เครือข่ายผสม

ในปี 1981 David Chaum นักเขียนวิทยาการเข้ารหัสลับได้ตีพิมพ์ "จดหมายอิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่สามารถติดตามได้ ที่อยู่ที่ส่งคืน และนามแฝงดิจิทัล" บทความนี้แนะนำสิ่งที่เขาเรียกว่า mix: เซิร์ฟเวอร์ที่รับชุดข้อความที่เข้ารหัส ถอดรหัสเลเยอร์ด้านนอก จัดลำดับใหม่ และส่งต่อไปยังฮ็อพถัดไปหรือปลายทางสุดท้าย ฝ่ายตรงข้ามที่เฝ้าดูสายเห็นข้อความ N ข้อความเข้าและข้อความ N ข้อความออกมา แต่ไม่สามารถบอกได้ว่าอินพุตใดกลายเป็นเอาต์พุตใด เว้นแต่พวกเขาจะควบคุมการผสมเอง

ซองจดหมายเข้ารหัส

ส่วนที่ชาญฉลาดคือการเข้ารหัสแบบเลเยอร์ ผู้ส่งล้อมแต่ละข้อความด้วยการเข้ารหัสแบบซ้อน: ชั้นนอกสำหรับมิกซ์แรก, ชั้นกลางสำหรับมิกซ์ที่สอง, ชั้นในสำหรับผู้รับ แต่ละมิกซ์จะลอกเลเยอร์ของตัวเองด้วยคีย์ส่วนตัว โดยเปิดเผยเฉพาะที่อยู่ของการกระโดดครั้งถัดไป ไม่มีมิกซ์เดียวที่รู้ว่าใครเป็นผู้ส่งข้อความและใครได้รับข้อความ การกำหนดเส้นทางแบบหัวหอม และ Tor สมัยใหม่สืบเชื้อสายมาจากแนวคิดนี้โดยตรง

กลยุทธ์การผสม: วิธีเอาชนะการวิเคราะห์เวลา

หากการผสมส่งต่อแต่ละข้อความทันทีที่มาถึง ผู้สังเกตการณ์สามารถเชื่อมโยงอินพุตและเอาต์พุตตามเวลา: "แพ็กเก็ตที่ป้อนเมื่อเวลา 10:00:03.142 น. แพ็กเก็ตที่มีขนาดเท่ากันเหลืออยู่ที่ 10:00:03.198 ต้องเป็นแพ็กเก็ตเดียวกัน" การเอาชนะปัญหานี้ถือเป็นปัญหาการออกแบบหลักของเครือข่ายแบบผสมผสาน กลยุทธ์แบบคลาสสิก:

• Threshold mix: รอจนกระทั่ง N ข้อความสะสม จากนั้นสับเปลี่ยนและปล่อยข้อความทั้งหมดพร้อมกัน การไม่เปิดเผยชื่ออย่างรุนแรง เวลาแฝงที่แย่มากสำหรับเวลาที่มีการรับส่งข้อมูลต่ำ
• Pool mix: ในทุกช่วงเวลาที่กำหนด สุ่มเลือกบางส่วนของข้อความที่บัฟเฟอร์เพื่อเผยแพร่ ส่วนที่เหลือยังคงอยู่สำหรับรอบถัดไป
• Stop-and-go (SG) mix: แต่ละข้อความมีความล่าช้าต่อการผสมที่ระบุโดยผู้ส่ง ดังนั้นการกำหนดเส้นทางเองจะเข้ารหัสการกระจายตัวของเวลา
• การผสมเวลาต่อเนื่อง: แต่ละข้อความจะเก็บไว้สำหรับการกระจายความล่าช้าแบบเอ็กซ์โปเนนเชียล ทำให้ราบรื่น การกระจายตัวโดยไม่มีแบทช์จำนวนมาก

Tor ทำ not ใช้การผสมอย่างชัดเจน - เป็นเราเตอร์หัวหอม low-latency ซึ่งทำให้การท่องเว็บใช้งานได้ แต่ทำให้เครือข่ายเสี่ยงต่อฝ่ายตรงข้ามเชิงรับทั่วโลกที่สามารถเชื่อมโยงกระแสที่ปลายทั้งสองด้าน เครือข่ายแบบผสมผสานยอมรับเวลาแฝงเพื่อเอาชนะฝ่ายตรงข้ามอย่างแน่นอน

ครอบคลุมการรับส่งข้อมูล

หากมีคนเพียงสิบคนใช้เครือข่ายแบบผสมผสาน การรวมข้อความสิบข้อความเข้าด้วยกันจะบอกฝ่ายตรงข้ามเพียงเล็กน้อย — พวกเขารู้อยู่แล้วว่าใครคือผู้เข้าร่วม เครือข่ายแบบผสมจึงอาศัย cover Traffic (หรือที่เรียกว่าการรับส่งข้อมูลแบบหลอกหรือแบบแกลบ): ผู้ใช้และเครือข่ายแบบผสมเองส่งข้อความที่ไร้ประโยชน์ซึ่งแยกไม่ออกจากข้อความจริง ดังนั้นแบทช์จึงเต็มอยู่เสมอและชุดการไม่เปิดเผยตัวตนจะมีขนาดใหญ่เสมอ ปริมาณการใช้งานที่ครอบคลุมนั้นมีแบนด์วิดท์ที่แพง ซึ่งเป็นเหตุผลหนึ่งที่เครื่องมือไม่เปิดเผยตัวตนของผู้บริโภคหลีกเลี่ยงมัน

จาก Chaum ไปจนถึง Mixmaster ไปจนถึง Nym

เครือข่ายมิกซ์ที่ใช้งานครั้งแรกคือ Cypherpunks anonymous remailer ในปี 1992 เพิ่ม Mixmaster (1995) ชิ้นข้อความขนาดคงที่ที่แก้ไขข้อผิดพลาดในการส่งต่อ Mixminion (2002) เพิ่มไดเร็กทอรีเซิร์ฟเวอร์ การเข้ารหัสลิงก์ และบล็อกการตอบกลับแบบใช้ครั้งเดียวที่ซับซ้อน ระบบเหล่านี้เป็นระบบอีเมลเท่านั้น มีความหน่วงสูง ไม่เปิดเผยตัวตนสูง เฉพาะกลุ่ม

โปรเจ็กต์เครือข่ายแบบผสมผสานสมัยใหม่ฟื้นการออกแบบสำหรับการรับส่งข้อมูลทั่วไป Nym ใช้รูปแบบแพ็กเก็ต Sphinx และกลยุทธ์การผสม Loopix พร้อมการรับส่งข้อมูลที่ครอบคลุมเพื่อปิดบังการรับส่งข้อมูล TCP โดยพลการ HOPR ใช้แนวทางที่คล้ายกันซึ่งได้รับแรงจูงใจจากการชำระเงินแบบบล็อคเชน I2P (ดูบทความ I2P ของเรา ) มีความใกล้เคียงกับการกำหนดเส้นทางหัวหอมมากกว่าการผสม แต่มีบรรพบุรุษร่วมกันในการเข้ารหัสแบบเลเยอร์ เครือข่าย

Mix เทียบกับ Tor

ข้อเสียเปรียบโดยสิ้นเชิง Tor: เวลาแฝงหลายร้อยมิลลิวินาที ใช้งานได้สำหรับการท่องเว็บ เสี่ยงต่อความสัมพันธ์ของการรับส่งข้อมูล เครือข่ายผสม: เวลาแฝงตั้งแต่วินาทีถึงนาที ใช้งานไม่ได้สำหรับการสื่อสารสด ทนทานต่อผู้สังเกตการณ์ทั่วโลก เมื่อความสามารถในการเฝ้าระวังเติบโตขึ้น ความล่าช้าเทียบกับการไม่เปิดเผยตัวตนอาจต้องหันไปทางอื่นสำหรับผู้ใช้ที่มีความเสี่ยงสูงสุด ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมเครือข่ายแบบผสมจึงได้รับการดูแลครั้งที่สองหลังจากการนิ่งเฉยมานานหลายทศวรรษ