Τι είναι το MixNet και πώς λειτουργεί;

Όποτε χρειάζεται να βελτιώσουμε το απόρρητό μας στο διαδίκτυο, έχουμε συχνά δύο επιλογές: VPN ή Tor. Οι περισσότεροι χρήστες του Διαδικτύου θα υιοθετήσουν το πρώτο, ενώ τα άτομα που γνωρίζουν περισσότερο την τεχνολογία θα χρησιμοποιήσουν έναν συνδυασμό και των δύο.

Αλλά σε ορισμένες περιπτώσεις, το MixNet, μια άλλη λύση ανωνυμίας που δεν έχει υιοθετηθεί ευρέως αλλά προσφέρει ισχυρές δυνατότητες απορρήτου, μπορεί να είναι καλύτερη. Οπότε, τι είναι? Πώς λειτουργεί; Και πώς συγκρίνεται με το Tor και τα VPN;

Τι είναι το MixNet;

Το MixNet είναι συντομογραφία του Mix Network, μια τεχνολογία που βοηθά στη διατήρηση των πληροφοριών που αποστέλλονται μέσω του Διαδικτύου ιδιωτικές και ασφαλείς. Το κάνει ανακατεύοντας δεδομένα από διαφορετικές πηγές πριν τα στείλει στον προορισμό του. Αυτό καθιστά δύσκολο για έναν ξένο να βρει την πηγή και τον προορισμό των δεδομένων.

Ενώ τα περισσότερα δεδομένα του διαδικτύου είναι κρυπτογραφημένα και το περιεχόμενό τους προστατεύεται από πρωτόκολλα όπως π.χ

TLS και SSL, περιέχει μεταδεδομένα που οι ξένοι μπορούν να αναλύσουν και να χρησιμοποιήσουν για να αναγνωρίσουν τους αποστολείς και τους παραλήπτες. Ένα MixNet εφαρμόζει ανακάτεμα μεταδεδομένων για την προστασία του απορρήτου των χρηστών.

Πώς λειτουργεί ένα MixNet;

Ένα MixNet εφαρμόζει πρωτόκολλα που αναμιγνύουν και ανακατεύουν δεδομένα από διαφορετικές πηγές ενώ τα στέλνει μέσω ενός δικτύου διασυνδεδεμένων κόμβων. Αναμιγνύει μεταδεδομένα όπως γεωγραφική τοποθεσία, IP αποστολέα και παραλήπτη, μέγεθος μηνύματος και χρόνους αποστολής και λήψης. Αυτό καθιστά δύσκολο για έναν ξένο να αποκτήσει ουσιαστικές πληροφορίες που θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην αποκάλυψη της ταυτότητας των χρηστών ή στην πρόβλεψη του περιεχομένου των δεδομένων.

Τα MixNets αποτελούνται από δύο συστατικά:

• PKI (Υποδομή δημόσιου κλειδιού): Το σύστημα που διανέμει υλικό δημόσιου κλειδιού και πληροφορίες σύνδεσης δικτύου που απαιτούνται για τη λειτουργία του MixNet.
• Μίγματα: Κρυπτογραφικές διαδρομές που αποτελούν μέρος του δικτύου μίξης. Λαμβάνουν εισερχόμενα μηνύματα, εφαρμόζουν κρυπτογραφικό μετασχηματισμό και αναμειγνύουν δεδομένα για να εμποδίσουν τους παρατηρητές να συνδέσουν εισερχόμενα και εξερχόμενα μηνύματα.

Το σύστημα PKI τροφοδοτεί το δίκτυο μίξης και εάν παραβιαστεί, ολόκληρο το δίκτυο θα κινδυνεύσει, επειδή ο εισβολέας μπορεί να αντικαταστήσει τους κόμβους με αυτούς που βρίσκονται υπό τον έλεγχό του, επιτρέποντάς τους να αναλάβουν. Να γιατί πρέπει να αποκεντρωθεί.

Τα μείγματα διασπούν τα δεδομένα σε bit και τα μετατρέπουν σε κρυπτογραφημένο κείμενο, με αποτέλεσμα την αποσύνδεση κατά bit. Στη συνέχεια, το κρυπτοκείμενο αναμεταδίδεται μέσω ενός καταρράκτη μίξης (σταθερή σειρά κόμβων) πριν φτάσει στον προορισμό. Επιπλέον, τα μείγματα προσθέτουν λανθάνουσα κατάσταση για την αποφυγή επιθέσεων που βασίζονται σε μοτίβα χρονισμού.

Ενώ ένας κόμβος μίξης επαρκεί για την αντιμετώπιση προβλημάτων απορρήτου, κινδυνεύει να είναι ένα μόνο σημείο αποτυχίας. Έτσι, χρησιμοποιούνται τουλάχιστον τρία μείγματα, με κάθε ανεξάρτητο κόμβο να παρέχει ένα πρόσθετο επίπεδο ανωνυμίας και να συμβάλλει στη συλλογική ανθεκτικότητα του δικτύου.

MixNet vs. Βραχώδης κορυφή

Το Tor είναι μια άλλη τεχνολογία που έχει σχεδιαστεί για τη βελτίωση του απορρήτου στο διαδίκτυο που έχει υιοθετηθεί ευρύτερα. Ωστόσο, χρησιμοποιεί μια διαφορετική προσέγγιση για να επιτύχει την ανωνυμία.

Ενώ ένα MixNet λειτουργεί αναμειγνύοντας δεδομένα για να δυσκολέψει τη σύνδεση προέλευσης και προορισμού, το Tor χρησιμοποιεί μια τεχνική γνωστή ως δρομολόγηση κρεμμυδιού, όπου τα δεδομένα κρυπτογραφούνται σε επίπεδα και δρομολογούνται μέσω μιας σειράς αναμετάδοσης που λειτουργούν από εθελοντές πριν φτάσουν στον προορισμό τους.

Τα ρελέ σε ένα δίκτυο Tor λειτουργούν μόνο για να κρυπτογραφούν τα δεδομένα με μοναδικά κλειδιά χωρίς να γνωρίζουν από πού προέρχεται η κίνηση και πού κατευθύνεται. Κάθε επίπεδο κρυπτογράφησης καθιστά δύσκολο τον εντοπισμό της προέλευσης και του προορισμού.

Ωστόσο, από τη σχεδίασή του, το Tor απαιτεί κόμβους εξόδου - τους τελικούς αναμεταδότες στο δίκτυο - που αποκρυπτογραφούν το τελευταίο επίπεδο κρυπτογράφησης και το στέλνουν στον προορισμό. Αυτός ο παράγοντας δημιουργεί ανησυχία για την ασφάλεια εάν τα τελικά ρελέ είναι κακόβουλα.

Οι μοναδικές προσεγγίσεις για την ανωνυμία στο διαδίκτυο που χρησιμοποιούνται από το MixNets και το Tor έχουν ως αποτέλεσμα διαφορετικά πλεονεκτήματα και αδυναμίες. Για παράδειγμα, τα MixNets είναι καλά στην αποτροπή επιθέσεων συσχέτισης χρονισμού και επιβεβαίωσης, ενώ το Tor είναι αποτελεσματικό ενάντια στα δακτυλικά αποτυπώματα ιστότοπου και η Sybil επιτίθεται.

Επιπλέον, το Tor είναι πιο ανθεκτικό λόγω του μεγαλύτερου δικτύου και της βάσης χρηστών, ενώ τα MixNets έχουν χαμηλότερο λανθάνοντα χρόνο λόγω των λιγότερων αναμεταδοτών δικτύου που εμπλέκονται. Η επιλογή μεταξύ των δύο εξαρτάται από συγκεκριμένες απαιτήσεις, όπως το επιθυμητό επίπεδο ανωνυμίας, την ανοχή καθυστέρησης και το μέγεθος του δικτύου.

MixNet vs. VPN

VPN (Εικονικά ιδιωτικά δίκτυα) είναι ίσως οι πιο ευρέως διαδεδομένες διαδικτυακές πλατφόρμες ανωνυμίας και ασφάλειας, εν μέρει λόγω της ευκολίας εγκατάστασης και του μεγάλου αριθμού παρόχων υπηρεσιών στην αγορά.

Τα VPN δημιουργούν μια κρυπτογραφημένη σήραγγα μεταξύ του χρήστη και ενός διακομιστή. Το τούνελ κρυπτογραφεί την κίνηση του χρήστη στο Διαδίκτυο, αποκρύπτοντας τα προσωπικά του δεδομένα, την τοποθεσία και τη δραστηριότητα περιήγησής του, και έτσι αποτρέπει έναν ξένο από το να υποκλέψει.

Αυτή η προσέγγιση είναι σε αντίθεση με τα MixNets που μετατρέπουν κρυπτογραφικά κομμάτια δεδομένων μεγέθους bit πριν από την ανάμειξη και τη διαβίβασή τους μέσω πολλαπλών αναμετάδοσης για να είναι δύσκολη η σύνδεση των δεδομένων με τα εμπλεκόμενα μέρη.

Τα VPN είναι αποτελεσματικά σε περιπτώσεις όπου κάποιος επιθυμεί να αποκρύψει την τοποθεσία του, να συνδεθεί με ασφάλεια σε δημόσιο Wi-Fi, να αποκτήσει πρόσβαση σε περιεχόμενο περιορισμένης περιοχής και να διατηρήσει το γενικό απόρρητο κατά την περιήγησή του στο Διαδίκτυο. Ωστόσο, δεδομένου ότι πρέπει να βασίζονται σε μια κεντρική υποδομή διακομιστή VPN, υπόκεινται σε ζητήματα εμπιστοσύνης και ανησυχίες σχετικά με το απόρρητο.

Από την άλλη πλευρά, τα MixNets είναι πιο αποτελεσματικά σε περιπτώσεις όπου απαιτείται ισχυρή ανωνυμία και προστασία μεταδεδομένων. Έχουν επίσης μικρότερο λανθάνοντα χρόνο και πιο αποκεντρωμένη αρχιτεκτονική από τα VPN, τα οποία εξαρτώνται από κεντρικούς διακομιστές.

Περιορισμοί του MixNets

Τα MixNets αντιμετωπίζουν επίσης αρκετούς περιορισμούς που μπορούν να επηρεάσουν την αποτελεσματικότητα και την πρακτικότητά τους...

1. Αφάνεια: Η διαδικασία μίξης καθυστερεί τα μηνύματα πριν προωθηθούν. Αν και αυτό είναι απαραίτητο για την αποτροπή επιθέσεων συσχέτισης χρονισμού, μπορεί να επηρεάσει την εμπειρία του χρήστη για εφαρμογές σε πραγματικό χρόνο που απαιτούν αλληλεπιδράσεις χαμηλής καθυστέρησης.
2. Ζητήματα επεκτασιμότητας δικτύου: Καθώς ο αριθμός των χρηστών και των μηνυμάτων αυξάνεται, η διατήρηση των απαιτούμενων κόμβων μίξης και η διαχείριση της διαδικασίας γίνεται πιο περίπλοκη. Η επεκτασιμότητα δικτύου μπορεί να είναι μια πρόκληση, ειδικά σε εφαρμογές μεγάλης κλίμακας του MixNets.
3. Γενικά εύρους ζώνης: Η διαδικασία ανάμειξης αυξάνει το μέγεθος των πακέτων δεδομένων, οδηγώντας σε μεγαλύτερη κατανάλωση εύρους ζώνης από την άμεση επικοινωνία. Αυτό μπορεί να είναι ανησυχητικό για χρήστες με περιορισμένο εύρος ζώνης ή εφαρμογές που απαιτούν αποτελεσματική μεταφορά δεδομένων.
4. Ενόχληση χρήστη: Το MixNets ενδέχεται να απαιτεί από τους χρήστες να εγκαταστήσουν εξειδικευμένο λογισμικό ή να χρησιμοποιούν συγκεκριμένα πρωτόκολλα, τα οποία θα μπορούσαν να εμποδίσουν την ευρεία υιοθέτηση. Οι φιλικές προς το χρήστη διεπαφές και η απρόσκοπτη ενσωμάτωση είναι απαραίτητες για την ενθάρρυνση της συμμετοχής των χρηστών.
5. Η Sybil επιτίθεται: Το MixNets μπορεί να είναι ευάλωτο σε επιθέσεις Sybil, όπου ένας εισβολέας δημιουργεί πολλούς ψεύτικους κόμβους για να αποκτήσει επιρροή στο δίκτυο. Αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε ανακατεύθυνση μηνυμάτων, χειραγώγηση ή παραβιάσεις του απορρήτου.

Αν και τα MixNets προσφέρουν ισχυρή προστασία απορρήτου, οι περιορισμοί τους τα καθιστούν λιγότερο βολικές επιλογές για το απόρρητο στο διαδίκτυο. Ωστόσο, αρκετές επερχόμενες τεχνολογίες αντιμετωπίζουν αυτούς τους περιορισμούς. Για παράδειγμα, HOPR χρησιμοποιεί P2P δικτύωση κόμβων, η οποία αυξάνει την επεκτασιμότητα, ενώ Nym τακτοποιεί τους κόμβους μίξης σε επίπεδα, διαμορφώνοντας μια αρχιτεκτονική που προσφέρει μεγαλύτερη επεκτασιμότητα χωρίς να διακυβεύεται η ανωνυμία.

Πρέπει να χρησιμοποιήσετε το MixNets;

Το αν θα χρησιμοποιήσετε το MixNets για τη βελτίωση του απορρήτου σας στο διαδίκτυο ή όχι εξαρτάται από τις συγκεκριμένες ανάγκες σας, την προθυμία σας να ανεχτείτε την καθυστέρηση και το εύρος ζώνης και τη συμβατότητα των εφαρμογών σας.

Τα Mixnet είναι κατάλληλα αν σας ενδιαφέρει ιδιαίτερα να παραμείνετε ανώνυμοι και εάν έχετε εφαρμογές που δεν είναι ευαίσθητες στο χρόνο. αλλά είναι ακατάλληλα αν προτιμάτε φιλικές προς το χρήστη λύσεις ή χρησιμοποιείτε εφαρμογές επικοινωνίας σε πραγματικό χρόνο. Είτε έτσι είτε αλλιώς, είναι σημαντικό να αξιολογήσετε προσεκτικά τα πλεονεκτήματα, τους περιορισμούς και τις εκτιμήσεις πριν αποφασίσετε εάν τα MixNets είναι απαραίτητα.