🥇Sperimentazione: Come camuffare l'uso di Tor per aggirare i blocchi

La censura su Internet sta diventando un problema sempre più importante in tutto il mondo. Questo porta a un'intensificazione della «corsa agli armamenti» – le autorità governative e le aziende private in vari paesi cercano di bloccare diversi contenuti e combattere con i mezzi per aggirare tali restrizioni, mentre sviluppatori e ricercatori cercano di creare strumenti efficaci per combattere la censura.

I ricercatori delle università Carnegie Mellon, della Stanford University e della SRI International hanno condotto esperimento, durante il quale hanno sviluppato un servizio speciale per mascherare l'uso di Tor – uno degli strumenti più popolari per aggirare i blocchi. Vi presentiamo una narrazione sul lavoro svolto dai ricercatori.

Tor contro i blocchi

Tor garantisce l'anonimato degli utenti attraverso l'uso di relè speciali, ovvero server intermedi tra l'utente e il sito web desiderato. Di solito, ci sono diversi relè tra l'utente e il sito, ognuno dei quali può decriptare solo una piccola porzione di dati nel pacchetto inviato, sufficiente per identificare il prossimo punto nella catena e inviarlo lì. Di conseguenza, anche se si aggiungono relè controllati da malintenzionati o censors alla catena, non saranno in grado di scoprire né il destinatario né il punto di destinazione del traffico.

Come strumento di lotta contro la censura, Tor è efficace, tuttavia i censori hanno ancora la possibilità di bloccarlo totalmente. Iran e Cina hanno condotto campagne di blocco di successo. Sono riusciti ad identificare il traffico Tor attraverso la scansione delle TLS handshake e altre caratteristiche distintive di Tor.

In seguito, gli sviluppatori sono riusciti ad adattare il sistema per bypassare i blocchi. I censori hanno risposto bloccando le connessioni HTTPS a molti siti, incluso Tor. Gli sviluppatori del progetto hanno creato il programma obfsproxy, che cripto ulteriormente il traffico. Questa competizione continua costantemente.

Dati iniziali dell'esperimento

I ricercatori hanno deciso di sviluppare uno strumento che consentisse di mascherare l'uso di Tor, rendendone possibile l'uso anche in regioni dove il sistema è completamente bloccato.

Come ipotesi iniziale, gli scienziati hanno avanzato le seguenti considerazioni:
Il censore controlla un segmento interno isolato della rete, che si connette con l'esterno non censurato.
Le autorità che si occupano dei blocchi controllano l'intera infrastruttura di rete all'interno del segmento da censurare, ma non il software sui computer degli utenti finali.
Il censore cerca di impedire l'accesso degli utenti ai materiali che considera indesiderati, e si presume che tutti questi materiali si trovino su server al di fuori del segmento controllato.
I router all'esterno di questo segmento analizzano i dati non criptati di tutti i pacchetti per bloccare contenuti indesiderati e impedire la penetrazione dei pacchetti pertinenti all'interno del perimetro.
Tutti i relay Tor si trovano al di fuori del perimetro.

Come funziona

Per mascherare l'uso di Tor, i ricercatori hanno creato lo strumento StegoTorus. Il suo compito principale è migliorare le capacità di Tor nella resistenza all'analisi automatizzata del protocollo. Lo strumento si trova tra il cliente e il primo relay della catena, utilizza un proprio protocollo di crittografia e moduli di steganografia per complicare l'identificazione del traffico Tor.

Nel primo passaggio entra in gioco un modulo chiamato chopper - trasforma il traffico in una sequenza di blocchi di lunghezza variabile, che vengono inviati in modo non ordinato.

I dati vengono crittografati utilizzando AES in modalità GCM. L'intestazione del blocco contiene un numero di sequenza a 32 bit, due campi di lunghezza (d e p) che indicano il volume dei dati, un campo speciale F e un campo di controllo a 56 bit, il cui valore deve essere zero. La lunghezza minima del blocco è di 32 byte e quella massima è di 217+32 byte. La lunghezza è controllata dai moduli di steganografia.

Durante l'instaurazione della connessione, i primi byte di informazione sono un messaggio di handshake, che consente al server di comprendere se si tratta di una connessione già esistente o nuova. Se la connessione appartiene a un nuovo riferimento, il server risponde con un handshake e ciascuna delle parti coinvolte estrae da esso le chiavi di sessione. Inoltre, nel sistema è implementato un meccanismo di rekeying, simile all'assegnazione delle chiavi di sessione, ma utilizzando blocchi invece di messaggi di handshake. Questo meccanismo modifica il numero di sequenza, ma non tocca l'ID del riferimento.

Dopo che entrambe le parti coinvolte nello scambio di dati hanno inviato e ricevuto il blocco fin, il collegamento si chiude. Per proteggersi da attacchi di replay o ritardi nella consegna dei blocchi, entrambe le parti devono ricordare l'ID per un certo tempo dopo la chiusura.

Il modulo di steganografia integrato nasconde il traffico Tor all'interno del protocollo p2p, analogamente al funzionamento di Skype durante le comunicazioni VoIP protette. Il modulo di steganografia HTTP simula il traffico HTTP non crittografato. Il sistema mimetizza un utente reale con un browser comune.

Resistenza agli attacchi

Per verificare quanto il metodo proposto migliori l'efficienza del lavoro di Tor, i ricercatori hanno sviluppato attacchi di due tipi.

Il primo consiste nell'estrazione dei flussi Tor dai flussi TCP basandosi su caratteristiche fondamentali del protocollo Tor; questo metodo è stato utilizzato per bloccare il sistema governativo cinese. Il secondo attacco consiste nell'analizzare flussi Tor già noti per estrarre informazioni sui siti visitati dall'utente.

I ricercatori hanno confermato l'efficacia dell'attacco di tipo uno contro il "Tor vanilla"; per questo hanno raccolto tracce di visite a siti dalla top 10 di Alexa.com per venti volte tramite il Tor normale, obfsproxy e StegoTorus con il modulo di steganografia HTTP. Come riferimento per il confronto è stato utilizzato il dataset CAIDA contenente dati sulla porta 80 – quasi sicuramente tutte connessioni HTTP.

L'esperimento ha mostrato che calcolare il normale Tor è abbastanza facile. Il protocollo Tor è troppo specifico e ha una serie di caratteristiche che possono essere facilmente identificate; per esempio, durante il suo utilizzo le connessioni TCP durano 20-30 secondi. Lo strumento Obfsproxy non nasconde quasi per nulla questi aspetti evidenti. StegoTorus, d'altra parte, genera un traffico molto più vicino al riferimento CAIDA.

Nel caso di un attacco volto a calcolare i siti visitati, i ricercatori hanno confrontato la probabilità di tale divulgazione dei dati nel caso del "Tor vanilla" e della loro soluzione StegoTorus. Per la valutazione è stata utilizzata la scala AUC (Area Under Curve). In base ai risultati dell'analisi, si è scoperto che nel caso del normale Tor senza protezione aggiuntiva, la probabilità di divulgazione dei dati sui siti visitati è significativamente più alta.

Conclusione

La storia del conflitto tra i governi dei paesi che impongono la censura su Internet e gli sviluppatori di sistemi per aggirare i blocchi mostra che solo misure di protezione complete possono essere efficaci. L'uso di un singolo strumento non può garantire l'accesso ai dati necessari e che le informazioni per aggirare il blocco non diventino note ai censori.

Pertanto, quando si utilizzano strumenti per garantire la privacy e l'accesso ai contenuti, è importante ricordare che non esistono soluzioni perfette, e se possibile, combinare diversi metodi per raggiungere la massima efficacia.