓｓＷｈｉｔｅ提出的ｓｏＢＧＰ在工业界最具影响。ＲＰＫＩ的概念最早诞生于描述Ｓ－ＢＧＰ方案的论文中。Ｓ－ＢＧＰ提出了一种附加签名的ＢＧＰ消息格式，用以验证路由通告中ＩＰ地址前缀和传播路径上ＡＳ号的绑定关系，从而避免路由劫持。基于这样的设计，数字证书和签名机制被引入ＢＧＰ范畴，需要ＰＫＩ的支持。为验证路由通告签名者所持有的公钥，该签名者的ＩＰ地址分配上游为其签发证书，一方面验证其公钥，一方面验证该实体对某个ＩＰ地址前缀的管理权。基于ＩＰ地址资源分配关系而形成的公钥证书体系，ＲＰＫＩ的基本框架就此形成。

目前，ＲＰＫＩ相关技术的标准化工作正在ＩＥＴＦ域间路由安全（ＳｅｃｕｒｅＩｎｔｅｒ－ｄｏｍａｉｎＲｏｕｔｉｎｇ，ＳＩＤＲ）工作组持续开展，本文将依据ＲＰＫＩ在ＩＥＴＦ已经形成结论或讨论较为成熟的内容，对相关技术进行介绍。

2RPKI 基本原理

顾名思义，ＲＰＫＩ是一种用于保障互联网基础号

码资源（包含ＩＰ地址，ＡＳ号）安全使用的公钥基础设施。通过对Ｘ．５０９公钥证书进行扩展，ＲＰＫＩ依托资源证书实现了对互联网基础号码资源使用授权的认证，并以路由源声明（ＲｏｕｔｅＯｒｉｇｉｎＡｔｔｅｓｔａｔｉｏｎ，ＲＯＡ）的形式帮助域间路由系统，验证某个ＡＳ针对特定ＩＰ地址前缀的路由通告是否合法。此外，ＲＰＫＩ证书体系以及

ＲＰＫＩ资料库还为域间路由安全方案（例如Ｓ－ＢＧＰ）的实施提供了一个可信的数据源。下文将从ＲＰＫＩ证书体系、ＲＯＡ和ＲＰＫＩ资料库（Ｒｅｐｏｓｉｔｏｒｙ）等方面对ＲＰ－

ＫＩ范畴的相关原理进行介绍。2.1RPKI 证书体系

ＲＰＫＩ范畴有两种证书，一种为ＣＡ证书，用以证明某个实体对ＩＰ地址和ＡＳ号的所有权；一种称之为

ＥＥ（ＥｎｄＥｎｔｉｔｙ，终端实体）证书，用以对ＩＰ地址前缀的路由源信息添加签名。在ＲＰＫＩ中，验证关系由ＩＰ地址分配关系决定，并通过对传统的Ｘ．５０９证书进行扩展加以实现。使用Ｘ．５０９证书来携带ＩＰ地址和ＡＳ号信息的方法已经以ＲＦＣ３７７９的形式在ＩＥＴＦ完成了标准化，详细规范了ＩＰ地址和ＡＳ号作为扩展域在

Ｘ．５０９证书中的编码格式。ＡＳ号和ＩＰ地址扩展域在

《电信网技术》2012年9月第9期

Ｘ．５０９证书中被标识为关键扩展（Ｃｒｉｔｉｃａｌ），也即该项信息必须被验证。

当某个ＩＰ地址资源持有者（ＲＰＫＩ体系中的ＣＡ证书持有者）需要授权某个ＡＳ为其特定的ＩＰ地址前缀通告路由可达信息时，该ＩＰ地址资源持有者使用其持有ＣＡ证书对应的私钥签发一个ＥＥ证书，然后再用ＥＥ证书对应的私钥产生“路由源声明”签名项，ＥＥ证书中的ＩＰ地址前缀与“路由源声明”所表征的ＩＰ地址前缀须完全一致。

全球范围内的ＩＰ地址分配管理体系决定了ＲＰＫＩ体系内证书的验证路径，ＩＰ地址分配管理体系中的地址分配者和地址申请者相应地成为ＩＰ地址资源证书的颁发者和持有者。换言之，在ＩＰ地址分配树中，上游节点既是其邻接下游节点的资源分配者，也是其邻接下游节点所持有资源证书的颁发者。

2.2ROA

ＲＯＡ，即路由源声明，包含一个ＡＳ号同一个或多个ＩＰ地址前缀之间的“绑定关系”。其真实性由ＲＯＡ中ＩＰ地址前缀对应的ＥＥ证书添加签名加以保证。基于ＲＯＡ的设计，ＲＰＫＩ验证者（ＲｅｌｙｉｎｇＰａｒｔｙ，ＲＰ）通过验证ＲＯＡ来判断一个ＡＳ是否被ＩＰ地址资源的持有者授权通告对应ＩＰ地址前缀的路由信息。

当需要授权某个ＡＳ对特定的ＩＰ地址前缀进行路由通告时，该ＩＰ地址前缀的持有者产生ＲＯＡ，并通过ＲＰＫＩ资料库加以存储和发布，供ＲＰ下载和验证。为了撤销的便利，ＩＰ地址资源持有者（ＣＡ）通常为每一个ＲＯＡ的产生独立地颁发一个ＥＥ证书，也即

ＲＯＡ和ＥＥ证书具有一一对应关系。这样设计的好处是，通过撤销ＥＥ证书就可以实现对ＲＯＡ的更新，而无需设计专门的ＲＯＡ撤销机制。ＥＥ证书和ＲＯＡ的一一对应关系决定了ＥＥ证书的公钥仅用于产生一次

ＲＯＡ签名项。ＲＯＡ签名项一旦生成，ＥＥ证书对应的私钥即可销毁，简化了密钥管理。

2.3RPKI 资料库

ＲＰＫＩ中所有证书以及签名对象（例如ＲＯＡ）都在ＲＰＫＩ资料库存储并加以发布，由证书颁发者和签名者负责相关数据的上载。基于分布式的ＩＰ地址分配管理体系，ＲＰＫＩ资料库的部署相应地采用了分布式系统，该系统使用目录对数据进行组织，并通过资源证书中的ＳＩＡ（ＳｕｂｊｅｃｔＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＡｕｔｈｏｒｉｔｙ）和ＡＩＡ（Ａｕ－

·３１·

□TELECOMMUNICATIONS NETWORK TECHNOLOGY No.9NETWORK TECHNOLOGY

ｔｈｏｒｉｔｙＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＡｕｔｈｏｒｉｔｙ）对相关数据的存取定位信息加以描述。考虑到ＲＰ需要周期地下载相关证书和

ＲＰ功能组件的设计是ＲＰＫＩ在运行实践层面的关键环节，是ＲＰＫＩ证书体系和互联网域间路由系统之间进行交互的桥梁，图２给出了ＢＢＮ公司设计的

ＲＰＫＩ签名对象，ＲＰＫＩ资料的存取基于增量下载机制，使用一种称为ｒｓｙｎｃ的协议完成ＲＰＫＩ资料同步。

ＲＰ功能组件的模块图，其中ＲＰ的ＵＲＩＣｈａｓｅｒ是一个非同步进程，用以主动寻找新颁发证书，ＣＲＬ以及

ＲＰＫＩ资料库系统可能遭受多种形式的攻击。例如，一个过期的签名项（例如ＲＯＡ）可能会被用来替换当前版本；一个有效的条目（例如ＣＡ证书）可能在验证者没有察觉的情况下被攻击者从ＲＰＫＩ资料库中删除从而导致证书路径构建的失败。为保护ＲＰＫＩ资料库的内容完整性，ＲＰＫＩ设计了资料清单（Ｍａｎｉｆｅｓｔ），用于罗列ＲＰＫＩ资料库中所有未过期的证书，ＣＲＬ以及ＲＯＡ等签名项，并包含了这些文件的名称以及文件内容的哈希。ＲＰＫＩ资料清单的核心作用是帮助ＲＰ构造ＲＰＫＩ数据的可信本地缓存。

ＲＯＡ发布点的模块。相关签名项经过验证后在ＲＰ本地缓存，并通过ＲＴＲ协议提供给边界路由器。

在ＲＰＫＩ体系中，证书和签名对象的验证导致ＲＰ计算负担最重，而本地缓存和信任锚点（ＴｒｕｓｔＡｎｃｈｏｒ）的维护则使得ＲＰ还承担复杂的管理任务。尽管较大的运营商有能力在自己的网络内独立地部署ＲＰ，但较小的企业或中小ＩＳＰ可能还是倾向使用第三方提供的ＲＰ服务。随着云计算模式日趋普遍，这种第三方的

ＲＰ服务或将逐渐迁移到云端，使得ＲＰＫＩ业务作为互联网公共服务的定位更加清晰。

2.4RPKI 运行机制

在ＲＰＫＩ完全部署之后，相关证书的颁发行为不是独立的事务，而是全球ＩＰ地址资源分配流程中的一个必需环节。每当有ＩＰ地址资源分配事务发生，地址注册机构，ＩＳＰ等实体将相应的证书，ＲＯＡ以及其它

3RPKI 技术的实践与标准化

ＲＰＫＩ概念问世以来，得到了工业界的广泛关注和

ＲＰＫＩ签名项向ＲＰＫＩ资料库上载，ＲＰ定期地下载这些签名项，将验证之后的ＩＰ地址授权信息分发给相关的边界路由器。当有新的路由通告到达这些边界路由器时，ＲＰ提供的ＩＰ地址授权信息就成为边界路由器判断路由通告是否可信的一个依据。图１给出了ＲＰ－

研究。一方面，全球五大ＩＰ地址注册机构（ＲｅｇｉｏｎａｌＩｎ－

ｔｅｒｎｅｔＲｅｇｉｓｔｒｙ，ＲＩＲ）均已开展ＲＰＫＩ业务，向其会员开放了资源证书申请；另一方面，包括设备制造商（思科）、电信服务商（ＮＴＴ）、内容提供商（Ｇｏｏｇｌｅ）以及技术提供服务商（ＢＢＮ，ＩＳＣ）等在内的产业链各个实体也积极参与ＲＰＫＩ相关技术的研发，并与２００９年构建了一

个面向全球的ＲＰＫＩ试验床。

基于实践中发现的问题和总结的对策，以及互联网社区的广泛讨论，２０１２年２月，

ＫＩ作模型的一个示例。

ＩＥＴＦ的ＳＩＤＲ工作组发布了１４个和ＲＰＫＩ相关的ＲＦＣ文档（ＲＦＣ６４８０￣ＲＦＣ６４９３），涵盖

ＲＰＫＩ的体系结构、操作模型、密钥算法、证书策略、运行管理等支撑ＲＰＫＩ运行的各个关键环节，标志着ＲＰＫＩ在技术层面已经基本成熟。在ＲＰＫＩ范畴，部分技术的标准化仍在进行中，路由器获取ＩＰ地址授权信息的ＲＴＲ协议和ＲＰＫＩ本地

图1RPKI 运行机制示例

·３２·

网络技术《电信网技术》2012年9月第9期

信任锚点管理机制是其中将会对ＲＰＫＩ的运行产生重要影响的标准化内容。

继ＤＮＳＳＥＣ之后，ＲＰＫＩ成为ＩＣＡＮＮ下一个重点推广和部署的互联网基础设施。ＩＣＡＮＮ制定的２０１１

年７月～２０１４年６月的阶段性战略计划，多处提到要大力发展ＲＰＫＩ，并特别强调ＲＰＫＩ的部署是今后一段时间ＩＡＮＡ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＡｓｓｉｇｎｅｄＮｕｍｂｅｒｓＡｕ－

ｔｈｏｒｉｔｙ）职能在互联网安全范畴的重要体现。

ＲＰＫＩ在全球范围内的运行将是一个复杂的系统工程，需要地址注册机构、设备制造商、服务提供商以及电信运营商等众多角色的通力配合和专业管理，任何一个环节的差错都将对互联网路由系统造成巨大影响。我国互联网工业界应重视起ＲＰＫＩ，充分调研，及早

图2BBN 公司RPKI 验证代理功能组件

实践，为ＲＰＫＩ今后的部署和运行积累经验。

ＩＰ地址转移和跨级认证也是近来ＳＩＤＲ工作组中讨论的热点。由于ＩＰｖ４地址趋于耗尽，ＩＰｖ４地址资源相对富余的持有者可能倾向将部分乃至全部ＩＰｖ４地址向其他用户进行转让，ＩＰｖ４地址所有权的转让会对

参考文献

１Ｒ．Ａｒｅｎｄｓ，Ｒ．Ａｕｓｔｅｉｎ，Ｍ．Ｌａｒｓｏｎ，Ｄ．ＭａｓｓｅｙａｎｄＳ．Ｒｏｓｅ．ＤＮＳＳｅｃｕｒｉｔｙＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄＲｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．ＲＦＣ４０３３．２００５２Ｓ．Ｋｅｎｔ，Ｃ．Ｌｙｎｎ，Ｋ．Ｓｅｏ．Ｓｅｃｕｒｅｂｏｒｄｅｒｇａｔｅｗａｙｐｒｏｔｏｃｏｌ（Ｓ－ＢＧＰ）．ＩＥＥＥＪｏｕｒｎａｌｏｎＳｅｌｅｃｔｅｄＡｒｅａｓｉｎＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ．２０００，１８（４）：５８２－５９２

３Ｒ．Ｗｈｉｔｅ．ＳｅｃｕｒｉｎｇＢＧＰｔｈｒｏｕｇｈｓｅｃｕｒｅｏｒｉｇｉｎＢＧＰ（ＳｏＢＧＰ）．ＴｈｅＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌＪｏｕｒｎａｌ，２００３，６（３）：１５－２２

４Ｍ．Ｌｅｐｉｎｓｋｉ，Ｓ．Ｋｅｎｔ．ＡｎＩｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｔｏＳｕｐｐｏｒｔＳｅｃｕｒｅＩｎｔｅｒｎｅｔＲｏｕｔｉｎｇ．ＲＦＣ６４８０．２，２０１２

５Ｍ．Ｌｅｐｉｎｓｋｉ，Ｓ．Ｋｅｎｔ，Ｄ．Ｋｏｎｇ．ＡＰｒｏｆｉｌｅｆｏｒＲｏｕｔｅＯｒｉｇｉｎＡｕｔｈｏｒｉｚａｔｉｏｎｓ（ＲＯＡｓ）．ＲＦＣ６４８２．２，２０１２

６Ｇ．Ｈｕｓｔｏｎ，Ｒ．Ｌｏｏｍａｎｓ，Ｇ．Ｍｉｃｈａｅｌｓｏｎ．ＡＰｒｏｆｉｌｅｆｏｒＲｅｓｏ－ｕｒｃｅＣｅｒｔｉｆｉｃａｔｅＲｅｐｏｓｉｔｏｒｙＳｔｒｕｃｔｕｒｅ．ＲＦＣ６４８１．２，２０１２７Ｃ．Ｌｙｎｎ，Ｓ．Ｋｅｎｔ，Ｋ．Ｓｅｏ．Ｘ．５０９ＥｘｔｅｎｓｉｏｎｓｆｏｒＩＰＡｄｄｒｅｓｓｅｓａｎｄＡＳＩｄｅｎｔｉｆｉｅｒｓ．ＲＦＣ３７７９．Ｊ６，２００４

８Ｓ．Ｗｅｉｌｅｒ，Ｄ．Ｗａｒｄ，Ｒ．Ｈｏｕｓｌｅｙ．ＴｈｅｒｓｙｎｃＵＲＩＳｃｈｅｍｅ．ＲＦＣ５７８１．２，２０１０

９Ｒ．Ａｕｓｔｅｉｎ，Ｇ．Ｈｕｓｔｏｎ，Ｓ．Ｋｅｎｔ，Ｍ．Ｌｅｐｉｎｓｋｉ．ＭａｎｉｆｅｓｔｓｆｏｒｔｈｅＲｅｓｏｕｒｃｅＰｕｂｌｉｃＫｅｙＩｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ（ＲＰＫＩ）．ＲＦＣ６４８６．

（收稿日期：2012-08-14）２，２０１２

ＲＰＫＩ的证书管理和以及路由信息的验证造成影响，需要在ＲＰＫＩ的技术和运行层面加以考量；至于跨域认证，则是指由于管理和运营上的需求，ＩＰ地址分配体系中的某个节点期望绕过其父节点，而直接向更上游的节点申请ＲＰＫＩ证书服务，同样需要ＳＩＤＲ工作组妥善处理，并考虑是否对ＲＰＫＩ进行调整。

4结束语

作为面向域间路由安全的互联网基础设施，在

ＩＰｖ６时代，ＲＰＫＩ有望同ＤＮＳＳＥＣ一道，为互联网的安全运行构筑一个可信的基础资源管理体系。基于ＲＰ－

ＫＩ所构建的可信ＩＰ地址资源认证体系，一个称为ＢＧＰＳＥＣ的协议正在ＩＥＴＦ进行系统地标准化工作，旨在弥补传统ＢＧＰ在安全范畴的不足，以全面构建安全的域间路由系统。

·３３·