Проучване: Създаване на устойчива на блокове прокси услуга с помощта на теория на игрите

Преди няколко години международна група учени от университетите в Масачузетс, Пенсилвания и Мюнхен, Германия Държани изследване на ефективността на традиционните прокси сървъри като инструмент срещу цензурата. В резултат на това учените предложиха нов метод за заобикаляне на блокирането, базиран на теорията на игрите. Подготвихме адаптиран превод на основните моменти от тази работа.

въведение

Подходът на популярни инструменти за заобикаляне на блокиране като Tor се основава на частното и селективно разпределение на прокси IP адреси между клиенти от региони, обект на блокиране. В резултат на това клиентите трябва да останат незабелязани от организации или органи, налагащи блокове. В случая на Tor тези прокси дистрибутори се наричат ​​мостове.

Основният проблем с подобни услуги е атака от вътрешни лица. Блокиращите агенти могат сами да използват проксита, за да открият техните адреси и да ги блокират. За да сведат до минимум вероятността от прокси изчисления, инструментите за заобикаляне на блокове използват различни механизми за присвояване на адреси.

В този случай се използва така нареченият ad hoc евристичен подход, който може да бъде заобиколен. За да разрешат този проблем, учените решиха да представят борбата между услугите, участващи в блокирането, и услугите, които ги заобикалят, като игра. Използвайки теорията на игрите, те разработиха оптимални поведенчески стратегии за всяка от страните - по-специално това направи възможно разработването на механизъм за разпространение на прокси.

Как работят традиционните системи за байпас на брави

Инструментите за заобикаляне на блокиране като Tor, Lantern и Psiphon използват поредица от проксита извън региона с въведени ограничения, които се използват за отклоняване на потребителски трафик от тези региони и доставянето му към блокирани ресурси.

Ако цензорите разберат IP адреса на такъв прокси - например, след като го използват сами - той може лесно да бъде включен в черния списък и блокиран. Следователно в действителност IP адресите на такива прокси сървъри никога не се разкриват и на потребителите се присвоява един или друг прокси чрез различни механизми. Например Tor има мостова система.

Тоест, основната задача е да предостави на потребителите достъп до блокирани ресурси и да сведе до минимум вероятността от разкриване на прокси адрес.

Решаването на този проблем на практика не е толкова лесно - много е трудно точно да се разграничат обикновените потребители от цензорите, маскирани от тях. Използват се евристични механизми за скриване на информация. Например Tor ограничава броя на мостовите IP адреси, достъпни за клиентите, до три на заявка.

Това не попречи на китайските власти да идентифицират всички Tor мостове за кратко време. Въвеждането на допълнителни ограничения ще повлияе сериозно на използваемостта на системата за байпас на блоковете, тоест някои потребители няма да имат достъп до проксито.

Как теорията на игрите решава този проблем

Методът, описан в работата, се основава на така наречената „игра за прием в колеж“. Освен това се предполага, че интернет цензуриращите агенти могат да комуникират помежду си в реално време и да използват сложни тактики – например да не блокират проксита веднага или да го правят незабавно в зависимост от различни условия.

Как протича приемът в колеж?

Да кажем, че имаме n студенти и m колежа. Всеки студент прави свой собствен списък с предпочитания сред учебните заведения по определени критерии (т.е. класират се само колежите, в които са подадени документи). От друга страна, колежите също класират студентите, които са подали документи, въз основа на собствените си предпочитания.

На първо място колегията отрязва тези, които не отговарят на критериите за подбор - няма да бъдат приети дори и да има недостиг. След това кандидатите се избират с помощта на алгоритъм, който взема предвид необходимите параметри.

Възможно е да има "нестабилен прием" - например, ако има двама студенти 1 и 2, които са приети съответно в колежи a и b, но вторият студент би искал да учи в университет a. В случая на описания експеримент са взети предвид само стабилни връзки между обекти.

Алгоритъм за забавено приемане

Както вече беше посочено, има определен брой студенти, които колежът няма да приеме при никакви обстоятелства. Следователно алгоритъмът за отложено приемане прави предположението, че тези студенти нямат право да кандидатстват в тази институция. В този случай всички студенти се опитват да влязат в колежите, които харесват най-много.

Институция с капацитет от q чакащи студенти поставя в списъка q най-високо класираното лице въз основа на своите критерии или всички, ако броят на кандидатите е по-малък от броя на свободните места. Останалите са отхвърлени и тези студенти кандидатстват в следващия университет в списъка с предпочитания. Този колеж също избира q най-високо класираните студенти от тези, които са кандидатствали веднага, и тези, които не са били приети в първия колеж. Пък и пак определен брой хора не минават.

Процедурата приключва, ако всеки студент е в списъка на чакащите в някой колеж или е бил отхвърлен от всички учебни заведения, където би могъл да се запише. В резултат на това колежите най-накрая приемат всички от списъците си на чакащи.

Какво общо има проксито с това?

По аналогия със студентите и колежите учените присвоиха конкретен прокси на всеки клиент. Резултатът беше игра, наречена игра за присвояване на прокси. Клиентите, включително възможни цензорни агенти, действат като студенти, които искат да знаят адреса на проксита, които играят ролята на колежи - те имат предварително известна крайна честотна лента.

В описания модел има n потребители (клиенти) A =
{a1, a2, …, an}, които изискват достъп до проксито за заобикаляне на блокирането. Така ai е идентификаторът на „общия“ клиент. Сред тези n потребители m са цензурни агенти, означени като J = {j1, j2, ..., jm}, останалите са обикновени потребители. Всички m агенти се контролират от централен орган и получават инструкции от него.

Предполага се също, че има набор от прокси P = {p1, p2, ..., pl}. След всяка заявка клиентът получава информация (IP адрес) за k проксита от обекта дистрибутор. Времето е разделено на интервали-етапи, обозначени като t (играта започва при t=0).

Всеки клиент използва функцията за оценяване, за да оцени проксито. Учените са използвали функцията за отбелязване на резултата, който потребителят ai е присвоил на прокси px на етап t. По същия начин всеки прокси използва функция за оценка на клиенти. Това е е резултатът, който proxy px е присвоил на клиента ai на етап t.

Важно е да запомните, че цялата игра е виртуална, тоест самият „дистрибутор“ я играе от името на проксито и клиентите. За да направи това, той не трябва да знае вида на клиента или техните предпочитания по отношение на пълномощниците. На всеки етап има игра, използва се и алгоритъм за отложено приемане.

резултати

Според резултатите от симулацията методът, използващ теорията на игрите, показва по-висока ефективност в сравнение с известните системи за байпас на брави.

Сравнение с rBridge VPN услуга

В същото време учените са идентифицирали няколко важни точки, които могат да повлияят на качеството на работа на такива системи:

• Независимо от стратегията на цензорите, системата за преодоляване на блокирането трябва постоянно да се актуализира с нови проксита, в противен случай нейната ефективност ще намалее.
• Ако цензорите разполагат със значителни ресурси, те могат да увеличат ефективността на блокиране чрез добавяне на географски разпределени агенти за намиране на проксита.
• Скоростта, с която се добавят нови прокси сървъри, е критична за ефективността на системата за преодоляване на блокирането.

Полезни връзки и материали от Инфатика:

• Историята на борбата срещу цензурата: как работи флаш прокси методът, създаден от учени от MIT и Станфорд
• Как да разберете кога прокситата лъжат: проверка на физическите местоположения на мрежовите проксита с помощта на активния алгоритъм за геолокация
• Как да се прикриете в Интернет: сравняване на сървърни и домашни проксита

Източник: www.habr.com