Kilka lat temu międzynarodowa grupa naukowców z uniwersytetów w Massachusetts, Pensylwanii i niemieckiego Monachium prowadziła badania nad skutecznością tradycyjnych proxy jako narzędzia w walce z cenzurą. W rezultacie naukowcy zaproponowali nową metodę omijania blokad, opartą na teorii gier. Przygotowaliśmy przetłumaczone główne punkty tej pracy.
Wprowadzenie
Podejście popularnych narzędzi do omijania blokad, takich jak Tor, opiera się na prywatnym i selektywnym przydzielaniu adresów IP proxy klientom z regionów objętych blokadami. W rezultacie klienci muszą pozostać niezauważeni przez organizacje lub instytucje nakładające blokady. W przypadku Tora takie rozdzielniki proxy nazywane są mostami.
Kluczowym problemem w przypadku takich usług jest atak insiderów. Agenci zajmujący się blokowaniem mogą sami korzystać z proxy, aby poznać ich adresy i je zablokować. Aby zminimalizować prawdopodobieństwo wykrycia proxy, narzędzia do omijania blokad stosują różne mechanizmy przypisywania adresów.
W tym przypadku stosuje się podejście tzw. ad hoc heurystyki, które można obejść. Aby rozwiązać ten problem, naukowcy zdecydowali się przedstawić walkę między agencjami zajmującymi się blokowaniem a serwisami je omijającymi jako grę. Dzięki teorii gier opracowali optymalne strategie działania dla każdej ze stron – w szczególności pozwoliło to wypracować mechanizm przydzielania proxy.
Jak działają tradycyjne systemy omijania blokad
Narzędzia do omijania blokad, takie jak Tor, Lantern i Psiphon, używają szeregu proxy z poza regionu z nałożonymi ograniczeniami, które są wykorzystywane do przekierowywania ruchu użytkowników z tych regionów do zablokowanych zasobów.
Jeśli cenzorzy dowiedzą się o adresie IP takiego proxy – na przykład po tym, jak sami je wykorzystają – łatwo można go dodać do czarnej listy i zablokować. Dlatego w rzeczywistości adresy IP takich proxy nigdy nie są ujawniane, a przypisanie użytkownikom konkretnego proxy odbywa się za pomocą różnych mechanizmów. Na przykład w Torze istnieje system mostów.
Oznacza to, że głównym celem jest zapewnienie użytkownikom dostępu do zablokowanych zasobów i zminimalizowanie ryzyka ujawnienia adresu proxy.
Rozwiązanie tego problemu w praktyce nie jest proste – niezwykle trudno jest z dużą precyzją odróżnić zwykłych użytkowników od cenzorów, którzy się maskują. Do ukrywania informacji stosowane są heurystyczne mechanizmy. Na przykład, Tor ogranicza liczbę adresów IP mostów dostępnych dla klientów do trzech w ramach jednego zapytania.
Nie przeszkodziło to władzom Chin w zidentyfikowaniu wszystkich mostów Tor w krótkim czasie. Wprowadzenie dodatkowych ograniczeń poważnie wpłynie na użyteczność systemu omijania blokad, co oznacza, że niektórzy użytkownicy mogą nie móc uzyskać dostępu do proxy.
Jak teoria gier rozwiązuje ten problem
Opisany w pracy sposób oparty jest na tzw. «grze przyjęć na studia». Ponadto zakłada się, że cenzurujące agencje internetowe mogą się ze sobą komunikować w czasie rzeczywistym i stosować złożoną taktykę – na przykład nie blokować proxy od razu lub czynić to natychmiast, w zależności od różnych warunków.
Jak działa proces przyjęć na studia
Załóżmy, że mamy n studentów i m uczelni. Każdy student układa swoją listę preferencji wśród instytucji bazując na jakichś kryteriach (to znaczy, że brane pod uwagę są jedynie uczelnie, do których złożono dokumenty). Z drugiej strony, uczelnie również klasyfikują studentów, którzy złożyli dokumenty, według własnych preferencji.
Przede wszystkim uczelnia odrzuca tych, którzy nie spełniają kryteriów selekcji – ich nie przyjmie się nawet w przypadku, gdy będą braki. Następnie przyjętych wybiera się według algorytmu, który uwzględnia potrzebne parametry.
Możliwe jest istnienie «niestabilnych przyjęć» – na przykład, jeśli są dwaj studenci 1 i 2, którzy zostali przyjęci na uczelnie a i b odpowiednio, ale drugi student chciałby studiować na uczelni a. W przypadku opisanego eksperymentu brane były pod uwagę tylko stabilne związki między obiektami.
Algorytm odroczonego przyjęcia
Jak już wspomniano, istnieje określona liczba studentów, których uczelnia nie przyjmie pod żadnym warunkiem. W związku z tym w algorytmie odroczonego przyjęcia zakłada się, że tym studentom nie zezwala się na składanie dokumentów do tej uczelni. W takim przypadku wszyscy studenci starają się o przyjęcie do tych uczelni, które najbardziej im się podobają.
Instytucja edukacyjna, która może pomieścić q studentów, umieszcza w liście oczekujących q osób o najwyższym rankingu na podstawie swoich kryteriów lub wszystkich, jeśli liczba aplikujących jest mniejsza niż liczba wolnych miejsc. Pozostali są odrzucani, a ci studenci składają dokumenty do następnej uczelni z listy preferencji. Ta uczelnia również wybiera q studentów z najwyższym rankingiem spośród tych, którzy złożyli dokumenty od razu oraz tych, którzy nie zostali przyjęci do pierwszej uczelni. Ponownie część osób nie przechodzi.
Procedura kończy się, jeśli każdy student znalazł się na liście oczekujących jakiejś uczelni lub został odrzucony przez wszystkie instytucje, do których mógł aplikować. W rezultacie uczelnie finalnie przyjmują wszystkich ze swoich list oczekujących.
Co ma wspólnego proxy?
W analogii do studentów i uczelni, naukowcy przypisali każdemu klientowi określone proxy. Powstała gra zwana grą przydziału proxy. Klienci, w tym ewentualni agenci-cenzorzy, pełnią rolę studentów, którzy chcą poznać adres proxy, które grają rolę uczelni – mają one z góry znaną ograniczoną przepustowość.
W opisanym modelu jest n użytkowników (klientów) A =
{a1, a2, …, an}, którzy żądają dostępu do proxy w celu obejścia blokad. Zatem ai to identyfikator „całkowitego” klienta. Spośród tych n użytkowników, m to agenci-cenzorzy, oznaczani jako J = {j1, j2, …, jm}, pozostali to zwykli użytkownicy. Wszyscy m agenci są kontrolowani przez centralny organ i otrzymują od niego instrukcje.
Zakłada się również, że istnieje zbiór proxy P = {p1, p2, …, pl}. Po każdym żądaniu klient otrzymuje od obiektu dystrybuującego informacje (adres IP) o k proxy. Czas dzieli się na interwały-etyapy, oznaczane jako t (gra zaczyna się w momencie t=0).
Każdy klient wykorzystuje funkcję oceny do oceny proxy. Naukowcy użyli funkcji 
, aby zaznaczyć wynik, który użytkownik ai przypisał proxy px na etapie t. Podobnie każde proxy wykorzystuje funkcję do oceny klientów. To znaczy 
– wynik, który proxy px przypisało klientowi ai na etapie t.
Ważne jest, aby pamiętać, że cała gra jest wirtualna, co oznacza, że w imieniu proxy i klientów gra sam „dystrybutor”. W tym celu nie musi znać typu klienta ani ich preferencji dotyczących proxy. Na każdym etapie odbywa się gra, a także wykorzystuje się algorytm opóźnionego podejmowania decyzji.
Wyniki
Na podstawie wyników symulacji metoda oparta na teorii gier wykazała większą skuteczność w porównaniu do znanych systemów omijania blokad.
Porównanie z usługą VPN rBridge
Naukowcy wyróżnili kilka ważnych punktów, które mogą wpływać na jakość działania takich systemów:
- Nie zależnie od strategii działania cenzorów, system omijania blokad musi być stale uzupełniany nowymi proxy, w przeciwnym razie jego efektywność będzie malała.
- Jeżeli cenzorzy dysponują znacznymi zasobami, mogą zwiększyć skuteczność blokady, dodając geograficznie rozproszone agenty do wyszukiwania proxy.
- Szybkość dodawania nowych proxy jest kluczowa dla efektywności systemu omijania blokad.
Przydatne linki i materiały od :
Źródło: habr.com
