Torと新しい匿名の代替

こんにちは、GeekTimesの読者の皆さん！ ArsTechnicaが以前に公開した資料の翻訳を提供します。 出版物の最初の部分では、著者は過去数年間の出来事に照らしてTorネットワークの短所と長所を簡単に分析し、代替オプションに置き換える可能性について結論を出します。 第2部では、Torと競合したり、Torを強化したり補完したりできる、この分野のいくつかの最新の開発について説明します。 興味がある場合は、カットの下に直接翻訳を見つけることができます。



3年前、エドワードスノーデンは香港のホテルの部屋をカメラレンズの下に置き、大衆状態監視に関する衝撃的な情報を全世界と共有しました。匿名のTorネットワークの人気は何度も高まっています。 ジャーナリストと活動家は、私たち全員が現在住んでいる大規模な監視を避けるためにTorツールを使用することに熱心であり、トルコやサウジアラビアなど、インターネットが検閲されている国の居住者は、国有ファイアウォールをバイパスするためにTorに頼りました。 法執行機関は状況についてあまり熱心ではなく、オンライン匿名性も犯罪活動の増加に寄与しているという懸念を表明しました。



ネットワークユーザーの数の増加は見過ごされず、現在、オニオンルーターは、顔の見えないユーザーを特定したいかなりの数の人々から絶えず圧力を受けています。 スノーデンがリリースしたデータは、米国国家安全保障局（NSA）と英国政府通信センター（CPC）が過去10年にわたってTorを匿名化する方法を見つけるために研究していることを示しています。 2014年、米国政府はカーネギーメロン大学に一連のダミーノードを導入してネットワークユーザーの匿名化を図りました。 また、過去数年間に、特定の状況下でTorの隠れたサービスに対して効果的な攻撃を行うことを可能にする方法を概説した科学的研究が発表されました。 さらに、サーバー自体とその訪問者の両方を匿名化するために、脆弱性を検出するために.onionサイトに関する情報を収集する110の隠された偽の隠されたサービスの存在が最近発見されました。









^{Snowdenから一般に渡されたドキュメントのコレクションからの忘れられない、すでに古典的なスライド「Thor stinks ...」。}



最初の弱点はすでに発見されています。 2013年に米国海軍研究所が実施した調査では、偶然にもTorの開発をサポートしていましたが、わずか6か月で「すべての種類のネットワークユーザーの80％が、感染サイトを悪用する攻撃者によって比較的簡単に匿名化できる」と結論付けられました。



この結論にもかかわらず、この研究の主要著者であるNILの役員アーロン・ジョンソンは、ここでTorのハッキングについて話すことは不適切であると考えています。問題の本質は、このプロジェクトが世界で最も強力な攻撃者の攻撃に耐えられるものとして考えられたことではないということです。



「恐らく脅威モデルが変更されたため、これらのツールは数年前に設定された目標に適さなくなっています」と彼は説明します。 -Torは変更されていません。 世界は変わりました。」

新しい脅威

^{政府の反対者に対する最近の取締り中のトルコでのTor使用の急増を示すグラフ}



Torのトラフィック分析攻撃の弱点はよく知られています。 オリジナルのプロジェクトドキュメントは、Torネットワークに出入りするすべてのトラフィックをリッスンできる「グローバルパッシブアタッカー」に対するシステムの脆弱性を示しています。 両方のトラフィックフローを並置することにより、このような攻撃者は各ユーザーの匿名化を行うことができます。



しかし、Torプロジェクトのニック・マシューソンの共同設立者が説明したように、ネットワークの主な問題はこれではありません。



「侵入者は真にグローバルに行動する余裕はありません。 しかし、彼はそのような遍在を必要としません、とマシューソンは言います。 -大量のトラフィックを盗聴するには、ネットワークに接続された数台のコンピューターで十分であり、トラフィックを人為的にリダイレクトする選択的なDOS攻撃と組み合わせます。 そして、そのような攻撃の組織化に必要なのは約1万ドルだけです。」



最も単純なレベルでは、1つの入力と1つの出力という2つの悪意のあるノードを悪用する攻撃者がトラフィックを分析し、データフローが両方のノードを通過した最も成功していないユーザーのごく一部を特定できます。 現在、7000の利用可能なTorネットワークノードのうち、約2,000が入力ノードで、約1,000が出力ノードです。 したがって、このようなイベントの確率は、約200万分の1（1/2000 x 1/1000）です。



しかし、ローザンヌのスイス連邦工科大学の分散型および分散型システムの研究室を率いるブライアンフォード教授は次のように説明しています。「攻撃者が十分な数の入力ノードと出力ノードを追加して、たとえば、グローバルノードの最大10％ネットワークの入力および出力帯域幅により、すべてのTor接続の約1パーセントを匿名化することができます。



「通常、通常のブラウザーセッションでは、ユーザーは異なるリモートWebサイトとHTTPサーバーへの多くの接続を同時に開く傾向があります。 同時に、セッションが長く続くほど、一度に開く接続が増えます、と彼は付け加えます。 「これは、Webを閲覧するのに十分な頻度でTorを使用する場合、時間とともに数百の異なる接続ができ、偽ノードの所有者が少なくとも1つのTorを簡単に匿名化できることをほぼ確実に確認できることを意味します」接続。」



秘密警察の訪問を懸念している反対派またはジャーナリストにとって、ネット上でのそのようなアイデンティティの開示は、逮捕、拷問、または死を意味する場合があります。



Torの周りの誇大広告とその弱点の公的な発見は、最終的にネットワークを強化する方法を見つけることと匿名性を確保するための代替システムを開発することの両方を目的とした学術研究を引き起こしました。 ほとんどの研究者にとっての優先事項は、トラフィック分析を防ぐ最良の方法を見つけることでした。 仮説的に新しい匿名システムは、Torと同様に信頼性の低いホストプラクティスに対して脆弱である可能性があります。 ただし、トラフィック分析に対する保護が改善されると、リスニングサイトの所有者にとっての有用性が大幅に低下し、ユーザーの身元を明らかにするコストが大幅に増加します。



それでは、この分野で私たちが最も前進することを妨げるものは何ですか？ まず、上記のすべての微妙な違いにもかかわらず、Torは依然としてオンライン匿名性を確保するための最良のソリューションの1つです。 第二に、その存在の長年にわたって、ネットワークのパフォーマンスを絶えずサポートする開発者とボランティアで構成される強力なコミュニティがTorを中心に成長しました。 したがって、誰かが実験室の壁内だけでなく、現実世界で改良されたTorアナログの展開とスケーリングに成功した場合、このイベント自体は非常に重要な成果になります。

Torの成功の理由

Torは、低ネットワークレイテンシのTCPトラフィックでのみ動作するように最適化された汎用匿名ネットワークとして設計されました。 Tor Browser Bundleの人気から明らかなように、Webブラウジングはこれを使用する最も重要な方法です。 Torを使用する人が増えるほど、個々のユーザーを受動的に特定することが難しくなるため、この人気はオンラインプレゼンスを隠したい人々に役立ちました。



ただし、このアーキテクチャには独自のコストがあります。Torを使用したWebの閲覧は、低レイテンシインジケータ（情報の送信の遅延）がある場合のみ可能です。 当然、Webページのロードに時間がかかるほど、これが発生するまで待機するユーザーは少なくなります。 そのため、Tor開発者は、ほとんどのユーザーにとって便利なWebブラウジング速度を実現するために、ある程度の匿名性を犠牲にしています。 同時に、システムをスケーリングすると、その匿名化が複雑になります。 Torコンセプトの作成者は、多くの来訪者にとって強力であると同時にアクセス可能な匿名性は理想よりも優れているが、ほとんどの人のタスクを解決するには遅すぎると推論しました。



「インターネットチャネルの遅​​延と帯域幅の要件を減らすことで、より高い匿名性を得ることができる多くのプロジェクトがあります」とマシューソンは言います。 「この研究分野での主な質問は、「黄金の平均」の検索です。」



「チャットでは20秒の遅延を通常と見なすことができますか？ 彼は尋ねます。 -遅延が5分である場合、電子メールは受け入れられますか？ このようなシステムで作業することに同意するユーザーは何人ですか？」



マシューソンによると、彼は今日出現している匿名性を確保するための他のシステムのいくつかに非常に熱心ですが、同時に、それらはすべて学術研究の段階にあり、まだ本格的なダウンロードと幅広いアプリケーションの準備ができていないため、それらを慎重に使用するように促しますエンドユーザー。



フォードは彼に同意します。「問題はTorを超えて次の大きな一歩を踏み出すことです。 今日、私たちははるかに高いレベルのセキュリティが非常に達成可能であることをすでに理解していますが、現代の開発を使用に適した製品に変えるためにやるべきことがたくさんあります。」

Torを交換できますか？

匿名の分野の多くの指導者の経験は、Torが間もなく現場を去らないことを示しています。 最も可能性の高いシナリオによると、将来、Torは「良いが完璧ではない」匿名パブリックネットワークのままです。 新しい類似物に関しては、メッセージングやファイルの匿名化、マイクロブログ、ボイスオーバーIPなどの特定のアプリケーション向けに最適化されます。



そして、もちろん、Torプロジェクトは止まりません。 Matthewsonが喜びを述べているように、現在の形式のTorは、10年以上前に行われた最初のパブリックリリースとは大きく異なります。 そして、この進化は続きます。



「私たちは5年以内に使用するTorが、現在使用しているバージョンとは大きく異なると常に予想していました」と彼は言います。 -プロジェクトが引き続きTorと呼ばれるかどうかは、主に誰が作業し、リリースをリリースするかによって決まります。 イノベーションをあきらめません。 「私は常に、プライバシーに対する人々の権利を保護するための、より優れた、より実用的なソリューションを望んでいました」。



次に、セキュリティ分野の革新的な開発に特化した5つのプロジェクトについて説明します。 ここに、この分野の新しい創造的なアイデアの簡単な要約があります。そこから、各プロジェクトの現在の状況について学び、完全に使用する準備の程度を評価します。

群れ：メタデータなしのシグナル

「戦闘状態」での打ち上げの準備が最も整っている双子のアクアと群れから始めましょう。 Aqua（Anonymous Quantaの略）は匿名ファイル共有ネットワークのプロジェクトであり、HardはAquaに基づいた匿名のVoice-over-IPネットワークであり、同様のパラメーターを持っています。 ドイツのマックス・プランク協会のソフトウェアシステム研究所の研究科学者であるプロジェクトリーダーのスティーブンス・ル・ブロンは、群れを「信号のないメタデータ」伝送システムとして説明しました。



Le Blonは、彼のチームはすでに彼の母国の研究所でHardの実用プロトタイプを実装しており、アメリカのノースイースタン大学の同僚と一緒に、最近、米国国立科学財団から実際のHard、Aquaおよび他のシステムの展開のために50万ドルの資金を受け取ったと言いました今後3年間、インターネット上で匿名性を確保します。 Le Blonteは、資金を手元に置いて、2017年に最初のHerdノードが立ち上げられ、ユーザーが完全に使用できるようになることを期待しています。



HerdとAquaの両方の仕事の中心にあるのは、トラフィックジャミング-ランダムノイズです。これにより、2人の異なるネットワークユーザーのデータ図が区別できなくなります。 特定の困難を伴うが短波ラジオのように IP で音声を処理できるTorとは異なり、Hardは実用的で安全な匿名VoIPコールの実装を提供することを約束します。



「AquaとHerdは、ある程度の匿名性を犠牲にすることなく、低遅延および/または高帯域幅のネットワークを設計、開発、展開することにより、実用性と匿名性を組み合わせようとしています」とLe Blond氏は言います。



フォードは、現代のすべてのプロジェクトの中で、HardとAquaは匿名性を提供する技術の開発において最も具体的な進歩を表していると考えています。 「AquaやHerdのような開発が、長期的にTorに取って代わることができると推測できます」と彼は言います。

ブブゼラ/アルペンホルン：メタデータのないチャット

Vuvuzelaは、アフリカとラテンアメリカのサッカーファンに人気の騒々しいホーンにちなんで名付けられたプロジェクトで、2回目の繰り返しであるAlpenhornは、ユーザーに匿名でメタデータのないチャットを提供します。 今日利用できる最高のチャットルームはRicochetです。 以前、凍結された池プロジェクトも大きな期待を示しました。 ただし、プロジェクトリーダーのDavid Lazar氏によると、Alpenhornはプライバシー保護を強化します。



「池とリコシェットは、トラフィック分析攻撃に対して脆弱であることが知られているTorに依存しています」とラザールは言います。 「ブブゼラは、そのような攻撃からユーザーを保護する新しいプロジェクトであり、送信されたデータの整合性を正式に保証しています。」









^{したがって、Vuvuzela / Alpenhornの作成者は、同様のプロジェクトと比較して自分の作品を見ています。}



「私たちの実験は、VuvuzelaとAlpenhornを100万人のユーザーに拡張できることを示しています」と彼は付け加えます。 「そして現在、オープンベータテストの開始に取り組んでいます。」



チャットの匿名性は、メタデータを暗号化し、暗号化されていないものにノイズを追加し、差分プライバシー法を使用してこのノイズが提供する匿名性の程度を分析することにより保証されます。



Goで書かれたAlpenhornコードは、わずか3,000行に収まります。 スケーリングに関しては、100万人のユーザーが1秒間に6万メッセージのスループットで情報を交換する並列アクティビティで、1メッセージを送信するためのネットワーク遅延は37秒です。









^{ここの騒音はどこにあり、祖母の料理のレシピの議論はどこにありますか？}



このアプリケーションは、MITのコンピューターサイエンスおよび人工知能研究所の研究者チームによって開発されています。 科学者は、11月のUsenix Symposium 2016イベントで研究の結果を発表します。



「現在、プロジェクトドキュメントの最終バージョンに取り組んでおり、プロダクションでリリースするためにVuvuzelaとAlpenhornのコードを準備しています」とLazar氏は言います。 「その間、プロジェクトの開発をフォローしたいユーザーは、 電子ニュースレターを購読できます。」

反対：最先端の理論を最大限に活用する

匿名性の向上は、インターネットチャネルの遅​​延と帯域幅の要件の増加に常に関連付けられています。 Dissentと呼ばれるBrian Fordのプロジェクトは、数年前にスプラッシュを行い、10ポイントスケールで11ポイントで安全性を確保することを約束しました。 Dissentのデモテストバージョンは、暗号で検証可能な匿名性を提供しましたが、スケーラビリティと使いやすさの点で重大な制限を指摘しました。



Torオニオンルーティングモデルとは異なり、Dissentの作業は、実際の目的でこのアルゴリズムを適用できる、食事暗号アルゴリズム、またはむしろ、いわゆるDCネットワークの使用に基づいています。 さらに、Dissentは、DCネットワークをスケジュールされたメッセージングアルゴリズムと組み合わせます。 これらの技術と他の技術を組み合わせた結果、今日達成可能なほぼまたはほぼ最高の匿名性を提供するアーキテクチャが誕生しました。



ネットワークでの作業時のネットワーク遅延が大きく帯域幅が狭い場合でも、真の反体制派や野党メンバーがその能力を評価することは妨げられません。 このプロジェクトの最適な使用例は、リアルタイムの対話を必要としないメッセージのグループブロードキャストです。これは、ブログやマイクロブログ、IRCなどのアクティビティにも適しています。



DCネットワークは、あるクライアントが他の受信者のグループにメッセージを送信する場合、クライアントも同じサイズのグループメッセージを送信する必要があるように設計されています。 これにより、チャネルが大幅に過負荷になり、その結果、Dissentは最大数千のユーザーを同時にサポートできるようになりました。 しかし、フォードによると、彼のチームはすでにアルゴリズムの最適化に取り組んでいます。



異議はPriFiの整理にも役立ちます。Fordは、製品を企業のWi-Fiネットワークまたはキャンパスネットワークに統合すると呼びました。 この組み合わせは、建物内のWebページの匿名の閲覧を証明できる可能性があります。 つまり、一部の受動的なオブザーバーは、もちろん、キャンパス内の誰かが特定のWebサイトを閲覧していることを知ることができますが、特定のユーザーの身元を特定することはできません。 Torネットワークに向けられたPriFiトラフィックは、さらに高いレベルの匿名性を実現します。



Dissentチームは現在、プロジェクトの再設計とGoでの書き換えを行っており、Fordによると、いくつかの新しいコンポーネントはGithubですでに利用可能ですが、1つの全体の一部であり、まだ使用する準備ができていません。



「残念ながら、このコードは、本格的な匿名システムで「遊び回る」ことを望んでいるユーザーがまだ使用する準備ができていません」とフォードは言います。 「しかし、これらの部分をさらに開発したり、機能するアプリケーションにリンクしたりするのに私たちを助けたいと思うコードを掘り下げたいすべての人を喜んで歓迎します。」



異議は、匿名性の研究の基礎となっています。 次の2つのプロジェクトの作成者は、Dissentの主な特性を維持しながら、匿名性を確保するより効果的なシステムを作成したいという希望から、インスピレーションを引き出しました。

リップル：匿名ファイル共有

Aquaと同様、 Riffleの主な用途は匿名ファイル共有です。 この新しい開発がTorに取って代わることができるといういくつかの報告に反して、実際にRiffleが正常に起動すると、Torを補完するだけでなく、大きなファイルの匿名交換のためのより安全な代替手段を提供することでTorをさらに高速化できます



「RiffleはTorに代わるものではなく、補完的なものと見なされるべきです」と、MITの大学院生でプロジェクトリーダーのAlbert Kwon氏は言います。 「私たちにはまったく異なる目標があります。実用性を犠牲にすることなく、可能な限り最高の匿名性を達成したいのです。」



Kwonが私たちに説明したように、匿名のファイル共有システムの開発に対する彼の関心は、著作権侵害とは何の関係もありません。 記者が匿名で大きなファイルを送信し、内部告発者から発行者に大量のドキュメントを転送するプロセスを簡素化するのがすべてです。



「Torでは、非常に大きなファイルを短時間で転送しようとすると、インターネットのオープンセグメントでの通常のファイル転送とは大きく異なります」とKwon氏は言います。 -さらに、そのような人には、追跡可能な特徴的な兆候が与えられる場合があります。 誰もが匿名性を維持できるようにするファイル交換グループを作成したいと思います。 多くのジャーナリストは、このようなもので作業できるようにしたいと考えています。」



Riffleのインスピレーションの源はDissentであり、それと同様に、Riffleはスケジュールされたメッセージングアルゴリズムを使用しますが、全体的な効率のためにDCネットワークアルゴリズムのSpartanの単純さを放棄します。 Kwon氏に​​よると、このプログラムは匿名のマイクロブログにも使用できますが、アカデミックプロトタイプは一般ユーザーには適していません。 次の学期、若い研究者はオープンアルファ版の作成に専念する予定です。

Riposte：匿名のTwitter

Riffleと同様に、 RiposteはDissentのアイデアからインスピレーションを得ていますが、そのアーキテクチャは、マイクロブログという1回の使用に最適化されています。



「これは、システム設計を特定のアプリケーションに適合させたい開発者がより高いレベルのパフォーマンスを達成できる例です」とスタンフォードの応用暗号化グループの大学院生でリポストの主任研究者であるヘンリー・コリガン・ギブスは言いました。 「すべての問題を同時に解決することはできません。」



Riposteは、ネットワークの停止を引き起こすトラフィック分析や悪意のあるクライアント攻撃への抵抗など、DCネットワークの強力な匿名性パラメーターを維持しています。 さらに、同時ネットワークユーザーの数は100万人に達する可能性があります。 副作用は、遅延の増加です。 ただし、Corrigan-Gibbsによると、このようなコストは、Twitterの原則に基づいて動作するサービスにとっては非常に許容範囲です。



「匿名性と低遅延の組み合わせには固有の欠陥があります。これは、攻撃者がネットワークの大部分、または最も興味深い部分を見る能力です」と彼は説明します。



Riposteは現在、学術的なプロトタイプとして存在しています。 Corrigan-Gibbsチームは、匿名性とセキュリティ設定の改善に取り組んでいます。 プロジェクトリーダー自身は、Riposteで適用されたアイデアの少なくとも一部が、プライバシーの問題を懸念しているユーザーの既存の通信プラットフォームに統合されることを望んでいます。



Riposteチームは、少なくとも現時点では、ネットワーク自体を展開する予定はありません。 「アーキテクチャを思いついて、それが機能することを示すプロトタイプシステムを開発しました」と研究者は説明します。 -真に真剣なものを作成するには、まったく異なる重要なスキルのセットが必要です。 Torプロジェクトの範囲は印象的であり、そのメンバーは比較的少ない資金でこのような巨大な規模の分散システムを維持することができます。」

研究から現実へ

学術研究と実際の実装の間のギャップは、次世代の匿名技術のプロトタイプを拡張し、現実の世界で発売したい研究者にとっての課題です。 教授としてのキャリアを積みたい学者は、科学的アイデアの発表と概念の証拠の開発を奨励するシステムに直面しています。 実際に適用可能な製品を開発し、それを配布し、ユーザーを引き付けることになると、アカデミックコミュニティはこれらのプロセスにもはや関心を持ちません。



さらに、研究者自身が認めているように、ソフトウェアの本格的な実用的な実装に必要な一連のスキルは、彼らの主な研究活動とはまったく関係ありません。 「次世代の匿名ネットワークの開発に関するほとんどの作業は研究コミュニティで行われます。これは通常、本格的な現実世界の製品を入手するという点では最良の選択肢ではありません」とフォードは言います。 「ローザンヌ連邦工科大学の私のグループでは、この状況を少なくとも地元で変えようとしています。」



マシューソンはこれを理解しており、Torは研究活動として存在し始めたため、実際の結果は数年間観察したいと考え、その後プロジェクトを他の人に移しました。 10年以上後、Torプロジェクトの参加者は、多くの反対者にとって不可欠なインフラストラクチャになり、不要なツイートやブログ投稿と秘密警察への訪問の間の唯一の障害となったネットワークの維持に深い経験を積んだ。



Mathyusonは、研究者に次のアドバイスを提供します。自分の製品を試してみてください。



「これについては以前に話しました。私にとって、最も重要な指標であると同時に開発者からの最も望ましい言葉は、「プログラムを設計し、テストを実施しただけでなく、日常業務で情報を交換するために自分自身を使用する」というフレーズです。 「これまでに行った最良の選択は、Torを最初から実際の状態で起動し、できるだけ早く全世界にアクセスできるようにすることです。」



「ソフトウェアを操作することで、あなたはそれを研究し、食べる食べ物の味を感じます」と彼は説明します。 -料理人になれず、レシピを考え出すことはできませんが、試してはいけません。同様に、自分を含めた人々に寄付するまで、あなたが思いついた解決策が実行可能であるかどうかを本当に理解することはできません。

匿名性なしで民主主義は失敗する

今日、スノーデンの啓示の3年後、強力な暗号化はほぼどこにでもあり、ますます多くのWebトラフィックをカバーし、WhatsAppとSignalの10億人のユーザーの安全な通信を可能にします。



「しかし、残念ながら、その明らかな有用性にもかかわらず、暗号化は誰、いつ、そして場合によっては何について話しているかに関するメタデータの漏洩からあなたを保護することはできません」と、スピーチの最高技術責任者であるクリス・ソゴヤンは説明します、および米国市民自由連合の技術。」



「情報スペースの保護を最も必要としているユーザーが多数いるため、メタデータを保護する方法を切望しています。これは主にジャーナリスト、活動家、LGBTの10代の若者など、自分のオリエンテーションを隠している人たちについてのものです。「そして、人々が自由にコミュニケーションを取り、読み、グループで組織し、話す機会を与えられないと感じた場合、民主主義は打ち負かされます。」