Pesquisadores da Universidade de Waterloo e do Laboratório de Pesquisa da Marinha dos Estados Unidos apresentaram os resultados do desenvolvimento de um simulador da rede Tor, comparável em número de nós e usuários à rede principal do Tor e permitindo a realização de experimentos próximos às condições reais. O kit de ferramentas e a metodologia de modelagem da rede preparados durante o experimento permitiram simular o funcionamento de uma rede composta por 6489 nós Tor em um computador com 4 TB de RAM, com 792 mil usuários virtuais conectados simultaneamente.
Observa-se que esta é a primeira simulação em larga escala da rede Tor, cujo número de nós corresponde à rede real (a rede ativa do Tor conta com cerca de 6 mil nós e 2 milhões de usuários conectados). Uma simulação completa da rede Tor é interessante do ponto de vista de identificar gargalos, modelar o comportamento como resultado de ataques, testar novos métodos de otimização em condições reais e verificar conceitos relacionados à segurança.
Com um simulador completo, os desenvolvedores do Tor poderão se afastar da prática de realizar experimentos na rede principal ou em nós de trabalho individuais, que criam riscos adicionais de violação da privacidade dos usuários e não descartam a possibilidade de falhas. Por exemplo, nos próximos meses, espera-se a implementação no Tor do suporte a um novo protocolo de controle de sobrecarga, e a simulação permitirá estudar completamente seu funcionamento antes do lançamento na rede real.
Além de eliminar o impacto dos experimentos na privacidade e na confiabilidade do funcionamento da rede principal do Tor, a existência de redes de teste separadas permitirá testar e depurar rapidamente novo código durante o processo de desenvolvimento, implementar mudanças para todos os nós e usuários imediatamente, sem esperar pela conclusão de longas implementações intermediárias, e criar e testar protótipos mais rapidamente com a realização de novas ideias.
Está sendo feito um trabalho para aprimorar as ferramentas que, segundo os desenvolvedores, reduzirão o consumo de recursos em 10 vezes e permitirão simular a operação de redes que superam a rede real, o que pode ser necessário para identificar possíveis problemas de escalabilidade do Tor. Durante o trabalho, também foram criados vários novos métodos de modelagem de rede que permitem prever a alteração do estado da rede ao longo do tempo e utilizar geradores de tráfego em segundo plano para simular a atividade dos usuários.
Os pesquisadores também investigaram a relação entre o tamanho da rede simulada e a confiabilidade na projeção dos resultados dos experimentos para a rede real. Durante o desenvolvimento do Tor, a verificação preliminar das mudanças e otimizações feitas é realizada em pequenas redes de teste, que contêm significativamente menos nós e usuários do que a rede real. Foi identificado que os erros estatísticos nas previsões obtidas durante pequenas simulações podem ser compensados por meio da repetição múltipla de experimentos independentes com diferentes conjuntos de dados de entrada, sendo que quanto maior a rede simulada, menos repetições são necessárias para obter conclusões estatisticamente significativas.
Para a modelagem e simulação da rede Tor, os pesquisadores estão desenvolvendo vários projetos abertos, distribuídos sob a licença BSD:
- Shadow — um simulador de rede universal que permite executar o código de aplicativos de rede reais para recriar o funcionamento de sistemas distribuídos com milhares de processos de rede. Para simular sistemas baseados em aplicativos reais não modificados, o Shadow utiliza a técnica de emulação de chamadas de sistema. A interação de rede dos aplicativos no ambiente simulado é realizada através da implementação VPN e uso de simuladores de protocolos de rede típicos (TCP, UDP). É suportada a modelagem configurável das características da rede virtual, como perda de pacotes e atrasos na entrega. Além dos experimentos com o Tor, houve uma tentativa de desenvolver um plugin para o Shadow para simular a rede Bitcoin, mas este projeto não teve continuidade.
- Tornettools — uma ferramenta para gerar modelos realistas da rede Tor, que podem ser executados no ambiente Shadow, além de permitir o início e a configuração do processo de simulação, coleta e visualização de resultados. Métricas refletindo o funcionamento real da rede Tor podem ser usadas como templates para gerar a rede.
- TGen — um gerador de tráfego baseado em parâmetros definidos pelo usuário (tamanho, latências, número de fluxos, etc.). Os esquemas de formação de tráfego podem ser definidos tanto com base em scripts especiais no formato GraphML quanto por meio de modelos de Markov probabilísticos para distribuição de fluxos e pacotes TCP.
- OnionTrace — uma ferramenta para monitorar desempenho e eventos na rede Tor simulada, assim como para registrar e reproduzir informações sobre a formação das cadeias de nós Tor e a vinculação de fluxos de tráfego a eles.
Fonte: opennet.ru
