Експеримент за симулация на пълноразмерна мрежа Tor

Изследователи от Университета Уотърлу и Изследователската лаборатория на Военноморските сили на САЩ представиха резултатите от разработката на симулатор на мрежата Tor, който е сравним по брой възли и потребители с основната мрежа Tor и позволява провеждането на експерименти, близки до реални условия. Подготвените в хода на експеримента инструменти и методология за моделиране на мрежата позволиха на компютър с 4 ТБ RAM да симулира работата на мрежа от 6489 възли Tor, към която са свързани 792 хиляди виртуални потребители.

Отбелязва се, че това е първата мащабна симулация на мрежата Tor, чиято бройка на възлите съвпада с реалната мрежа (работещата мрежа Tor включва около 6 хиляди възли и 2 милиона свързани потребители). Пълноценната симулация на мрежата Tor представлява интерес от гледна точка на идентификация на тясни места, моделиране на поведението в резултат на атаки, тестване на нови методи за оптимизация в реални условия и проверка на концепции, свързани със сигурността.

С наличието на пълноценен симулатор разработчиците на Tor ще могат да избягват практиката на провеждане на експерименти в основната мрежа или на отделни работни възли, които водят до допълнителни рискове за нарушаване на конфиденциалността на потребителите и не изключват възможността за възникване на сривове. Например, в следващите месеци се очаква внедряване на нов протокол за управление на пренатоварването в Tor и симулацията ще позволи пълноценно проучване на неговото функциониране преди внедряването в реалната мрежа.

Освен че се изключва влиянието на експериментите върху конфиденциалността и надеждността на работата на основната мрежа Tor, наличието на отделни тестови мрежи ще позволи бързо тестване и отстраняване на нов код в процеса на разработка, незабавно внедряване на изменения за всички възли и потребители без чакане за завършване на дълги междинни внедрявания, по-бързо създаване и тестване на прототипи с реализация на нови идеи.

В момента се извършва работа по усъвършенстване на инструментариума, който, според разработчиците, ще намали потреблението на ресурси десетократно и ще позволи на същото оборудване да симулира работа на мрежи, които надминават реалната мрежа, което може да бъде необходимо за идентифициране на възможни проблеми с мащабирането на Tor. В хода на разработката също са създадени няколко нови метода за моделиране на мрежата, които позволяват прогнозиране на промяната на състоянието на мрежата във времето и използване на фонови трафик генератори за симулиране на дейността на потребителите.

Изследователите също изследват закономерността между размерите на симулираната мрежа и достоверността на проекциите на резултатите от експериментите върху реалната мрежа. По време на разработката на Tor, предварителната проверка на внесените изменения и оптимизации се осъществява в малки тестови мрежи, които съдържат значително по-малко възли и потребители, отколкото реалната мрежа. Установено е, че статистическите грешки в прогнозите, получени при провеждането на малки симулации, могат да бъдат компенсирани чрез многократното повторение на независими експерименти с различни набори от входни данни, при условие че колкото по-голяма е симулираната мрежа, толкова по-малко повторни опити са необходими за получаване на статистически значими изводи.

За моделиране и симулация на мрежата Tor, изследователите развиват няколко отворени проекта, разпространявани под лицензия BSD:

• Shadow — универсален симулатор на мрежа, позволяващ изпълнението на код на реални мрежови приложения за възстановяване на работата на разпределени системи с хиляди мрежови процеси. За симулация на системи, базирани на реални, немодифицирани приложения, в Shadow се използва техника за емулация на системни повиквания. Мрежовата комуникация на приложенията в симулираната среда се осъществява чрез разгръщане VPN и използване на симулатори на стандартни мрежови протоколи (TCP, UDP). Поддържа се конфигурируемо моделиране на характеристиките на виртуалната мрежа, като загуба на пакети и забавяния при доставка. Освен експериментите с Tor, бе направен опит за разработка на плъгин за Shadow за симулация на мрежата Bitcoin, но този проект не получи развитие.
• Tornettools — инструментариум за генериране на реалистични модели на мрежата Tor, които могат да бъдат стартирани в среда Shadow, както и за започване и настройка на процеса на симулация, натрупване и визуализация на резултати. За шаблони за генериране на мрежата могат да се използват метрики, отразяващи работата на истинската мрежа Tor.
• TGen — генератор на трафик на базата на параметри, зададени от потребителя (размер, закъснения, брой потоци и т.н.). Схемите за генериране на трафик могат да бъдат задавани както на базата на специализирани сценарии във формат GraphML, така и с помощта на вероятностни Маркови модели на разпределение на TCP потоци и пакети.
• OnionTrace — инструментариум за проследяване на производителността и събитията в симулираната мрежа Tor, а също и за записване и възпроизвеждане на информация относно формирането на вериги от узли Tor и привязването им на потоци трафик.

Източник: opennet.ru