Forscher der UniversitĂ€t Waterloo und des US Navy Research Laboratory haben Ergebnisse zur Entwicklung eines Tor-Netzwerk-Simulators prĂ€sentiert, der in Bezug auf die Anzahl der Knoten und Benutzer mit dem Hauptnetzwerk Tor vergleichbar ist und es ermöglicht, Experimente unter nahezu realen Bedingungen durchzufĂŒhren. Die wĂ€hrend des Experiments entwickelte Werkzeug- und Methodologie zur Netzwerkmodellierung erlaubten es, auf einem Computer mit 4 TB RAM den Betrieb eines Netzwerks von 6489 Tor-Knoten zu simulieren, das gleichzeitig mit 792.000 virtuellen Benutzern verbunden ist.
Es wird festgestellt, dass dies die erste umfassende Simulation eines Tor-Netzwerks ist, dessen Knotenanzahl dem echten Netzwerk entspricht (das aktive Tor-Netzwerk zĂ€hlt etwa 6.000 Knoten und 2 Millionen verbundene Benutzer). Eine vollstĂ€ndige Simulation des Tor-Netzwerks ist von Interesse, um EngpĂ€sse zu identifizieren, das Verhalten unter Angriffen zu modellieren, neue Optimierungsmethoden unter realen Bedingungen zu testen und Konzepte im Zusammenhang mit Sicherheitszusagen zu ĂŒberprĂŒfen.
Mit einem vollwertigen Simulator können die Tor-Entwickler darauf verzichten, Experimente im Hauptnetz oder an einzelnen Arbeitsknoten durchzufĂŒhren, die zusĂ€tzliche Risiken fĂŒr die Vertraulichkeit der Nutzer darstellen und AusfĂ€lle nicht ausschlieĂen. In den kommenden Monaten wird beispielsweise die EinfĂŒhrung eines neuen Ăberlastungssteuerungsprotokolls in Tor erwartet, und die Simulation wird eine umfassende Untersuchung seiner Funktionsweise vor der Bereitstellung im realen Netzwerk ermöglichen.
Neben dem Ausschluss der Auswirkungen von Experimenten auf die Vertraulichkeit und die ZuverlĂ€ssigkeit des Hauptnetzes bietet das Vorhandensein separater Testnetzwerke die Möglichkeit, neuen Code wĂ€hrend des Entwicklungsprozesses schnell zu testen und zu debuggen sowie sofortige Ănderungen fĂŒr alle Knoten und Benutzer ohne das Warten auf den Abschluss langwieriger Zwischenimplementierungen zu integrieren, was eine zĂŒgigere Erstellung und Erprobung von Prototypen mit der Umsetzung neuer Ideen ermöglicht.
Es wird an der Verbesserung der Werkzeuge gearbeitet, die, so die Entwickler, den Ressourcenverbrauch um das Zehnfache reduzieren und es ermöglichen, mit derselben Hardware Netzwerke zu simulieren, die die reale Netzwerkleistung ĂŒbertreffen. Dies könnte erforderlich sein, um mögliche Probleme mit der Skalierung von Tor zu identifizieren. Im Zuge der Arbeiten wurden auch mehrere neue Methoden zur Netzsimulation entwickelt, die es ermöglichen, die VerĂ€nderungen im Netzwerkzustand im Zeitverlauf vorherzusagen und Hintergrundverkehrs-Generatoren zu verwenden, um die BenutzeraktivitĂ€t zu simulieren.
Forscher haben auch den Zusammenhang zwischen der GröĂe des simulierten Netzwerks und der ZuverlĂ€ssigkeit der Ergebnisse fĂŒr die reale Netzwerkprojektion untersucht. Bei der Entwicklung von Tor erfolgt eine VorprĂŒfung der Ănderungen und Optimierungen in kleinen Testnetzwerken, die deutlich weniger Knoten und Nutzer enthalten als das reale Netzwerk. Es wurde festgestellt, dass statistische Fehler in den Prognosen, die bei kleinen Simulationen erzielt wurden, durch wiederholte DurchfĂŒhrungen unabhĂ€ngiger Experimente mit unterschiedlichen DatensĂ€tzen ausgeglichen werden können, wobei zu beachten ist, dass bei gröĂeren simulierten Netzwerken weniger Wiederholungen erforderlich sind, um statistisch signifikante Schlussfolgerungen zu erhalten.
FĂŒr die Modellierung und Simulation des Tor-Netzwerks entwickeln Forscher mehrere Open-Source-Projekte, die unter der BSD-Lizenz veröffentlicht werden:
- Shadow â ein universeller Netzwerksimulator, der es ermöglicht, den Code echter Netzwerkapplikationen auszufĂŒhren, um die Funktionsweise verteilter Systeme mit Tausenden von Netzwerkprozessen nachzustellen. Zur Simulation von Systemen auf Basis realer, unverĂ€nderter Anwendungen verwendet Shadow die Technik der Systemaufrufemulation. Die Netzwerkinteraktion der Anwendungen in der simulierten Umgebung erfolgt durch die Implementierung VPN und Nutzung von Simulationsmodulen typischer Netzwerkprotokolle (TCP, UDP). Es wird anpassbare Modellierung der Eigenschaften des virtuellen Netzwerks unterstĂŒtzt, wie z.B. Paketverlust und Lieferverzögerungen. Neben Experimenten mit Tor wurde der Versuch unternommen, ein Plugin fĂŒr Shadow zu entwickeln, um das Bitcoin-Netzwerk zu simulieren, jedoch wurde dieses Projekt nicht weiterverfolgt.
- Tornettools â ein Werkzeug zur Generierung realistischer Modelle des Tor-Netzwerks, die in der Shadow-Umgebung ausgefĂŒhrt werden können, sowie zur AusfĂŒhrung und Konfiguration des Simulationsprozesses, zur Erfassung und Visualisierung der Ergebnisse. Als Vorlagen zur Generierung des Netzwerks können Metriken verwendet werden, die die Funktionsweise des realen Tor-Netzwerks widerspiegeln.
- TGen â ein Benutzerparameter-basierter Traffic-Stream-Generator (GröĂe, Latenz, Anzahl der Streams usw.). Die Verkehrsschemata können sowohl auf speziellen Skripten im GraphML-Format als auch durch probabilistische Markov-Modelle zur Verteilung von TCP-Streams und -Paketen basieren.
- OnionTrace â ein Werkzeug zur Ăberwachung der Leistung und Ereignisse in einem simulierten Tor-Netzwerk sowie zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Informationen ĂŒber die Bildung von Tor-Knotenketten und die damit verbundenen Traffic-Streams.
Quelle: opennet.ru
