Expérience de simulation d'un réseau Tor à pleine échelle

Des chercheurs de l'Université de Waterloo et du Laboratoire de recherche de la Marine des États-Unis ont présenté les résultats du développement d'un simulateur du réseau Tor, comparable en nombre de nœuds et d'utilisateurs avec le réseau Tor principal, permettant de réaliser des expériences proches des conditions réelles. L'outillage et la méthodologie de modélisation du réseau préparés lors de l'expérience ont permis de simuler le fonctionnement d'un réseau de 6489 nœuds Tor sur un ordinateur avec 4 To de RAM, avec 792 000 utilisateurs virtuels connectés simultanément.

Il est à noter qu'il s'agit de la première simulation à grande échelle du réseau Tor, dont le nombre de nœuds correspond au réseau réel (le réseau Tor en fonctionnement compte environ 6000 nœuds et 2 millions d'utilisateurs connectés). Une simulation complète du réseau Tor est intéressante pour identifier les goulets d'étranglement, modéliser le comportement en cas d'attaques, tester de nouvelles méthodes d'optimisation dans des conditions réelles et vérifier des concepts liés à la sécurité.

Avec un simulateur complet, les développeurs de Tor pourront éviter de mener des expérimentations sur le réseau principal ou sur des nœuds de travail individuels, ce qui crée des risques supplémentaires pour la confidentialité des utilisateurs et n'exclut pas la possibilité de pannes. Par exemple, dans les mois à venir, le réseau Tor devrait intégrer un nouveau protocole de contrôle de congestion, et la simulation permettra d'étudier son fonctionnement avant son déploiement dans le réseau réel.

En plus d'éliminer l'impact des expérimentations sur la confidentialité et la fiabilité du fonctionnement du réseau principal Tor, le fait d'avoir des réseaux de test distincts permettra de tester rapidement et de déboguer le nouveau code durant le processus de développement, de mettre en œuvre immédiatement des modifications pour tous les nœuds et utilisateurs sans attendre la fin de longs déploiements intermédiaires, et de créer plus rapidement des prototypes avec la mise en œuvre de nouvelles idées.

Des travaux sont en cours pour améliorer les outils, ce qui, selon les développeurs, permettra de réduire la consommation de ressources par dix et de simuler, avec le même matériel, des réseaux dépassant le réseau réel, ce qui peut être nécessaire pour identifier d'éventuels problèmes de mise à l'échelle de Tor. Dans le cadre de ce travail, plusieurs nouvelles méthodes de simulation de réseau ont également été créées, permettant de prévoir l'évolution de l'état du réseau dans le temps et d'utiliser des générateurs de trafic en arrière-plan pour simuler l'activité des utilisateurs.

Les chercheurs ont également étudié le lien entre la taille du réseau simulé et la fiabilité de la projection des résultats des expériences sur le réseau réel. Lors du développement de Tor, une vérification préliminaire des changements et des optimisations proposées est effectuée dans de petits réseaux de test, qui contiennent considérablement moins de nœuds et d'utilisateurs que le réseau réel. Il a été constaté que les erreurs statistiques dans les prévisions obtenues lors de petites simulations peuvent être compensées par la répétition multiple d'expérimentations indépendantes avec différents ensembles de données, tout en constatant que plus le réseau simulé est grand, moins il est nécessaire de répéter les essais pour obtenir des conclusions statistiquement significatives.

Pour la modélisation et la simulation du réseau Tor, plusieurs projets open source sont développés par les chercheurs, distribués sous licence BSD :

• Shadow — un simulateur de réseau universel permettant d'exécuter le code de vraies applications réseau pour reproduire le fonctionnement de systèmes distribués avec des milliers de processus réseau. Pour simuler des systèmes basés sur des applications réelles non modifiées, Shadow utilise une technique d'émulation des appels système. Les interactions réseau des applications dans l'environnement simulé se font à travers le déploiement VPN et l'utilisation de simulateurs de protocoles réseau standard (TCP, UDP). La modélisation des caractéristiques de réseau virtuel, telles que la perte de paquets et les délais de livraison, est configurable. En plus des expériences avec Tor, une tentative de développement d'un plugin pour Shadow pour simuler le réseau Bitcoin a été faite, mais ce projet n'a pas été poursuivi.
• Tornettools — un outil pour générer des modèles réalistes du réseau Tor, pouvant être exécutés dans un environnement Shadow, ainsi que pour lancer et configurer le processus de simulation, d'accumulation et de visualisation des résultats. Les métriques reflétant le fonctionnement du véritable réseau Tor peuvent être utilisées comme modèles pour générer le réseau.
• TGen — un générateur de flux de trafic basé sur des paramètres définis par l'utilisateur (taille, délais, nombre de flux, etc.). Les schémas de formation du trafic peuvent être définis à la fois sur la base de scénarios spécifiques au format GraphML et à l'aide de modèles de Markov probabilistes pour la distribution des flux et des paquets TCP.
• OnionTrace — un outil pour suivre la performance et les événements dans un réseau Tor simulé, ainsi que pour enregistrer et reproduire les informations sur la formation de chaînes de nœuds Tor et leur association avec des flux de trafic.

Source : opennet.ru