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[683] 2019-05-26_Tor的路径地理规避

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-16
2019-05-26_Tor的路径地理规避 T o r 的 路 径 地 理 规 避 A r k T e a m   2 0 1 9 - 0 5 - 2 6 作 者 ： { R e a l W o r l d s } @ A r k T e a m 原 文 作 者 ： K a t h a r i n a   K o h l s ,   K a i   J a n s e n ,   D a v i d   R u p p r e c h t ,   T h o r s t e n   H o l z   a n d   C h r i s t i n a   P ¨ o p p e r 原 文 标 题 ： O n   t h e   C h a l l e n g e s   o f   G e o g r a p h i c a l   A v o i d a n c e   f o r   T o r 原 文 会 议 ： N e t w o r k   a n d   D i s t r i b u t e d   S y s t e m s   S e c u r i t y   ( N D S S )   S y m p o s i u m   2 0 1 9 原 文 链 接 ： h t t p s : / / d x . d o i . o r g / 1 0 . 1 4 7 2 2 / n d s s . 2 0 1 9 . 2 3 4 0 2 针 对 匿 名 网 络 的 流 量 分 析 成 为 近 年 来 的 热 点 ， 包 括 网 站 指 纹 在 内 的 一 些 技 术 给 T o r 用 户 的 隐 私 带 来 了 巨 大 的 威 胁 。 当 一 个 国 家 级 的 网 络 审 查 机 构 进 行 T o r 的 流 量 分 析 时 ， 所 有 途 径 此 国 家 的 T o r 环 路 （ c i r c u i t ） 都 不 再 安 全 。 为 此 ， 有 研 究 人 员 提 出 了 在 建 立 T o r 环 路 时 对 不 信 任 区 域 （ F o r b i d d e n A r e a ， F A ） 进 行 规 避 ， 使 所 有 新 建 立 的 环 路 都 不 经 过 此 区 域 ， 以 此 规 避 该 地 区 的 网 络 审 查 。 L i 等 人 在 2 0 1 7 年 提 出 了 一 个 地 理 规 避 方 法 D e T o r   [ 1 ] ， 该 方 法 结 合 客 户 端 到 服 务 端 的 距 离 ， 根 据 数 据 传 输 速 度 不 超 过 光 速 的 2 / 3 的 假 设 ， 使 用 R T T 作 为 判 断 标 准 ， 对 环 路 是 否 经 过 F A 进 行 判 别 。 本 文 作 者 认 为 这 种 路 径 上 的 地 理 规 避 是 可 行 的 ， 但 在 D e T o r 中 存 在 一 些 缺 陷 。 首 先 ， D e T o r 未 考 虑 T o r 的 离 散 网 络 结 构 ， 对 所 有 的 环 路 使 用 同 一 个 决 策 阈 值 ， 会 增 加 判 别 错 误 ； 其 次 ， D e T o r 中 对 一 些 已 知 信 息 做 了 错 误 的 假 设 ； 最 后 ， D e T o r 没 有 考 虑 在 真 实 环 境 部 署 中 的 限 制 。 本 文 针 对 这 三 点 进 行 改 进 和 研 究 。 图 1   D e T o r 和 本 文 中 最 小 时 间 计 算 公 式 D m i n 代 表 距 离 最 小 值 ， c 和 s 代 表 客 户 端 和 服 务 端 ， 小 括 号 中 的 e 、 m 、 x 分 别 代 表 T o r 的 入 口 、 中 间 、 出 口 节 点 ， F 代 表 不 信 任 区 域 ， 小 括 号 外 的 c 代 表 光 速 T o r 的 环 路 要 从 客 户 端 经 过 入 口 节 点 、 中 间 节 点 和 出 口 节 点 到 达 服 务 端 ， 这 里 每 两 个 跳 之 间 都 可 能 会 出 现 在 F A 中 。 在 D e T o r 中 ， L i 等 分 别 计 算 两 个 跳 中 存 在 F A 情 况 时 的 最 小 路 径 ， 取 这 几 种 情 况 的 最 小 路 径 ， 以 最 大 网 络 传 播 速 度 为 2 / 3 c 进 行 往 返 时 间 阈 值 计 算 ， 如 图 1 左 。 当 实 际 测 量 的 R T T 小 于 阈 值 时 ， 可 以 认 为 环 路 不 经 过 F A ； 大 于 阈 值 时 ， 可 能 经 过 F A ， 需 要 舍 弃 此 环 路 。 D e T o r 认 为 往 返 的 路 径 是 对 称 的 ， 而 本 文 作 者 认 为 ， 根 据 [ 2 ] ， 往 返 的 路 径 是 不 对 称 的 ， 因 此 D e T o r 的 计 算 结 果 会 比 实 际 情 况 要 大 。 作 为 改 进 ， 作 者 提 出 了 图 1 右 的 计 算 公 式 。 图 1 中 的 计 算 是 以 节 点 I P 和 G e o I P 数 据 库 进 行 估 算 的 ， 而 G e o I P 中 也 存 在 一 些 错 误 数 据 。 作 者 提 出 了 一 种 粗 鉴 别 方 法 。 根 据 服 务 器 与 节 点 之 间 的 大 圆 距 离 和 传 输 时 间 ， 可 以 测 得 大 致 的 传 输 速 度 。 如 果 G e o I P 的 距 离 过 近 ， 这 个 速 度 会 超 过 光 速 ； 如 果 过 远 ， 这 个 速 度 会 很 小 ， 这 两 种 情 况 都 应 该 排 除 。
图 2   决 策 计 算 图 3   系 统 结 构 在 判 别 是 否 进 入 F A 时 ， 作 者 根 据 实 际 测 量 得 到 的 时 间 R e 2 e 和 估 计 的 时 间 R e s t 计 算 时 间 比 Δ 。 作 者 首 先 估 计 最 短 增 加 延 时 e x t F ， 如 图 2 （ 1 ） 。 D ( A ,   F ,   B ) 代 表 节 点 A 通 过 F A 到 达 B 的 大 圆 距 离 ； a v g [ S ( A ,   F ) ,   S ( F ,   B ) ] 表 示 A 节 点 到 F A 和 F A 到 B 节 点 的 传 播 速 度 的 平 均 值 ， 以 此 经 验 速 度 代 表 F A 到 A 、 B 的 传 播 速 度 。 随 后 ， 使 用 这 个 增 加 延 时 e x t F 估 计 决 策 阈 值 ， 如 图 2 （ 2 ） ， 其 中 e s t ( c ,   s     e x t F ) 代 表 除 与 延 时 相 关 的 跳 外 所 有 跳 的 估 计 ， e s t ( e , s ) 表 示 所 有 从 服 务 端 返 回 到 客 户 端 的 跳 的 估 计 。 最 后 ， 使 用 R e s t 和 R e 2 e 的 比 值 作 为 判 断 依 据 ， Δ 为 1 时 表 示 估 计 时 间 与 R T T 相 同 ； Δ 小 于 1 表 示 R T T 大 于 估 计 时 间 ， 即 可 能 经 过 F A ； Δ 大 于 1 表 示 R T T 比 估 计 更 快 ， 可 以 根 据 安 全 和 性 能 的 需 要 来 确 定 决 策 的 Δ 值 。 整 个 系 统 组 件 如 图 3 。 网 络 端 进 行 分 布 式 测 量 ， 包 括 I C M P 节 点 距 离 验 证 测 算 和 T C P 节 点 跳 估 计 ， 测 量 结 果 将 作 为 规 避 决 策 的 输 入 。 客 户 端 将 进 行 环 路 测 量 与 评 估 ， 并 计 算 对 环 路 的 接 受 和 拒 绝 。 在 进 行 本 项 工 作 的 同 时 ， 作 者 也 考 虑 了 安 全 因 素 。 因 各 种 探 测 行 为 可 能 会 留 下 指 纹 ， 作 者 利 用 T o r 的 环 路 建 立 过 程 进 行 R T T 测 量 ， 不 泄 露 多 余 信 息 ， 并 且 利 用 T o r 组 件 的 功 能 完 成 探 测 ， 也 不 会 留 下 其 他 指 纹 。 从 对 D e T o r 的 借 鉴 与 批 判 ， 到 本 文 系 统 性 的 设 计 与 实 现 ， 每 一 个 细 节 都 在 谨 慎 地 考 虑 与 实 施 。 设 计 者 的 不 慎 ， 有 时 会 造 成 巨 大 损 失 。 谨 慎 而 全 面 ， 永 恒 的 法 则 。 参 考 文 献 [ 1 ]   Z .   L i ,   S .   H e r w i g ,   a n d   D .   L e v i n ,   “ D e T o r :   P r o v a b l y   A v o i d i n g   G e o g r a p h i c   R e g i o n s   i n   T o r , ”   i n   U S E N I X S e c u r i t y   S y m p o s i u m ,   s e r .   U S E N I X   S e c u r i t y   ’ 1 7 .   V a n c o u v e r ,   B C ,   C a n a d a :   U S E N I X   A s s o c i a t i o n ,   A u g .   2 0 1 7 ,   p p . 3 4 3 – 3 5 9 . [ 2 ]   Y .   S u n ,   A .   E d m u n d s o n ,   L .   V a n b e v e r ,   O .   L i ,   J .   R e x f o r d ,   M .   C h i a n g ,   a n d   P .   M i t t a l ,   “ R A P T O R :   R o u t i n g A t t a c k s   o n   P r i v a c y   i n   T o r , ”   i n   U S E N I X   S e c u r i t y   S y m p o s i u m ,   s e r .   U S E N I X   S e c u r i t y   ’ 1 5 .   W a s h i n g t o n ,   D . C . , U S A :   U S E N I X   A s s o c i a t i o n ,   A u g .   2 0 1 5 ,   p p .   2 7 1 – 2 8 6 .
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