Що таке MixNet і як він працює?

Щоразу, коли нам потрібно покращити нашу конфіденційність в Інтернеті, ми часто маємо два варіанти: VPN або Tor. Більшість користувачів Інтернету приймуть перше, тоді як більш підковані люди використовуватимуть суміш двох.

Але в деяких випадках MixNet, інше рішення анонімності, яке не є широко поширеним, але пропонує потужні функції конфіденційності, може бути кращим. Так що це? Як це працює? І як це порівнюється з Tor і VPN?

Що таке MixNet?

MixNet — це скорочення від Mix Network, технології, яка допомагає зберігати конфіденційність і безпеку інформації, що надсилається через Інтернет. Це робиться шляхом змішування даних з різних джерел перед тим, як відправити їх до місця призначення. Це ускладнює пошук джерела та призначення даних стороннім особам.

Хоча більшість інтернет-даних зашифровано, а їх вміст захищено такими протоколами, як TLS і SSL, вони містять метадані, які сторонні можуть аналізувати та використовувати для ідентифікації відправників і одержувачів. MixNet реалізує перемішування метаданих для захисту конфіденційності користувачів.

Як працює MixNet?

MixNet застосовує протоколи, які змішують і перемішують дані з різних джерел, надсилаючи їх через мережу взаємопов’язаних вузлів. Він поєднує такі метадані, як географічне розташування, IP-адреси відправника та одержувача, розмір повідомлення та час надсилання та отримання. Через це стороннім особам важко отримати будь-яку значущу інформацію, яка могла б допомогти розкрити особи користувачів або передбачити вміст даних.

MixNets складаються з двох компонентів:

• PKI (інфраструктура відкритих ключів): система, яка розповсюджує матеріал відкритого ключа та інформацію про підключення до мережі, необхідну для роботи MixNet.
• Змішування: криптографічні маршрути, які є частиною змішаної мережі. Вони отримують вхідні повідомлення, застосовують криптографічне перетворення та змішують дані, щоб запобігти спостерігачам пов’язувати вхідні та вихідні повідомлення.

Система PKI живить змішану мережу, і в разі зламу вся мережа опиниться під загрозою, оскільки зловмисник може замінити вузли на ті, що знаходяться під його контролем, дозволяючи їм заволодіти. Тому його потрібно децентралізувати.

Суміші розбивають дані на біти та перетворюють їх на зашифрований текст, що призводить до побітової незв’язності. Потім зашифрований текст ретранслюється через змішаний каскад (фіксований порядок вузлів), перш ніж досягти місця призначення. Крім того, суміші додають затримку, щоб запобігти атакам на основі часових шаблонів.

Хоча одного змішаного вузла достатньо для вирішення проблем конфіденційності, він ризикує стати єдиною точкою збою. Таким чином, використовується принаймні три суміші, причому кожен незалежний вузол забезпечує додатковий рівень анонімності та сприяє колективній стійкості мережі.

MixNet проти Tor

Tor — це ще одна технологія, розроблена для покращення конфіденційності в Інтернеті, яка широко поширена. Однак він використовує інший підхід для досягнення анонімності.

У той час як MixNet працює шляхом змішування даних, щоб ускладнити зв’язок між джерелом і пунктом призначення, Tor використовує техніку, відому як цибулева маршрутизація, де дані шифруються пошарово та направляються через серію ретрансляторів, керованих волонтерами, перш ніж досягти місця призначення.

Ретранслятори в мережі Tor функціонують лише для шифрування даних унікальними ключами, не знаючи, звідки надходить трафік і куди він прямує. Кожен рівень шифрування ускладнює відстеження походження та призначення.

Однак за задумом Tor вимагає вихідних вузлів — останніх ретрансляторів у мережі, — які розшифровують останній рівень шифрування та надсилають його до місця призначення. Цей фактор створює занепокоєння щодо безпеки, якщо останні ретранслятори шкідливі.

Унікальні підходи до онлайн-анонімності, які використовують MixNets і Tor, призводять до різних сильних і слабких сторін. Наприклад, MixNets добре запобігає атакам кореляції часу та підтвердження, тоді як Tor ефективний проти атак веб-сайтів і Sybil.

Крім того, Tor більш стійкий завдяки більшій мережі та базі користувачів, тоді як MixNets мають меншу затримку через меншу кількість мережевих ретрансляторів. Вибір між ними залежить від конкретних вимог, таких як бажаний рівень анонімності, допустима затримка та розмір мережі.

MixNet проти VPN

VPN (віртуальні приватні мережі) є, мабуть, найпоширенішою онлайн-платформою анонімності та безпеки, частково завдяки простоті їх налаштування та великій кількості постачальників послуг на ринку.

VPN створюють зашифрований тунель між користувачем і сервером. Тунель шифрує інтернет-трафік користувача, приховуючи його особисті дані, місцезнаходження та активність у веб-переглядачі, таким чином запобігаючи прослуховування сторонніх осіб.

Цей підхід відрізняється від MixNets, які криптографічно перетворюють бітові частини даних перед їх змішуванням і пропусканням через кілька ретрансляторів, щоб ускладнити зв’язок даних із залученими сторонами.

VPN ефективні у випадках, коли хтось хоче приховати своє місцезнаходження, безпечно підключитися до загальнодоступної Wi-Fi, отримати доступ до вмісту з обмеженим регіоном і зберегти загальну конфіденційність під час перегляду Інтернету. Однак, оскільки їм доводиться покладатися на централізовану серверну інфраструктуру VPN, у них виникають проблеми з довірою та конфіденційністю.

З іншого боку, MixNets більш ефективні у випадках, коли потрібна надійна анонімність і захист метаданих. Вони також мають меншу затримку та більш децентралізовану архітектуру, ніж VPN, які залежать від централізованих серверів.

Обмеження MixNets

MixNets також стикаються з кількома обмеженнями, які можуть вплинути на їх ефективність і практичність…

Затримка: процес змішування затримує повідомлення перед їх пересиланням. Хоча це важливо для запобігання атакам кореляції часу, це може вплинути на взаємодію з користувачем у програмах реального часу, які потребують взаємодії з низькою затримкою.

Проблеми з масштабованістю мережі: зі збільшенням кількості користувачів і повідомлень підтримка необхідних вузлів змішування та керування процесом стає складнішим. Масштабованість мережі може бути проблемою, особливо у великомасштабних програмах MixNets.

Накладні витрати на пропускну здатність: процес змішування збільшує розмір пакетів даних, що призводить до більшого споживання пропускної здатності, ніж прямий зв’язок. Це може викликати занепокоєння у користувачів з обмеженою пропускною здатністю або програм, які потребують ефективної передачі даних.

Незручності для користувачів: MixNets може вимагати від користувачів встановлення спеціалізованого програмного забезпечення або використання певних протоколів, що може перешкодити широкому впровадженню. Зручні інтерфейси та бездоганна інтеграція необхідні для заохочення участі користувачів.

Атаки Sybil: MixNets може бути вразливим до атак Sybil, коли зловмисник створює багато підроблених вузлів, щоб отримати вплив на мережу. Це може призвести до перенаправлення повідомлень, маніпуляцій або порушення конфіденційності.

Хоча MixNets пропонують потужний захист конфіденційності, їхні обмеження роблять їх менш зручними варіантами конфіденційності в Інтернеті. Однак кілька майбутніх технологій усувають ці обмеження. Наприклад, HOPR використовує P2P-мережу вузлів, що збільшує масштабованість нім впорядковує змішані вузли в шари, утворюючи архітектуру, яка забезпечує більшу масштабованість без шкоди для анонімності.

Чи варто використовувати MixNets?

Використовувати MixNets для покращення конфіденційності в Інтернеті чи ні, залежить від ваших конкретних потреб, вашої готовності терпіти затримку та накладні витрати на пропускну здатність, а також сумісності ваших програм.

Мікснети підходять, якщо ви особливо зацікавлені в тому, щоб залишатися анонімними, і якщо у вас є програми, які не чутливі до часу; але вони не підходять, якщо ви віддаєте перевагу зручним рішенням або використовуєте комунікаційні програми в реальному часі. У будь-якому випадку важливо ретельно оцінити переваги, обмеження та міркування, перш ніж вирішити, чи потрібні MixNets.