🥇Eksperiment: Kuidas maskeerida Tor'i kasutamist blokeeringute ümbersuunamiseks

Interneti tsensuur muutub üha tõsisemaks probleemiks kogu maailmas. See toob kaasa «relvade võidujooksu» - valitsusasutused ja erasektorite ettevõtted erinevates riikides püüavad blokeerida erinevat sisu ja võitlevad piirangutest möödumise vahenditega, samas kui arendajad ja teadlased püüavad luua tõhusaid tsensuuri vastaseid tööriistu.

Carnegie Melloni, Stanfordi ülikooli ja SRI Internationali teadlased viisid läbi katse, mille käigus loodi spetsiaalne teenus Tor'i kasutamise maskeerimiseks - üks populaarsemaid vahendeid blokeeringute ületamiseks. Tutvustame teile teadlaste tehtud tööd.

Tor blokeeringute vastu

Tor tagab kasutajate anonüümsuse, kasutades spetsiaalseid rikke - see tähendab vahe-servereid kasutaja ja sihtmärgiks oleva veebisaidi vahel. Tavaliselt asub kasutaja ja saidi vahel mitu riket, millest igaüks suudab dekrüpteerida vaid väikese andmemahu edastatavas paketis - piisavalt, et teada saada järgmine punkti ahelas ja saata see sinna. Lõppkokkuvõttes, isegi kui nagu ahelasse lisada rööbastee, mida kontrollivad kurjategijad või tsensorid, ei suuda nad teada ei sihtkohta ega liiklust.

Tsensuuri vastu tööriistana töötab Tor tõhusalt, kuid tsensoritel on siiski võimalus see täielikult blokeerida. Iraan ja Hiina on korraldanud edukaid blokeerimiskampaaniaid. Neil on õnnestunud tuvastada Tor'i liiklus TLS handshakede ja teiste Tor'i omaduste abil.

Hiljem suutsid arendajad süsteemi kohandada blokeeringute ületamiseks. Tsensorid vastasid HTTPS-ühenduste blokeerimisega paljudele veebisaitidele, sealhulgas Torile. Projekti arendajad lõid programmi obfsproxy, mis täiendavalt krüpteerib liiklust. See võistlus kestab pidevalt.

Eksperimendi algandmed

Teadlased otsustasid arendada tööriista, mis võimaldaks Tor'i kasutamise maskeerimist, et teha selle kasutamine võimalikuks isegi piirkondades, kus süsteem on täielikult blokeeritud.

Algandmetena esitasid teadlased järgmised eeldused:
Tsensor kontrollib isoleeritud sisemist võrgu segmenti, mis on ühendatud välise tsenseerimata internetiga.
Blokeerimistööd tegelevad asutused kontrollivad kogu võrgusüsteemi tsenseeritavas võrgusegmentis, kuid mitte lõppkasutajate arvutites olevat tarkvara.
Tsensor püüab takistada kasutajatel juurdepääsu tema arvates soovimatutele sisule, eeldades, et kõik sellised materjalid asuvad kontrollitava võrgu segmendi välistes serverites.
Segmentide ääres olevad ruuterid analüüsivad kõikide paketide detsentraliseerimata andmeid, et blokeerida soovimatu sisu ja takistada vastavate paketide tungimist sisse perimeetrisse.
Kõik Tor-i vahejaamad asuvad väljaspool perimeetrit.

Kuidas see töötab

Tor-i kasutamise varjamiseks on teadlased loonud tööriista StegoTorus. Selle põhieesmärk on parandada Tor-i võimet taluda automatiseeritud protokolli analüüsi. Tööriist asub kliendi ja esimese jaama vahel, kasutades oma krüptimisprotokolli ja steganograafia mooduleid, et raskendada Tor-i liikluse tuvastamist.

Esimeses sammus hakkab tööle moodul nimega chopper – see muudab liikluse erineva pikkusega plokkide järjestuseks, mis saadetakse edasi mitte järjekorras.

Andmed krüptitakse AES-i GCM-režiimis. Ploki pealkiri sisaldab 32-bitist järjestuse numbrit, kahte pikkuse välja (d ja p) – need tähistavad andmete mahtu, eraldi välja F ja 56-bitist kontrollimisvaldkonda, mille väärtus peab olema null. Ploki minimaalne pikkus on 32 baiti, maksimaalne 217 + 32 baiti. Pikkust kontrollivad steganograafia moodulid.

Ühenduse loomisel on esimesed paar baiti teavet handshake-sõnum, millega server mõistab, kas tegeleb juba olemas oleva või uue ühendusega. Kui ühendus kuulub uuele lingile, vastab server handshake'i abil ning iga osaleja eraldab sellest seansi võtmed. Lisaks sellele on süsteemis rakendatud rekeying-mehhanism – see sarnaneb seansi võtmete eraldamisega, kuid handshake-sõnumite asemel kasutatakse bloke. See mehhanism muudab järjestuse numbrit, kuid ei puutu lingi ID-sse.

Pärast seda, kui mõlemad andmevahetuse osalised on saatnud ja saanud fin-ploki, suletakse link. Replay-rünnakute või plokkide edastamise viivituste kaitsmiseks peavad mõlemad osalised meeles pidama ID-d selle aja jooksul pärast sulgemist.

Sisseehitatud steganograafia moodul peidab Tor-liiklust p2p-protokolli sisse – sarnaselt Skype'i kasutamisele kaitstud VoIP-kommunikatsioonide puhul. HTTP-steganograafia moodul simuleerib krüptimata HTTP-liiklust. Süsteem jäljendab tavalist kasutajat tavalise brauseriga.

Rünnakute vastu vastupidavus

Et kontrollida, kui tõhus on ettepanek suurendada Tor'i töö tõhusust, töötasid teadlased välja kahte tüüpi rünnakud.

Esimene neist seisneb Tor'i voogude eraldamises TCP-voogudest, tuginedes Tor-protokolli põhilistele omadustele – just seda meetodit kasutati Hiina võimu süsteemi blokeerimiseks. Teine rünnak seisneb juba tuntud Tor'i voogude uurimises, et hankida teavet selle kohta, milliseid saite kasutaja külastas.

Teadlased kinnitasid esimese tüübi rünnaku tõhusust 'tavalise Tor'i' vastu – selleks kogusid nad saidi külastuste jälgi Alexa.com'i top-10-st kakskümmend korda läbi tavalise Tor'i, obfsproxy ja StegoTorus'ega koos HTTP-steganograafia mooduliga. Võrdluseks kasutati CAIDA andmestikku porti 80 kohta – peaaegu kindlasti on kõik need HTTP-ühendused.

Eksperiment näitas, et tavalise Tor'i tuvastamine on üsna lihtne. Tor-protokoll on liiga spetsiifiline ja omab mitmeid omadusi, mida on lihtne tuvastada – näiteks kestavad TCP-ühendused selle kasutamisel 20-30 sekundit. Obfsproxy tööriist ei peida neid ilmselgeid aspekte peaaegu üldse. StegoTorus genereerib omakorda liiklust, mis on palju lähemal CAIDA viidatud referentsile.

Külastatud saitide tuvastamise rünnaku korral võrreldes teadlased andmete avalikuks saamise tõenäosust 'tavalise Tor'i' ja nende lahenduse StegoTorus puhul. Hinnanguks kasutati skaala AUC (Area Under Curve). Analüüsi tulemused näitasid, et tavalise Tor'i puhul, ilma täiendava kaitseta, on tõenäosus külastatud saitide teabe avalikuks saamisel oluliselt kõrgem.

Kokkuvõte

Ajalugu riikide võimude ja tsensuuri ümbersuunamise süsteemide arendajate vahel näitab, et tõhusad lahendused eeldavad ainult keerulisi kaitsemeetmeid. Ainult ühe tööriista kasutamine ei saa garanteerida juurdepääsu vajalikele andmetele ega seda, et teave blokeeringu ümbersuunamise kohta ei jõua tsensuurijateni.

Seetõttu on oluline, et kõikide privaatsuse ja sisu juurde pääsemise tagamise tööriistade kasutamisel meeles pidada, et ideaalsed lahendused puuduvad ning vajadusel kombineerida erinevaid meetodeid maksimaalse efektiivsuse saavutamiseks.