🥇Изследване: създаване на прокси-сервис, устойчив на блокировки, с помощта на теории на игрите

Преди няколко години международна група учени от университета в Масачузетс, Пенсилвания и Мюнхен, Германия извърши изследване на ефективността на традиционните проксита като инструмент за борба с цензурата. В резултат учените предложили нов метод за заобикаляне на блокировките, основан на теорията на игрите. Подготвихме адаптиран превод на основните моменти от тази работа.

Въведение

Подходът на популярните средства за заобикаляне на блокировките, като Tor, се основава на частно и селективно разпределение на IP адресите на проксита между клиенти от региони с наложени блокировки. В резултат клиентите трябва да останат незабелязани от организации или институции, които налагат блокировки. В случая с Tor тези разпределители на проксита се наричат бриджове.

Ключовият проблем при подобни услуги е атаката от вътрешни хора. Агенти, занимаващи се с блокировки, могат да използват проксита, за да разберат техните адреси и да ги блокират. За да минимизират вероятността за откритие на прокситата, инструментите за заобикаляне на блокировките използват различни механизми за присвояване на адреси.

При това, се използва подходът на т.нар. ad hoc хевристики, който може да бъде заобиколен. За да решат този проблем, учените решили да представят конфликта между службите, занимаващи се с блокировки и услугите за тяхното заобикаляне, като игра. Използвайки теорията на игрите, те разработили оптимални стратегии на поведение за всяка от страните – по-специално, това позволило да се създаде механизъм за разпределение на проксита.

Как традиционните системи за заобикаляне на блокировките работят

Инструменти за заобикаляне на блокировките, като Tor, Lantern и Psiphon, използват редица проксита извън региона с наложени ограничения, които се използват за пренасочване на трафика на потребителите от тези региони и доставяне на съдържание до блокирани ресурси.

Ако на цензорите стане известен IP адрес на такъв прокси – например, след като те сами го използват – лесно може да бъде добавен в черен списък и блокиран. Следователно, в реалността IP адресите на такива проксита никога не се разкриват, а присвояването на потребителите на определен прокси се извършва чрез различни механизми. Например, в Tor съществува система от бриджове.

Тоест основната задача е да предоставим на потребителите достъп до блокирани ресурси и да минимизираме вероятността за разкриване на адреса на прокси.

Решаването на тази задача на практика не е толкова просто – да се различат обикновените потребители от цензорите, които се маскират, е изключително трудно. За скриване на информация се използват евристични механизми. Например, Tor ограничава броя на IP адресите на бриджовете, достъпни за клиентите, до три в рамките на една заявка.

Това не попречи на властите в Китай да засекат всички Tor бриджове за кратко време. Внедряването на допълнителни ограничения ще окаже сериозно влияние върху удобството на системата за заобикаляне на блокировките, тоест някои потребители няма да могат да получат достъп до прокси.

Как теорията на игрите решава тази проблема

Методът, описан в работата, се основава на така наречената „игра за прием в колеж“ (college admissions game). Освен това се предполага, че цензуриращите интернет агенти могат да общуват помежду си в реално време и да използват сложна тактика – например, да не блокират прокси веднага или да го правят моментално в зависимост от различни условия.

Как е устроен приемът в колежа

Представете си, че имаме n студенти и m колежа. Всеки студент съставя свой списък с предпочитания към учебните заведения, основани на определени критерии (тоест се ранжират само колежите, към които са подадени документи). От друга страна, колежите също ранжират студентите, подали документи, на базата на собствените си предпочитания.

На първо място, колежът отсява тези, които не отговарят на критериите за подбор – те няма да бъдат приети дори и в случай на недостиг. След това приетите се отбират по алгоритъм, който взема предвид необходимите параметри.

Възможно е да съществуват „нестабилни приеми“ – например, ако има двама студенти 1 и 2, които са приети в колежи a и b съответно, но вторият студент би искал да учи в университет a. В случая на описания експеримент бяха взети предвид само стабилните връзки между обектите.

Алгоритъмът на отложеното приемане

Както вече беше споменато, съществува определен брой студенти, които училището не може да приеме при никакви обстоятелства. Поради това в алгоритъма за отложен прием се прави предположение, че на тези студенти не им е позволено да подават документи в този университет. В този случай, всички студенти се опитват да кандидатстват в тези колежи, които им харесват най-много.

Учебно заведение с капацитет q студенти поставя в листа на чакане q души с най-висок рейтинг въз основа на своите критерии или всички, ако броят на кандидатите е по-малък от броя на свободните места. Останалите се отхвърлят и тези студенти подават документи в следващия университет от своя списък с предпочитания. Този колеж също отбира q студенти с най-висок рейтинг от тези, които са подали документи веднага и от тези, които не са били приети в първия колеж. Отново определен брой хора не преминават.

Процедурата завършва, ако всеки студент е в листа на чакане на някой колеж или му е отказано от всички учебни заведения, където е можел да кандидатства. В крайна сметка, колежите окончателно приемат всички от своите списъци за чакане.

Какво общо има с проксито

По аналогия със студентите и колежите, учените присвоили на всеки клиент определен прокси. Получи се игра, наречена игра за разпределение на проксита. Клиентите, включително възможни агенти-цензори, действат като студенти, които искат да разберат адреса на проксито, което играе ролята на колежи - те имат предварително известна крайна пропускна способност.

В описаната модел има n потребители (клиенти) A =
{a1, a2, …, an}, които искат достъп до прокси за преодоляване на блокадите. По този начин ai е идентификатор на "итого" клиента. Сред тези n потребители, m - това са агентите-цензори, обозначаващи се като J = {j1, j2, …, jm}, а останалите - обикновени потребители. Всички m агенти се контролират от централна инстанция и получават от нея инструкции.

Също така се счита, че има набор от проксита P = {p1, p2, …, pl}. След всяко искане клиентът получава от обекта-дистрибутор информация (IP-адрес) за k проксита. Времето се разделя на интервали - етапи, обозначавани като t (играта започва при t=0).

Всеки клиент използва функция за оценка на прокситата. Учените използваха функция , за да отбележи оценката, която потребителят ai е дал на прокси px на етап t. По подобен начин, всеки прокси използва функция за оценка на клиентите. Тоест – оценка, която прокси px е дала на клиента ai на етап t.

Важно е да помним, че цялата игра е виртуална, тоест от името на проксито и клиентите играе самият „дистрибутор“. За това не е необходимо да знае типа на клиента и техните предпочитания относно проксито. На всеки етап протича игра, като също се използва алгоритъм за отложено вземане на решения.

Резултати

Според резултатите от симулациите методът с използване на теориите на игрите показа по-висока ефективност в сравнение с известните системи за заобикаляне на блокировките.

Изследване: изграждане на устойчив на блокировки прокси-сервиз с помощта на теория на игрите

Сравнение с VPN-сервиса rBridge

В същото време учените отбелязаха няколко важни аспекта, които могат да влияят на качеството на работа на такива системи:

Независимо от стратегията на действие на цензорите, системата за заобикаляне на блокировките трябва постоянно да се попълва с нови проксита, в противен случай ефективността й ще намалява.
Ако цензорите разполагат със значителни ресурси, те могат да увеличат ефективността на блокировката, добавяйки географски разпределени агенти за търсене на проксита.
Скоростта на добавяне на нови проксита е критична за ефективността на системата за заобикаляне на блокировките.

Полезни линкове и материали от Infatica:

Източник: habr.com