מחקר: יצירת שירות פרוקסי עמיד לחסימות באמצעות תורת המשחקים

לפני מספר שנים, קבוצה בינלאומית של מדענים מאוניברסיטאות מסצ'וסטס, פנסילבניה ומינכן, גרמניה מוּחזָק מחקר על היעילות של פרוקסי מסורתי ככלי נגד צנזורה. כתוצאה מכך, מדענים הציעו שיטה חדשה לעקוף חסימה, המבוססת על תורת המשחקים. הכנו תרגום מותאם של עיקרי העבודה הזו.

מבוא

הגישה של כלי עוקף חסימה פופולריים כמו Tor מבוססת על הפצה פרטית וסלקטיבית של כתובות IP proxy בין לקוחות מאזורים הכפופים לחסימה. כתוצאה מכך, לקוחות חייבים להישאר ללא זיהוי על ידי ארגונים או רשויות המטילים חסימות. במקרה של Tor, מפיצי פרוקסי אלו נקראים גשרים.

הבעיה המרכזית בשירותים כאלה היא התקפה של גורמים פנימיים. סוכני חסימה יכולים להשתמש בפרוקסי בעצמם כדי לברר את הכתובות שלהם ולחסום אותם. כדי למזער את הסבירות לחישובי פרוקסי, כלי מעקף חסימה משתמשים במנגנוני הקצאת כתובות שונים.

במקרה זה, נעשה שימוש בגישת היוריסטיקה אד-הוק, אותה ניתן לעקוף. כדי לפתור בעיה זו, מדענים החליטו להציג את המאבק בין שירותים המעורבים בחסימה לבין שירותים לעקוף אותם כמשחק. באמצעות תורת המשחקים הם פיתחו אסטרטגיות התנהגות אופטימליות עבור כל אחד מהצדדים – במיוחד זה איפשר לפתח מנגנון הפצת פרוקסי.

כיצד פועלות מערכות עוקף מנעולים מסורתיות

כלי עוקף חסימה כמו Tor, Lantern ו-Psiphon משתמשים בסדרה של פרוקסי מחוץ לאזור עם הגבלות המשמשות להסחת תעבורת משתמשים מאותם אזורים ולמסור אותה למשאבים חסומים.

אם הצנזורים מתוודעים לכתובת ה-IP של פרוקסי כזה - למשל, לאחר שהם משתמשים בו בעצמם - ניתן בקלות להכניס אותה לרשימה השחורה ולחסום אותה. לכן, במציאות, כתובות ה-IP של פרוקסי כאלה לעולם אינן נחשפות, ולמשתמשים מוקצה פרוקסי כזה או אחר באמצעות מנגנונים שונים. לדוגמה, ל-Tor יש מערכת גשרים.

כלומר, המשימה העיקרית היא לספק למשתמשים גישה למשאבים חסומים ולמזער את הסבירות לחשיפת כתובת פרוקסי.

פתרון בעיה זו בפועל אינו כל כך קל - קשה מאוד להבחין במדויק בין משתמשים רגילים לבין צנזורים המתחפשים מהם. מנגנונים היוריסטים משמשים להסתרת מידע. לדוגמה, Tor מגביל את מספר כתובות ה-IP של הגשר הזמינות ללקוחות לשלוש לכל בקשה.

זה לא מנע מהרשויות הסיניות לזהות את כל גשרי הטור תוך זמן קצר. הכנסת הגבלות נוספות תשפיע ברצינות על השימושיות של מערכת עוקף החסימה, כלומר, חלק מהמשתמשים לא יוכלו לגשת ל-proxy.

איך תורת המשחקים פותרת את הבעיה הזו

השיטה המתוארת בעבודה מבוססת על מה שמכונה "משחק הקבלה למכללות". בנוסף, ההנחה היא שסוכני צנזורה באינטרנט יכולים לתקשר זה עם זה בזמן אמת ולהשתמש בטקטיקות מורכבות - למשל, לא לחסום שרת proxy באופן מיידי או לעשות זאת באופן מיידי בהתאם לתנאים שונים.

איך עובדת הקבלה למכללה?

נניח שיש לנו n סטודנטים ו-m מכללות. כל סטודנט עורך רשימת העדפות משלו בין מוסדות החינוך על פי קריטריונים מסוימים (כלומר, רק המכללות שהוגשו להן מסמכים מדורגות). מצד שני, המכללות מדרגות גם סטודנטים שהגישו מסמכים לפי העדפותיהם.

קודם כל, המכללה מנתקת את מי שלא עומד בקריטריוני המיון - הם לא יתקבלו גם אם יהיה מחסור. לאחר מכן המועמדים נבחרים באמצעות אלגוריתם שלוקח בחשבון את הפרמטרים הדרושים.

יתכן ויתכנו "קליטים לא יציבים" - למשל אם יש שני סטודנטים 1 ו-2 שהתקבלו למכללות א' ו-ב' בהתאמה, אך הסטודנט השני ירצה ללמוד באוניברסיטה א'. במקרה של הניסוי המתואר, רק קשרים יציבים בין אובייקטים נלקחו בחשבון.

אלגוריתם קבלה מושהה

כפי שכבר נאמר, יש מספר מסוים של סטודנטים שהמכללה לא תקבל בשום פנים ואופן. לכן, אלגוריתם הקבלה הדחויה מניח שסטודנטים אלו אינם רשאים להגיש מועמדות לאותו מוסד. במקרה זה, כל הסטודנטים מנסים להיכנס למכללות שהם הכי אוהבים.

מוסד עם קיבולת של q סטודנטים מכניס לרשימת המתנה q את האדם בעל הדירוג הגבוה ביותר בהתאם לקריטריונים שלו, או כולם אם מספר המועמדים קטן ממספר המקומות הפנויים. השאר נדחים, וסטודנטים אלה פונים לאוניברסיטה הבאה ברשימת ההעדפות שלהם. מכללה זו גם בוחרת את הסטודנטים בדירוג הגבוה ביותר מבין אלו שהגישו מועמדות מיד ואלו שלא התקבלו למכללה הראשונה. כמו כן, שוב מספר מסוים של אנשים לא עובר.

ההליך מסתיים אם כל סטודנט נמצא ברשימת ההמתנה של מכללה כלשהי או נדחה מכל מוסדות הלימוד שבהם הוא יכול היה להירשם. כתוצאה מכך, המכללות סוף סוף קולטות את כולם מרשימת ההמתנה שלהם.

מה הקשר לפרוקסי?

באנלוגיה לסטודנטים ומכללות, מדענים הקצו פרוקסי ספציפי לכל לקוח. התוצאה הייתה משחק בשם Proxy assignment game. לקוחות, לרבות סוכני צנזורה אפשריים, פועלים כסטודנטים שרוצים לדעת את כתובתם של פרוקסי, הממלאים תפקיד של מכללות - יש להם רוחב פס סופי ידוע מראש.

במודל המתואר ישנם n משתמשים (לקוחות) A =
{a1, a2, …, an}, המבקשים גישה ל-proxy כדי לעקוף חסימה. לפיכך, ai הוא המזהה של הלקוח "הסך הכל". בין n המשתמשים האלה, m הם סוכני צנזורה, המסומנים כ-J = {j1, j2, ..., jm}, השאר הם משתמשים רגילים. כל סוכני m נשלטים על ידי רשות מרכזית ומקבלים ממנה הנחיות.

ההנחה היא גם שקיימת קבוצה של פרוקסי P = {p1, p2, ..., pl}. לאחר כל בקשה, הלקוח מקבל מידע (כתובת IP) על k פרוקסי מאובייקט המפיץ. הזמן מחולק למרווחים-שלבים, המסומנים כ-t (המשחק מתחיל ב-t=0).

כל לקוח משתמש בפונקציית הניקוד כדי להעריך את ה-proxy. מדענים השתמשו בפונקציה לסמן את הניקוד שהמשתמש הקצה ל-proxy px בשלב t. באופן דומה, כל פרוקסי משתמש בפונקציה כדי להעריך לקוחות. זה הוא הציון ש-proxy px הקצה ללקוח ai בשלב t.

חשוב לזכור שהמשחק כולו הוא וירטואלי, כלומר ה"מפיץ" עצמו משחק בו בשם ה-proxy והלקוחות. לשם כך, הוא אינו צריך לדעת את סוג הלקוח או העדפותיו לגבי שליחים. בכל שלב יש משחק, וגם נעשה שימוש באלגוריתם קבלה מושהה.

ממצאים

על פי תוצאות הסימולציה, השיטה באמצעות תורת המשחקים הראתה יעילות גבוהה יותר בהשוואה למערכות מעקף נעילה מוכרות.

השוואה עם שירות VPN של rBridge

במקביל, מדענים זיהו מספר נקודות חשובות שיכולות להשפיע על איכות הפעולה של מערכות כאלה:

• ללא קשר לאסטרטגיית הצנזורה, המערכת להתגברות על חסימות חייבת להתעדכן כל הזמן עם פרוקסי חדשים, אחרת יעילותה תפחת.
• אם לצנזורים יש משאבים משמעותיים, הם יכולים להגביר את יעילות החסימה על ידי הוספת סוכנים הפזורים גיאוגרפית כדי למצוא פרוקסי.
• המהירות שבה מתווספים פרוקסי חדשים היא קריטית ליעילות המערכת להתגברות על חסימות.

קישורים וחומרים שימושיים מ אינפאטיקה:

• ההיסטוריה של המאבק נגד הצנזורה: כיצד פועלת שיטת ה-Flash Proxy שנוצרה על ידי מדענים מ-MIT וסטנפורד
• כיצד להבין מתי פרוקסי משקרים: אימות מיקומים פיזיים של פרוקסי רשת באמצעות אלגוריתם המיקום הגיאוגרפי הפעיל
• איך להסוות את עצמך באינטרנט: השוואת פרוקסי שרת ומגורים

מקור: www.habr.com