Experiment so simuláciou plnohodnotnej siete Tor

Vedci z Univerzity Waterloo a Výskumnej laboratórium námorníctva USA predstavili výsledky vývoja simulátora siete Tor, ktorý sa počtom uzlov a používateľov vyrovnáva hlavnej sieti Tor a umožňuje vykonávať experimenty priblížené k reálnym podmienkam. Nástroje a metodológia vytvorené počas experimentu umožnili na počítači s 4 TB RAM simulovať prevádzku siete z 6489 uzlov Tor, ku ktorej sa súčasne pripájalo 792 tisíc virtuálnych používateľov.

Upozorňuje sa, že ide o prvú plnohodnotnú simuláciu siete Tor, ktorej počet uzlov zodpovedá skutočnej sieti (pracovná sieť Tor má približne 6 tisíc uzlov a 2 milióny pripojených používateľov). Plnohodnotná simulácia siete Tor predstavuje záujem z pohľadu odhaľovania úzkych miest, modelovania správania v dôsledku útokov, testovania nových metód optimalizácie v reálnych podmienkach a overovania konceptov súvisiacich s zabezpečením bezpečnosti.

S prítomnosťou plnohodnotného simulátora môžu vývojári Tor opustiť praktiku vykonávania experimentov v hlavnej sieti alebo na jednotlivých pracovných uzloch, ktoré predstavujú dodatočné riziko narušenia dôvernosti používateľov a nevylučujú vznik porúch. Napríklad v najbližších mesiacoch sa očakáva zavedenie podpory nového protokolu riadenia preťaženia v Tori a simulácia umožní dôkladne preskúmať jeho fungovanie pred jeho nasadením do reálnej siete.

Okrem vylúčenia vplyvu experimentov na dôvernosť a spoľahlivosť hlavnej siete Tor, existencia samostatných testovacích sietí umožní rýchlo testovať a odlaďovať nový kód v procese vývoja, okamžite zavádzať zmeny pre všetky uzly a používateľov bez čakania na dokončenie dlhých medzi-nasadení, rýchlejšie vytvárať a testovať prototypy s realizáciou nových nápadov.

Pracuje sa na vylepšení nástrojov, ktoré podľa vyhlásení vývojárov znížia spotrebu zdrojov desaťnásobne a umožnia na rovnakom zariadení simulovať prácu sietí, ktoré prevyšujú skutočnú sieť, čo môže byť potrebné na identifikáciu možných problémov so škálovaním Toru. Počas práce bolo taktiež vytvorených niekoľko nových metód modelovania siete, ktoré umožňujú predpovedať zmeny stavu siete v priebehu času a používať pozadia generátory prevádzky na simuláciu aktivity používateľov.

Výskumníci tiež skúmali súvislosť medzi veľkosťou simulovanej siete a presnosťou projekcie výsledkov experimentov na skutočnú sieť. Počas vývoja Toru sa predbežná kontrola zavedených zmien a optimalizácií realizuje v malých testovacích sieťach, ktoré obsahujú výrazne menej uzlov a používateľov ako skutočná sieť. Zistilo sa, že štatistické chyby predpovedí získaných pri realizácii malých simulácií je možné kompenzovať opakovaním nezávislých experimentov s rôznymi sadami vstupných údajov, pričom čím väčšia je simulovaná sieť, tým menej opakovaných testov je potrebných na získanie štatisticky významných záverov.

Pre modelovanie a simuláciu siete Tor sa vyvíja niekoľko otvorených projektov, ktoré sa šíria pod licenciou BSD:

• Shadow — univerzálny simulátor siete, ktorý umožňuje spúšťať kód skutočných sieťových aplikácií na reprodukciu fungovania distribuovaných systémov s tisíckami sieťových procesov. Na simuláciu systémov založených na skutočných nemodifikovaných aplikáciách sa v Shadow využíva technika emulácie systémových volaní. Sieťová interakcia aplikácií v simulovanom prostredí sa uskutočňuje cez nasadenie VPN a využitie simulátorov typických sieťových protokolov (TCP, UDP). Podporuje sa prispôsobiteľné modelovanie vlastností virtuálnej siete, ako je strata paketov a oneskorenia pri doručení. Okrem experimentov s Torom sa pokúsili vyvinúť plugin pre Shadow na simuláciu siete Bitcoin, avšak tento projekt sa nepokračoval.
• Tornettools — nástroj na generovanie realistických modelov siete Tor, ktoré môžu byť spustené v prostredí Shadow, ako aj na spustenie a nastavenie procesu simulácie, akumulácie a vizualizácie výsledkov. Ako šablóny na generovanie siete môžu byť použité metriky, ktoré odrážajú činnosť reálnej siete Tor.
• TGen — generátor tokov prevádzky na základe parametrov zadaných používateľom (veľkosť, oneskorenie, počet tokov atď.). Schémy formovania prevádzky môžu byť definované buď na základe špeciálnych skriptov vo formáte GraphML, alebo pomocou pravdepodobnostných Markovských modelov rozdelenia TCP tokov a paketov.
• OnionTrace — nástroj na sledovanie výkonu a udalostí v simulovanej sieti Tor, ako aj na zaznamenávanie a reprodukciu informácií o tvorbe reťazcov uzlov Tor a ich prepojení s tokmi prevádzky.

Zdroj: opennet.ru