Експеримент за симулация на пълноразмерна мрежа Tor

Изследователи от университета Уотерлу и изследователската лаборатория на Военноморските сили на САЩ представиха резултатите от разработката на симулатор на мрежата Tor, сравним по брой възли и потребители с основната мрежа Tor, който позволява провеждането на експерименти, близки до реалните условия. Подготвените по време 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 едновременно 792 хиляди виртуални потребители.

Отбелязва се, че това е първата пълномащтабна симулация на мрежата Tor, броят на възлите в която отговаря на реалната мрежа (работещата мрежа Tor включва около 6000 възли и 2 милиона свързани потребители). Пълномащтабната симулация на мрежата Tor представлява интерес с оглед на откриването на тесни места, моделирането на поведението в резултат на атаки, изпробването на нови методи за оптимизация в реални условия и проверката на концепции, свързани с гарантиране на безопасността.

С наличието на пълноценен симулатор разработчиците на Tor ще могат да се откажат от практиката на провеждане на експерименти в основната мрежа или на отделни работещи възли, които създават допълнителни рискове за нарушаване на конфиденциалността на потребителите и не изключват възможността за възникване на сривове. Например, в близките месеци се очаква внедряване в Tor на нов протокол за управление на претоварването и симулацията ще позволи да се изучи неговата работа 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 даде възможност за бързо тестване и отстраняване на нов код по време на разработката, незабавно въвеждане на промени за всички възли и потребители без да се чака завършването на дълги междинни внедрявания, по-оперативно създаване и тестване на прототипи с реализация на нови идеи.

Работата по усъвършенстване на инструментариума продължава, който, както заявяват разработчиците, ще намали потреблението на ресурси десетократно и ще позволи на същото оборудване да симулира работата на мрежи, които надхвърлят реалната мрежа. Това може да бъде необходимо за откриване на възможни проблеми с мащабирането на Tor. По време на работата са създадени и нови методи за моделиране на мрежата, които позволяват прогнозиране на промените в състоянието на мрежата с времето и използване на фонови генератори на трафик за симулиране на активността на потребителите.

Изследователите също така изучават зависимостта между размера на симулираната мрежа и достоверността на проектирането на резултатите от експериментите върху реалната мрежа. По време на разработката на Tor предварителната проверка на внесените промени и оптимизации се извършва в малки тестови мрежи, които съдържат значително по-малко възли и потребители от реалната мрежа. Установено е, че статистическите грешки в прогнозите, получени при провеждането на малки симулации, могат да бъдат компенсирани чрез многократно повторение на независими експерименти с различни набори от изходни данни, като колкото по-голяма е симулираната мрежа, толкова по-малко повторни опити са необходими за получаване на статистически значими заключения.

За моделирането и симулацията на мрежата Tor изследователите развиват няколко отворени проекта, разпространявани под лиценз BSD:

• Shadow — универсален симулатор на мрежата, позволяващ изпълнението на код на реални мрежови приложения за възпроизвеждане на работата на разпределени системи с хиляди мрежови процеси. За симулация на системи, базирани на реални немодифицирани приложения, в Shadow се използва техника на еймулация на системни повици. Мрежовата интеракция на приложенията в симулирана среда се осъществява чрез разгръщане VPN и използване на симулатори на типични мрежови протоколи (TCP, UDP). Поддържа се настраиваемо моделиране на характеристиките на виртуалната мрежа, като загуба на пакети и забавяния при доставка. Освен експерименти с Tor, беше направен опит за разработка на приставка за Shadow за симулиране на мрежата Bitcoin, но този проект не получи развитие.
• Tornettools — инструмент за генериране на реалистични модели на мрежата Tor, които могат да бъдат стартирани в среда на Shadow, както и за стартиране и настройка на процеса на симулация, натрупване и визуализация на резултати. Като шаблони за генериране на мрежата могат да се използват метрики, отразяващи функционирането на реалната мрежа Tor.
• TGen — генератор на потоци трафик на базата на параметри, зададени от потребителя (размер, закъснения, брой потоци и др.). Схемите за формиране на трафика могат да бъдат задавани както на базата на специализирани сценарии в формат GraphML, така и чрез вероятностни Маркови модели на разпределението на TCP потоци и пакети.
• OnionTrace — инструмент за проследяване на производителността и събитията в симулираната мрежа Tor, а също така за записване и възпроизвеждане на информация относно образуването на вериги от възли Tor и привързването на тях към потоци трафик.

Източник: opennet.ru