실험: 블록을 우회하기 위해 Tor 사용을 위장하는 방법

인터넷 검열은 전 세계적으로 점점 더 중요한 문제가 되고 있습니다. 이는 다양한 국가의 정부 기관과 민간 기업이 다양한 콘텐츠를 차단하고 이러한 제한을 우회하는 방법을 모색하는 반면, 개발자와 연구원은 검열에 맞서기 위한 효과적인 도구를 만들기 위해 노력함에 따라 "군비 경쟁"이 심화되고 있습니다.

Carnegie Mellon, Stanford University 및 SRI International 대학의 과학자들이 실시한 실험, 그 동안 그들은 블록 우회에 가장 널리 사용되는 도구 중 하나인 Tor의 사용을 가리기 위한 특별 서비스를 개발했습니다. 연구진의 연구 성과에 대한 이야기를 여러분에게 소개합니다.

차단에 대한 토르

Tor는 특수 릴레이, 즉 사용자와 필요한 사이트 사이의 중간 서버를 사용하여 사용자의 익명성을 보장합니다. 일반적으로 여러 개의 릴레이가 사용자와 사이트 사이에 위치하며, 각 릴레이는 전달된 패킷에서 소량의 데이터만 해독할 수 있습니다. 이는 체인의 다음 지점을 찾아서 그곳으로 보내는 데 충분합니다. 결과적으로 공격자나 검열자가 제어하는 ​​릴레이를 체인에 추가하더라도 트래픽의 수신자와 목적지를 알 수 없습니다.

Tor는 검열 방지 도구로 효과적으로 작동하지만 검열관은 여전히 ​​Tor를 완전히 차단할 수 있습니다. 이란과 중국은 성공적인 차단 캠페인을 벌였습니다. 그들은 TLS 핸드셰이크와 기타 고유한 Tor 특성을 스캔하여 Tor 트래픽을 식별할 수 있었습니다.

그 후 개발자는 차단을 우회하도록 시스템을 조정했습니다. 검열관은 Tor를 포함한 다양한 사이트에 대한 HTTPS 연결을 차단하여 대응했습니다. 프로젝트 개발자는 트래픽을 추가로 암호화하는 obfsproxy 프로그램을 만들었습니다. 이 경쟁은 끊임없이 계속됩니다.

실험의 초기 데이터

연구진은 Tor의 사용을 마스킹하여 시스템이 완전히 차단된 지역에서도 사용할 수 있도록 하는 도구를 개발하기로 결정했습니다.

• 초기 가정으로 과학자들은 다음을 제시합니다.
• 검열관은 검열되지 않은 외부 인터넷에 연결되는 네트워크의 격리된 내부 세그먼트를 제어합니다.
• 차단 기관은 검열된 네트워크 세그먼트 내의 전체 네트워크 인프라를 제어하지만 최종 사용자 컴퓨터의 소프트웨어는 제어하지 않습니다.
• 검열관은 사용자가 자신의 관점에서 볼 때 바람직하지 않은 자료에 액세스하는 것을 방지하려고 하며, 이러한 모든 자료는 통제된 네트워크 세그먼트 외부의 서버에 있는 것으로 가정합니다.
• 이 세그먼트 경계에 있는 라우터는 모든 패킷의 암호화되지 않은 데이터를 분석하여 원치 않는 콘텐츠를 차단하고 관련 패킷이 경계를 침투하는 것을 방지합니다.
• 모든 Tor 릴레이는 경계 외부에 위치합니다.

이거 어떻게 작동 시켜요

Tor의 사용을 위장하기 위해 연구원들은 StegoTorus 도구를 만들었습니다. 주요 목표는 자동화된 프로토콜 분석에 저항하는 Tor의 능력을 향상시키는 것입니다. 이 도구는 클라이언트와 체인의 첫 번째 릴레이 사이에 위치하며 자체 암호화 프로토콜과 스테가노그래피 모듈을 사용하여 Tor 트래픽을 식별하기 어렵게 만듭니다.

첫 번째 단계에서는 초퍼(Chopper)라는 모듈이 작동합니다. 이 모듈은 트래픽을 다양한 길이의 일련의 블록으로 변환하여 더 이상 순서가 없게 전송됩니다.

데이터는 GCM 모드에서 AES를 사용하여 암호화됩니다. 블록 헤더에는 32비트 시퀀스 번호, 두 개의 길이 필드(d 및 p)가 포함되어 있습니다. 이는 데이터 양을 나타내며 특수 필드 F와 56비트 검사 필드(값은 32이어야 함)를 나타냅니다. 최소 블록 길이는 217바이트이고 최대 블록 길이는 32+XNUMX바이트입니다. 길이는 스테가노그래피 모듈에 의해 제어됩니다.

연결이 설정되면 정보의 처음 몇 바이트는 핸드셰이크 메시지이며 이를 통해 서버는 기존 연결을 처리하고 있는지 아니면 새 연결을 처리하고 있는지 이해하는 데 도움을 받습니다. 연결이 새 링크에 속하면 서버는 핸드셰이크로 응답하고 각 교환 참가자는 여기에서 세션 키를 추출합니다. 또한 시스템은 키 재생성 메커니즘을 구현합니다. 이는 세션 키 할당과 유사하지만 핸드셰이크 메시지 대신 블록이 사용됩니다. 이 메커니즘은 시퀀스 번호를 변경하지만 링크 ID에는 영향을 주지 않습니다.

통신에 참여한 두 참가자 모두 핀 블록을 보내고 받으면 링크가 닫힙니다. 재생 공격이나 배달 지연 차단을 방지하려면 두 참가자 모두 종료 후 얼마 동안 ID를 기억해야 합니다.

내장된 스테가노그래피 모듈은 안전한 VoIP 통신에서 Skype가 작동하는 방식과 유사하게 p2p 프로토콜 내부에 Tor 트래픽을 숨깁니다. HTTP 스테가노그래피 모듈은 암호화되지 않은 HTTP 트래픽을 시뮬레이션합니다. 이 시스템은 일반 브라우저를 사용하는 실제 사용자를 모방합니다.

공격에 대한 저항

제안된 방법이 Tor의 효율성을 얼마나 향상시키는지 테스트하기 위해 연구진은 두 가지 유형의 공격을 개발했습니다.

첫 번째는 Tor 프로토콜의 기본 특성을 기반으로 Tor 스트림과 TCP 스트림을 분리하는 것입니다. 이는 중국 정부 시스템을 차단하는 데 사용되는 방법입니다. 두 번째 공격은 이미 알려진 Tor 스트림을 연구하여 사용자가 방문한 사이트에 대한 정보를 추출하는 것입니다.

연구원들은 "vanilla Tor"에 대한 첫 번째 공격 유형의 효율성을 확인했습니다. 이를 위해 HTTP 스테가노그래피 모듈을 사용하여 일반 Tor, obfsproxy 및 StegoTorus를 통해 상위 10위 Alexa.com 사이트에 대한 방문 추적을 80회 수집했습니다. 포트 XNUMX의 데이터가 포함된 CAIDA 데이터 세트는 비교를 위한 참조로 사용되었습니다. 거의 확실하게 이들 모두는 HTTP 연결입니다.

실험에서는 일반 Tor를 계산하는 것이 매우 쉽다는 것을 보여주었습니다. Tor 프로토콜은 너무 구체적이며 계산하기 쉬운 여러 특성을 가지고 있습니다. 예를 들어 Tor 프로토콜을 사용할 경우 TCP 연결은 20-30초 동안 지속됩니다. Obfsproxy 도구는 이러한 명백한 점을 거의 숨기지 않습니다. StegoTorus는 CAIDA 참조에 훨씬 더 가까운 트래픽을 생성합니다.

방문한 사이트 공격의 경우 연구원들은 "바닐라 Tor"와 StegoTorus 솔루션의 경우 데이터 공개 가능성을 비교했습니다. 평가에 척도가 사용되었습니다. AUC (곡선 아래 영역). 분석 결과, 추가 보호 기능이 없는 일반 Tor의 경우 방문한 사이트에 대한 데이터가 공개될 가능성이 훨씬 더 높은 것으로 나타났습니다.

결론

인터넷에 검열을 도입한 국가의 당국과 차단 우회 시스템 개발자 간의 대립의 역사를 보면 포괄적인 보호 조치만이 효과적일 수 있음을 알 수 있습니다. 하나의 도구만 사용하면 필요한 데이터에 대한 액세스가 보장될 수 없으며 차단 우회에 대한 정보가 검열관에게 알려지지 않습니다.

따라서 개인 정보 보호 및 콘텐츠 액세스 도구를 사용할 때는 이상적인 솔루션이 없다는 점을 잊지 말고, 가능한 경우 다양한 방법을 결합하여 최대의 효과를 얻는 것이 중요합니다.

의 유용한 링크 및 자료 인파티카:

• 연구: 게임 이론을 이용한 차단 방지 프록시 서비스 만들기
• 검열과의 싸움의 역사: MIT와 Stanford의 과학자들이 만든 플래시 프록시 방법의 작동 방식
• 프록시가 언제 거짓말을 하는지 이해하는 방법: 활성 지리 위치 알고리즘을 사용하여 네트워크 프록시의 물리적 위치 확인
• 인터넷에서 자신을 위장하는 방법: 서버와 주거용 프록시 비교

출처 : habr.com