Архитектура Tor или как на самом деле работает анонимная сеть Tor

Как работает Tor?

Перевод статьи «Tor: The Second-Generation Onion Router», которая подробно описывает архитектуру анонимной сети Tor, а также способы, применяемые для обезличивания трафика и защиты от возможных атак, направленных на определение реальных параметров пользователя.

Мы представляем Tor  службу коммуникации с низкой латентностью, основанную на цепочках. Эта система луковой маршрутизации второго поколения решает проблемы оригинального проекта путём добавления совершенной прямой секретности, контроля перегрузки, серверов каталогов, проверки целостности, настраиваемых политик выхода и практичной схемы доступа к службам со скрытым местоположением через точки встречи.

Как работает Tor

Tor работает в обычном интернете, не требует специальных привилегий или изменений ядра, требует небольшого количества синхронизаций между узлами и представляет собой разумный компромисс между анонимностью, эффективностью и простотой использования. Мы вкратце опишем наш опыт работы с интернациональной сетью из более чем 30 узлов. Мы завершим нашу статью списком нерешённых проблем анонимного общения.

1. Обзор Tor

Луковая маршрутизация  это распределённая оверлейная сеть, созданная для анонимизации приложений таких как web-браузеры, SSH, клиенты мгновенных сообщений. Клиенты выбирают маршрут в сети и создают цепочку, в которой каждый узел (или ¾луковый маршрутизатор¿) знает только предыдущий и следующий узлы цепочки и не имеет понятия об остальных. Трафик проходит по цепочке в виде ячеек
фиксированного размера, которые раскрываются (расшифровываются) с использованием симметричного ключа на каждом узле (подобно слоям луковицы) и передаются дальше.

Проект луковой маршрутизации опубликовал несколько статей о проектировании и анализе [24, 37, 44, 45]. Несмотря на то что системы, использующие луковую маршрутизацию, развёрнуты во многих уголках планеты, единственная установка, которая действительно работала долго, была экспериментальной и работала она на одном единственном компьютере. Но даже эта простая установка системы обслуживала соединения более чем с шестьюдесятью тысяч различных IP-адресов со всего света, обрабатывая около пятидесяти тысяч ежедневно. Однако, множество просчётов в проектировании и развёртывании так и не были исправлены, а проект не обновлялся годами.

В этой статье мы опишем Tor, протокол для асинхронных, слабо связанных луковых маршрутизаторов, который лучше, чем старая реализация по следующим позициям:

Совершенная прямая секретность

В первоначальном проекте одиночный вражеский узел мог записывать проходящий через него трафик, чтобы впоследствии скомпрометировать последующие узлы и заставить их расшифровать его. Вместо того чтобы многократно шифровать данные с одним и тем же ключом на определённом звене каждой цепочки, Tor использует инкрементальный способ построения цепочки, в котором узел, инициировавший обмен, согласовывает сессионные ключи после каждого успешного перехода в цепочке. Так как старые ключи удалены, последующие узлы не могут расшифровать старый трафик.

Положительным побочным эффектом является то, что определение повтора передачи больше не является необходимым, а процесс составления цепочек становится более надёжным, так как инициатор знает, когда переход не удался и может попробовать осуществить её снова с использованием другого узла.

Отделение «очистки протокола» от анонимности

Луковая маршрутизация изначально требовала отдельного «прокси уровня приложения» для каждого протокола каждого приложения. Большинство прокси так и не были написаны, то есть множество приложений никогда не поддерживались. Tor использует стандартный и близкий к SOCKS [28] прокси-интерфейс, позволяя поддерживать множество программ, работающих по TCP без изменений. В настоящий момент Tor рассчитывает на прокси уровня приложений (такие как Privoxy [35]), а не пытается повторять их функциональность.

Отсутствие перемешивание, выравнивание и шейпинг трафика (на данный момент)

Изначально луковая маршрутизация группировала и перемешивала ячейки по их получению, предполагая, что они выровнены. В дальнейшем было добавлено выравнивание трафика между луковыми прокси (пользователями) и луковыми маршрутизаторами [24,37]. Обсуждались компромиссы между защитой дополнений для выравнивания и их сложностью. Были теоретически обоснованы алгоритмы шейпинга трафика [45] для обеспечения серьёзного уровня безопасности без затратного выравнивания, но никакой схемы выравнивания так и не было предложено.

Полностью, всю  статью (24 страницы, в формате pdf) можно скачать по этой ссылке

Вам будет интересно:
Tor Browser выбор IP адресов нужной страны

Авторы: Roger Dingledine, Nick Mathewson, Paul Syverson
Перевод: Алексей Абакумкин и Роман Инфлянскас