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Mix-Net Filipe Nunes Ribeiro

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Apresentação em tema: "Mix-Net Filipe Nunes Ribeiro"— Transcrição da apresentação:

1 Mix-Net Filipe Nunes Ribeiro

2 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Agenda Introdução Mix-Nets BABEL Onion Routing Web-Mixes Anonimato em redes Ad Hoc Crowds Conclusões Bibliografia

3 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Introdução Anonimato Agressores Ataques Passivos Eavesdropping Análise de Tráfego Ataques Ativos

4 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Mix-Net:Definição [Berthold, Federrath & Kohntopp, 2000] Primeiro sistema próximo de ser perfeito descrito na literatura. Pfitzmann & Hansen, 2005] Mecanismo para obter anonimato de envio e relações de anonimato.

5 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Definição – Segundo [Chaum, 81] Uma técnica baseada na criptografia de chave pública que permite um sistema de esconder com quem um participante comunica tanto quanto o conteúdo da comunicação – apesar de um sistema de telecomunicação inseguro como base de comunicação

6 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Criptografia de Chave Pública Fonte: [Wikipedia, 2007]

7 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Criptografia de Chave Pública Fonte: [Wikipedia, 2007]

8 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Notação K Chave Pública Inv (K) Chave Privada M Mensagem K (M) M criptografado com a chave pública Problema: Se K (Y) = K (X) então X = Y Solução: K (R, M)

9 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo K1 (R1, Ka (R0, M), A ) Ka (R0, M), A D C B A D` C` B` A` Arquitetura – Um Mix

10 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Arquitetura – Mixes em Cascata Ka (R0, M), A D C B A D` C` B` A` … Kn( Rn, K ( R,..., K1( R1, Ka( R0, M ), A )...)) K ( R,..., K1( R1, Ka( R0, M ), A )...)

11 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Funções do Mix Esconder a correspondência entre os itens da sua interface de entrada e os itens da interface de saída. Não processar nenhum item mais de uma vez. Armazenar mensagens até que um número definido de mensagens tenha sido recebido. Alterar a ordem de saída das mensagens chegadas (Mix).

12 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Outra perspectiva do Mix – Lotes de Mensagens D C B A D` C` B` A` Mensagens ordenadas lexograficamente

13 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Como Responder? K1 (R1, Ka (R0, M), Y) Ka (R0, M), Y D C B X D` C` B` Y ?

14 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo E para responder uma mensagem? Endereço de Retorno Não pode ser rastreado. O remetente deve continuar anônimo para o destinatário O remetente deve enviar o endereço de retorno não rastreável e uma chave pública para o destinatário junto à mensagem.

15 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Endereço de Retorno – 1 Mix Endereço de Retorno não rastreável K1(R1,Ax) Chave pública de X Kx Enviado juntamente com a mensagem M de X para Y

16 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Endereço de Retorno – 1 Mix Ax, R1( Kx( R0, M ))K1( R1, Ax ), Kx( R0, M ) D C B X D` C` B` Y

17 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Endereço de Retorno – Vários Mixes Endereço de Retorno não rastreável K1( R1, K2( R2,..., K ( R, Kn( Rn, Ax ))...)), Kx( R0, M ) Chave pública de X Kx Enviado juntamente com a mensagem M de X para Y

18 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Arquitetura – Mixes em Cascata Ax, Rn( R... R2( R1( Kx( R0, M )))...) D C B A D` C` B` A` … K2( R2,..., K ( R, Kn( Rn, Ax ))...), R1( Kx( R0, M )) K1( R1,..., K ( R, Kn( Rn, Ax ))...), Kx( R0, M )

19 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Pseudônimo Digital Um pseudônimo Digital é uma chave pública usada para verificar assinaturas feitas pelo anônimo mantenedor da chave privada correspondente. Os usuários do serviço registram seus pseudônimos Lista de pseudônimos deve ser mantida.

20 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Pseudônimo Digital – 1º Passo Cliente registra pseudônimo (utilizando correspondência não rastreável p. ex). K1(R1, K)

21 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Pseudônimo Digital – 2º Passo Uma autoridade irá armazenar os pseudônimos. P. ex: [G,H,I,J,K,L,]

22 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Pseudônimo Digital – 3º Passo O Cliente submete a mensagem com a requisição do serviço. K1( R1, K, Inv(K)( C, V ))

23 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Pseudônimo Digital – 4º Passo A autoridade verifica se o cliente está cadastrado e não é uma falsificação. K1( R1, K, Inv(K)( C, V )) K está na lista [G,H,I,J,K,L,] K realmente é a chave pública de Inv(K)

24 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Utilizações do Pseudônimo Digital Votação anônima Relação com pseudônimos entre uma empresa e clientes.

25 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Sistemas de de Propósito Geral Exigir que cada mensagem passe por uma cascata. Mensagens podem ser muito grandes e talvez necessitem ser quebradas.

26 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Sistemas de de Propósito Geral Problema: Passar por todos os mixes pode se tornar impraticável caso existam muitos. Solução: É possível selecionar uma seqüência de mixes pelos quais a mensagem irá passar.

27 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Sistemas de de Propósito Geral Problema: É necessário esconder o número de mensagens enviadas e recebidas. Solução: Todos os participantes mandam o mesmo número de mensagens por lote(Podem ser enviadas mensagens sem conteúdo útil). Todos os receptores buscam no lote de saída as mensagens pertencentes a ele.

28 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Sistemas de de Propósito Geral Problema: Custos podem ser tornar elevados para alguns participantes. Solução: Permite as correspondências serem endereçadas a subconjuntos de participantes como redes locais.

29 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Sistemas de de Propósito Geral Mix com novas características: Permite uma seqüência de mixes ser selecionada para cada mensagem Esconde o número e a identidade dos mixes pelo qual a mensagem irá passar Permite descobrir um mix que não encaminhou os itens corretamente. Não faz distinção entre correspondência normal e aquela enviada pelo endereço de retorno não rastreável. Cada item é composto por blocos de tamanho fixo.

30 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Mix-Net Anonimato 100% garantido? Se um dentre todos os mixes for seguro então o anonimato será preservado

31 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo BABEL – Remetente de Correio Eletrônico Anônimo Remetente de anônimo Baseado nos Mixes de [Chaum, 1981] Utilização de Vários Mixes Caminho de Retorno

32 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo BABEL – Propriedades desejadas 1 – Qualquer que está apto a mandar e- mail deve estar apto a fazer isso anonimamente. 2 – Deve ser impossível (ou, no mínimo, computacionalmente difícil) determinar a origem de um anônimo.

33 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo BABEL – Propriedades desejadas 3 – O receptor de um anônimo pode responder ao remetente, que permanece anônimo. Além disso, receptores podem responder com múltiplas mensagens. 4 – O anonimato das extremidades deve ser preservado mesmo se um número de entidades conspira contra.

34 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo BABEL – Propriedades desejadas 5 – A estrutura de entrega de s deve ser resistente a ataques passivos e ativos. 6 – O remetente de um anônimo pode obter confirmação que sua mensagem foi corretamente processada. 7 – s anônimos não devem sobrecarregar a estrutura global de .

35 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo BABEL – Ataques Passivos MIX Eve AliceBob Fonte: [Gükü & Tsudik, 1996] Ataque de codificação de mensagem Timing attack

36 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo BABEL – Ataques Ativos – Isolate & Identify D C B - Agressor A D` C` B` A` Verificar endereço do remetente

37 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo BABEL – Ataques Ativos – Message Replay (Parte1) D C B - Agressor A D` C` B` A` B copia a mensagem enviada por A

38 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo BABEL – Ataques Ativos – Message Replay (Parte2) D C B - Agressor A D` C` B` A` B envia uma cópia da mensagem e descobre para onde ela foi enviada

39 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo BABEL – Ataques Ativos – Message Replay Solução O Mix não deve permitir cópias No caso do Caminho de Retorno podem haver itens repetidos Inter-Mix Detours

40 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Alguns Problemas desta arquitetura Não Interessantes para aplicações de tempo-real já que o atraso pode ser elevado.

41 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Onion Routing - Definição Onion Routing é uma infra-estrutura para comunicação privada sobre uma rede pública. Ele permite conexões anônimas que são fortemente resistentes a análise de tráfego e observadores indesejados (eavesdropping) [Reed et. Al,].

42 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Onion Routing - Características Bidirecional Pode-se utilizar uma conexão de socket comum. Baseado em Mixes. Elimina o problema de atraso (latência).

43 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Onion Routing - Implementação Conexão com a máquina destino é feita a partir da conexão com uma seqüência de outras máquinas chamadas roteadores Onion. Os roteadores Onion estão conectados por conexões de sockets permanentes.

44 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Onion Routing - Implementação A conexão tem 3 fases: Estabelecimento da conexão Troca de dados Finalização da Conexão É utilizada criptografia assimétrica apenas na 1ª fase. Depois é utilizada criptografia simétrica.

45 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Onion Routing - Arquitetura

46 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Onion Routing – Aplicações Virtual Private Networks Navegar na Web Remote login Chat Anônimo

47 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Onion Routing - Problemas Sujeito a Timing Atack

48 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Web-Mixes [Berthold,Federrath & Kopsell, 2000] Acesso à Internet em tempo-real. Três partes lógicas: JAP (Java Anon Proxy) Mixes Cache-Proxy

49 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Web Mixes - Arquitetura

50 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Web Mixes: Novos Aspectos Chop-and-Slice Sistema de autenticação baseada em tíquetes

51 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Protocolo de roteamento para redes Ad Hoc [Araújo, 2005] ANSDR – Anonymous Dinamic Source Routing Baseado no DSR (Dynamic Source Routing) – Protocolo bastante difundido para Redes Ad Hoc. Utilização de Mixes.

52 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo ANSDR – Protocolo S deseja se comunicar com T S não sabe a rota Envia um pacote do tipo mix request em difusão Os nodos mix responderão com um mix reply mix request e mix reply são criptografadas

53 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo ANSDR – Protocolo

54 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo ANSDR – Protocolo Ao receber um mix reply S monta um pacote route request com o endereço de T. O Mix que recebeu o route request verifica se está próximo de T. Enquanto não for vizinho envia um route request para o mix vizinho Quando o Mix for vizinho de T ele encripta a mensagem com a chave pública de T e envia a mensagem por difusão.

55 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo ANSDR – Protocolo

56 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo ANSDR – Protocolo T monta um pacote route reply com o endereço destino que irá seguir o caminho de volta até chegar a S, estabelecendo o caminho anônimo.

57 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo ANSDR – Protocolo Caso haja uma quebra do enlace, o mix deve enviar um pacote route error para seu nó antecessor (nó do qual recebeu o route request)até alcançar a fonte.

58 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Crowds Fonte: [Reiten & Rubin, 1999]

59 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Conclusões

60 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Referências Araújo, A. M., "ANSDR – Protocolo de Roteamento Anônimo para redes Ad Hoc", Tese como pré-requisito para a obtenção do grau de mestre em Engenharia Elétrica, COPPE/UFRJ, Berthold,O., Federrath, H. and Kopsell, S. Web MIXes: A System for Anonymous and Unobservable Internet Access. In Proceedings of the Workshop on Design Issues in Anonymity and Unobservability, pages , Berkeley, CA, USA, July Berthold,O., Federrath, and Kohntopp, M. "Project `Anonymity and unobservability in the Internet'," in Computers Freedom and Privacy Conference 2000 (CFP 2000) Workshop on Freedom and Privacy by Design (to appear).

61 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Referências Chaum, D., "Untraceable Electronic Mail, Return Addresses, and Digital Pseudonyms", Communications of the ACM, 24 (2). 1981, pp , Goldschlag, D., Reed, M., and Syverson, P. Onion routing for anonymous and private internet connections. Communications of the ACM, 42(2):39--41, Gülcu, C., Tsudik, G., "Mixing with Babel", Proceedings of the IEEE Symposium on Network and Distributed System Security, 1996.

62 Tópicos em Sistemas Distribuídos e Redes: Privacidade e PersonalizaçãoProf. Zorzo Referências Reiter, M., Rubin, A., "Anonymous Web Transactions with Crowds", Communications of the ACM, Vol.42, No.2, February 1999, pp Syverson, P., Goldschlag, D., Reed, M., "Anonymous Connections and Onion Routing", Proceedings of the 1997 Symposium on Security and Privacy, Oakland, 1997, routing/OAKLAND_97.ps, router.net/Publications.html routing/OAKLAND_97.pshttp://www.onion- router.net/Publications.html


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