Investigadores de la Universidad de Waterloo y del Laboratorio de Investigación de la Marina de EE. UU. presentaron los resultados del desarrollo de un simulador de la red Tor, comparable en número de nodos y usuarios con la red Tor principal, que permite realizar experimentos en condiciones cercanas a la realidad. Las herramientas y la metodología de modelado de la red preparadas durante el experimento permitieron simular en una computadora con 4 TB de RAM el funcionamiento de una red de 6489 nodos Tor, a la que estaban conectados simultáneamente 792 mil usuarios virtuales.
Se destaca que esta es la primera simulación a gran escala de la red Tor, cuyo número de nodos corresponde a la red real (la red operativa de Tor cuenta con aproximadamente 6 mil nodos y 2 millones de usuarios conectados). Una simulación completa de la red Tor es de interés para identificar cuellos de botella, modelar el comportamiento como resultado de ataques, probar nuevos métodos de optimización en condiciones reales y verificar conceptos relacionados con la seguridad.
Con un simulador completo, los desarrolladores de Tor podrán evitar la práctica de realizar experimentos en la red principal o en nodos de trabajo individuales, que crean riesgos adicionales de violación de la privacidad de los usuarios y no excluyen la aparición de fallos. Por ejemplo, en los próximos meses se espera la implementación en Tor de un nuevo protocolo de manejo de sobrecarga y la simulación permitirá estudiar a fondo su funcionamiento antes de su despliegue en la red real.
Además de excluir la influencia de los experimentos en la privacidad y la fiabilidad del funcionamiento de la red principal de Tor, la existencia de redes de prueba separadas permitirá probar y depurar rápidamente el nuevo código durante el proceso de desarrollo, implementar cambios para todos los nodos y usuarios de inmediato sin esperar la finalización de largos despliegues intermedios, y crear y probar prototipos de manera más ágil con la implementación de nuevas ideas.
Se están llevando a cabo trabajos para mejorar las herramientas, que, según afirman los desarrolladores, reducirán el consumo de recursos en 10 veces y permitirán simular el funcionamiento de redes que superan la red real, lo que puede ser necesario para identificar posibles problemas de escalabilidad de Tor. Durante el trabajo, también se han creado varios nuevos métodos de modelado de red que permiten pronosticar el cambio en el estado de la red a lo largo del tiempo y utilizar generadores de tráfico en segundo plano para simular la actividad de los usuarios.
Los investigadores también han estudiado la relación entre el tamaño de la red simulada y la veracidad de la proyección de los resultados de los experimentos en la red real. Durante el desarrollo de Tor, la verificación preliminar de los cambios y optimizaciones se realiza en pequeñas redes de prueba que contienen significativamente menos nodos y usuarios que la red real. Se ha identificado que los errores estadísticos en las predicciones obtenidas a partir de pequeñas simulaciones pueden compensarse mediante la repetición múltiple de experimentos independientes con diferentes conjuntos de datos, siendo que cuanto mayor sea la red simulada, menos repeticiones se requieren para obtener conclusiones estadísticamente significativas.
Para el modelado y la simulación de la red Tor, los investigadores están desarrollando varios proyectos de código abierto, distribuidos bajo la licencia BSD:
- Shadow es un simulador de red universal que permite ejecutar código de aplicaciones de red reales para recrear el funcionamiento de sistemas distribuidos con miles de procesos de red. Para simular sistemas utilizando aplicaciones reales no modificadas, Shadow aplica técnicas de emulación de llamadas al sistema. La interacción en red de las aplicaciones en el entorno simulado se lleva a cabo mediante la implementación VPN y el uso de simuladores de protocolos de red típicos (TCP, UDP). Se admite la modelación personalizable de características de la red virtual, como la pérdida de paquetes y los retrasos en la entrega. Además de los experimentos con Tor, se realizó un intento de desarrollar un complemento para Shadow para simular la red Bitcoin, pero este proyecto no tuvo desarrollo.
- Tornettools — una herramienta para generar modelos realistas de la red Tor, que se pueden ejecutar en un entorno Shadow, así como para iniciar y configurar el proceso de simulación, recolección y visualización de resultados. Como plantillas para generar la red se pueden utilizar métricas que reflejan el funcionamiento de la red Tor real.
- TGen — un generador de flujos de tráfico basado en parámetros definidos por el usuario (tamaño, latencias, número de flujos, etc.). Los esquemas de formación de tráfico pueden definirse tanto utilizando guiones especiales en formato GraphML, como mediante modelos de Markov probabilísticos de distribución de flujos TCP y paquetes.
- OnionTrace — una herramienta para rastrear el rendimiento y eventos en la red Tor simulada, así como para grabar y reproducir información sobre la formación de cadenas de nodos Tor y la vinculación de flujos de tráfico a ellos.
Fuente: opennet.ru
