Co to jest MixNet i jak działa?

Ilekroć musimy poprawić naszą prywatność w Internecie, często mamy dwie opcje: VPN lub Tor. Większość użytkowników Internetu zastosuje tę pierwszą opcję, podczas gdy osoby bardziej zaznajomione z technologią zastosują mieszankę obu.

Jednak w niektórych przypadkach MixNet, inne rozwiązanie zapewniające anonimowość, które nie jest powszechnie stosowane, ale oferuje zaawansowane funkcje prywatności, może być lepsze. Więc co to jest? Jak to działa? A jak to się ma do Tora i VPN?

Co to jest MixNet?

MixNet to skrót od Mix Network, technologii, która pomaga chronić prywatność i bezpieczeństwo informacji przesyłanych przez Internet. Robi to poprzez mieszanie danych z różnych źródeł przed wysłaniem ich do miejsca przeznaczenia. Utrudnia to osobie z zewnątrz znalezienie źródła i miejsca docelowego danych.

Chociaż większość danych internetowych jest szyfrowana, a ich zawartość chroniona protokołami takimi jak

TLS i SSLzawiera metadane, które osoby z zewnątrz mogą analizować i wykorzystywać do identyfikacji nadawców i odbiorców. MixNet implementuje tasowanie metadanych, aby chronić prywatność użytkowników.

Jak działa MixNet?

MixNet stosuje protokoły, które mieszają i tasują dane z różnych źródeł podczas przesyłania ich przez sieć połączonych ze sobą węzłów. Łączy metadane, takie jak lokalizacja geograficzna, adresy IP nadawcy i odbiorcy, rozmiar wiadomości oraz czas wysyłania i odbierania. Utrudnia to osobie z zewnątrz uzyskanie jakichkolwiek znaczących informacji, które mogłyby pomóc w ujawnieniu tożsamości użytkowników lub przewidzeniu zawartości danych.

MixNets składają się z dwóch komponentów:

• PKI (infrastruktura klucza publicznego): System dystrybuujący informacje o kluczu publicznym i połączeniach sieciowych wymagane do działania MixNet.
• Mieszanki: Trasy kryptograficzne będące częścią sieci mieszanej. Odbierają wiadomości przychodzące, stosują transformację kryptograficzną i mieszają dane, aby uniemożliwić obserwatorom łączenie wiadomości przychodzących i wychodzących.

System PKI zasila sieć mieszaną i w przypadku naruszenia bezpieczeństwa cała sieć będzie zagrożona, ponieważ osoba atakująca może zastąpić węzły węzłami znajdującymi się pod jego kontrolą, co umożliwi mu przejęcie kontroli. Dlatego trzeba to zdecentralizować.

Mieszanki dzielą dane na bity i przekształcają je w szyfrogram, co powoduje brak możliwości powiązania bitowego. Szyfrtekst jest następnie przekazywany poprzez kaskadę mieszaną (stała kolejność węzłów) przed dotarciem do miejsca docelowego. Ponadto miksy dodają opóźnienia, aby zapobiec atakom opartym na wzorcach czasowych.

Chociaż jeden węzeł mieszany wystarczy, aby rozwiązać problemy związane z prywatnością, istnieje ryzyko, że będzie to pojedynczy punkt awarii. Stosowane są zatem co najmniej trzy kombinacje, przy czym każdy niezależny węzeł zapewnia dodatkową warstwę anonimowości i przyczynia się do zbiorowej odporności sieci.

MixNet vs. Słup

Tor to kolejna szerzej stosowana technologia zaprojektowana w celu zwiększenia prywatności w Internecie. Jednak stosuje inne podejście, aby osiągnąć anonimowość.

Podczas gdy MixNet działa poprzez mieszanie danych, co utrudnia powiązanie miejsca początkowego i docelowego, Tor wykorzystuje to technika znana jako trasowanie cebuli, w którym dane są szyfrowane warstwowo i przesyłane przez szereg przekaźników obsługiwanych przez ochotników, zanim dotrą do miejsca przeznaczenia.

Przekaźniki w sieci Tor służą jedynie do szyfrowania danych za pomocą unikalnych kluczy, nie wiedząc, skąd pochodzi ruch i dokąd zmierza. Każda warstwa szyfrowania utrudnia śledzenie pochodzenia i miejsca docelowego.

Jednak z założenia Tor wymaga węzłów wyjściowych – końcowych przekaźników w sieci – które odszyfrowują ostatnią warstwę szyfrowania i wysyłają ją do miejsca docelowego. Czynnik ten stwarza zagrożenie dla bezpieczeństwa, jeśli przekaźniki końcowe są złośliwe.

Unikalne podejście do anonimowości online stosowane przez MixNets i Tor skutkuje różnymi mocnymi i słabymi stronami. Na przykład MixNets dobrze zapobiegają atakom związanym z korelacją czasu i potwierdzeniem, podczas gdy Tor jest skuteczny w walce z odciskami palców witryn internetowych i Sybil atakuje.

Ponadto Tor jest bardziej odporny ze względu na większą sieć i bazę użytkowników, podczas gdy MixNets mają mniejsze opóźnienia ze względu na mniejszą liczbę zaangażowanych przekaźników sieciowych. Wybór między nimi zależy od konkretnych wymagań, takich jak pożądany poziom anonimowości, tolerancja opóźnień i rozmiar sieci.

MixNet vs. VPN

VPN (Wirtualne sieci prywatne) są prawdopodobnie najszerzej stosowanymi platformami zapewniającymi anonimowość i bezpieczeństwo w Internecie, częściowo ze względu na łatwość konfiguracji i dużą liczbę dostawców usług na rynku.

Sieci VPN tworzą zaszyfrowany tunel pomiędzy użytkownikiem a serwerem. Tunel szyfruje ruch internetowy użytkownika, ukrywając jego dane osobowe, lokalizację i aktywność przeglądania, zapobiegając w ten sposób podsłuchiwaniu przez osoby z zewnątrz.

To podejście różni się od sieci MixNet, które kryptograficznie przekształcają bitowe fragmenty danych przed miksowaniem je i przekazywanie ich przez wiele przekaźników, co utrudnia powiązanie danych z zaangażowanymi stronami.

Sieci VPN są skuteczne w przypadkach, gdy ktoś chce ukryć swoją lokalizację, bezpiecznie połączyć się z publiczną siecią Wi-Fi, uzyskać dostęp do treści objętych ograniczeniami regionalnymi i zachować ogólną prywatność podczas przeglądania Internetu. Ponieważ jednak muszą polegać na scentralizowanej infrastrukturze serwerów VPN, podlegają problemom z zaufaniem i obawami dotyczącymi prywatności.

Z drugiej strony MixNets są bardziej skuteczne w przypadkach, gdy potrzebna jest silna anonimowość i ochrona metadanych. Mają także mniejsze opóźnienia i bardziej zdecentralizowaną architekturę niż sieci VPN, które zależą od scentralizowanych serwerów.

Ograniczenia MixNets

Sieci MixNet napotykają również kilka ograniczeń, które mogą mieć wpływ na ich skuteczność i praktyczność...

1. Czas oczekiwania: Proces miksowania opóźnia wiadomości przed ich przesłaniem dalej. Chociaż jest to niezbędne, aby zapobiec atakom związanym z korelacją czasową, może mieć wpływ na wygodę użytkownika w przypadku aplikacji działających w czasie rzeczywistym, które wymagają interakcji o małych opóźnieniach.
2. Problemy ze skalowalnością sieci: Wraz ze wzrostem liczby użytkowników i wiadomości utrzymywanie wymaganych węzłów miksu i zarządzanie procesem staje się coraz bardziej złożone. Skalowalność sieci może stanowić wyzwanie, szczególnie w zastosowaniach MixNets na dużą skalę.
3. Narzut przepustowości: Proces mieszania zwiększa rozmiar pakietów danych, co prowadzi do większego zużycia przepustowości niż w przypadku komunikacji bezpośredniej. Może to stanowić problem dla użytkowników o ograniczonej przepustowości lub aplikacji wymagających wydajnego przesyłania danych.
4. Niedogodności dla użytkownika: MixNets może wymagać od użytkowników instalacji specjalistycznego oprogramowania lub używania określonych protokołów, co może utrudniać powszechne przyjęcie. Aby zachęcić użytkowników do udziału, niezbędne są przyjazne dla użytkownika interfejsy i płynna integracja.
5. Sybilla atakuje: Sieci MixNet mogą być podatne na ataki Sybil, podczas których osoba atakująca tworzy wiele fałszywych węzłów, aby uzyskać wpływ na sieć. Może to prowadzić do przekierowania wiadomości, manipulacji lub naruszenia prywatności.

Chociaż sieci MixNet zapewniają silną ochronę prywatności, ich ograniczenia czynią je mniej wygodnymi opcjami ochrony prywatności w Internecie. Jednak kilka nadchodzących technologii rozwiązuje te ograniczenia. Na przykład, HOPR wykorzystuje sieć węzłów P2P, co zwiększa skalowalność, podczas gdy Nym organizuje węzły miksu w warstwy, tworząc architekturę oferującą większą skalowalność bez utraty anonimowości.

Czy powinieneś używać MixNets?

To, czy używać MixNets do poprawy prywatności w Internecie, czy nie, zależy od Twoich konkretnych potrzeb, Twojej gotowości do tolerowania opóźnień i narzutu przepustowości oraz kompatybilności Twoich aplikacji.

Mixnety są odpowiednie, jeśli szczególnie zależy Ci na zachowaniu anonimowości i jeśli masz aplikacje, które nie są wrażliwe na czas; ale nie są one odpowiednie, jeśli wolisz rozwiązania przyjazne dla użytkownika lub korzystasz z aplikacji do komunikacji w czasie rzeczywistym. Tak czy inaczej, ważne jest, aby dokładnie ocenić zalety, ograniczenia i uwagi przed podjęciem decyzji, czy MixNets są konieczne.