Експеримент за симулиране на мрежата Tor в пълен размер

Изследователи от Университета на Ватерло и Военноморската изследователска лаборатория на САЩ представиха резултатите от разработването на симулатор на мрежа Tor, сравним по брой възли и потребители с основната мрежа Tor и позволяващ експерименти, близки до реалните условия. Инструментите и методологията за мрежово моделиране, подготвени по време на експеримента, позволиха на компютър с 4 TB RAM да се симулира работата на мрежа от 6489 Tor възли, към които едновременно са свързани 792 хиляди виртуални потребители.

Отбелязва се, че това е първата пълномащабна симулация на мрежата Tor, броят на възлите в която съответства на реалната мрежа (работещата мрежа Tor има около 6 хиляди възли и 2 милиона свързани потребители). Пълната симулация на мрежата Tor представлява интерес от гледна точка на идентифициране на тесни места, симулиране на поведение на атака, тестване на нови методи за оптимизация в реални условия и тестване на концепции, свързани със сигурността.

С пълноценен симулатор разработчиците на Tor ще могат да избегнат практиката на провеждане на експерименти в основната мрежа или на отделни работни възли, които създават допълнителни рискове от нарушаване на поверителността на потребителите и не изключват възможността за неуспехи. Например, поддръжката за нов протокол за контрол на задръстванията се очаква да бъде въведена в Tor през следващите месеци и симулацията ще ни позволи да проучим напълно работата му преди внедряване в реална мрежа.

В допълнение към елиминирането на въздействието на експериментите върху поверителността и надеждността на основната Tor мрежа, наличието на отделни тестови мрежи ще направи възможно бързо тестване и отстраняване на грешки в нов код по време на процеса на разработка, незабавно прилагане на промени за всички възли и потребители без в очакване на завършването на дълги междинни внедрявания, по-бързо създаване и тестване на прототипи с внедряване на нови идеи.

Работи се за подобряване на инструментите, които, както заявяват разработчиците, ще намалят потреблението на ресурси с 10 пъти и ще позволят на същото оборудване да симулира работата на мрежи, които са по-добри от реалната мрежа, което може да се изисква за идентифициране на възможни проблеми с мащабирането на Tor. Работата също така създаде няколко нови метода за моделиране на мрежата, които позволяват да се предскажат промените в състоянието на мрежата с течение на времето и да се използват генератори на фонов трафик за симулиране на потребителска активност.

Изследователите също така изследваха модела между размера на симулираната мрежа и надеждността на проекцията на експерименталните резултати върху реалната мрежа. По време на разработката на Tor, промените и оптимизациите се тестват предварително в малки тестови мрежи, които съдържат значително по-малко възли и потребители от реалната мрежа. Беше установено, че статистическите грешки в прогнозите, получени от малки симулации, могат да бъдат компенсирани чрез повтаряне на независими експерименти многократно с различни набори от първоначални данни, като се има предвид, че колкото по-голяма е симулираната мрежа, толкова по-малко повторени тестове са необходими за получаване на статистически значими заключения.

За да моделират и симулират мрежата Tor, изследователите разработват няколко отворени проекта, разпространявани под лиценз BSD:

• Shadow е универсален мрежов симулатор, който ви позволява да стартирате реален код на мрежово приложение, за да пресъздадете разпределени системи с хиляди мрежови процеси. За да симулира системи, базирани на реални, немодифицирани приложения, Shadow използва техники за емулация на системни повиквания. Мрежовото взаимодействие на приложения в симулирана среда се осъществява чрез внедряване на VPN и използване на симулатори на типични мрежови протоколи (TCP, UDP). Поддържа персонализирана симулация на характеристики на виртуална мрежа, като загуба на пакети и забавяне на доставката. В допълнение към експериментите с Tor, беше направен опит да се разработи плъгин за Shadow за симулиране на биткойн мрежата, но този проект не беше разработен.
• Tornettools е инструментариум за генериране на реалистични модели на мрежата Tor, които могат да се изпълняват в Shadow среда, както и за стартиране и конфигуриране на процеса на симулация, събиране и визуализиране на резултатите. Метриките, които отразяват работата на истинската Tor мрежа, могат да се използват като шаблони за генериране на мрежа.
• TGen е генератор на трафик потоци въз основа на зададени от потребителя параметри (размер, закъснения, брой потоци и др.). Схемите за оформяне на трафика могат да бъдат зададени както на базата на специални скриптове във формат GraphML, така и с помощта на вероятностни марковски модели за разпределение на TCP потоци и пакети.
• OnionTrace е инструмент за проследяване на производителността и събитията в симулирана Tor мрежа, както и за записване и възпроизвеждане на информация за формирането на вериги от Tor възли и присвояване на трафик потоци към тях.

Източник: opennet.ru