Seminar The Protocols that Run the Internet

Transkript

1 Seminar The Protocols that Run the Internet Internet Security - Anonymous Connections: Onion Routing

2 Inhalte Einleitung Funktionsweise von Onion Routing Fazit 2

3 Warum Onion Routing Onion Routing entstand aus der Nachfrage nach: Anonymen, nicht abhörbaren, echtzeitnahen, anwendungsunabhängigen Verbindungen. Der Datenverkehr, der bei diesen Verbindungen entsteht, sollte nicht analysierbar sein. 3

4 Geschichte Onion Routing wurde in einem Forschungsprojekt des US-Verteidigungsministeriums entwickelt (gesponsert durch DARPA). Beteiligte Personen waren: M.G. Reed, P.F. Syverson, D.M. Goldschlag Lauffähiger Prototyp wurde vom Netz genommen. Am eingereicht, am wurde der US-Navy das Patent 6,266,704 für Onion Routing bewilligt. 4

5 Funktionsweise von Onion Routing Onion Routing ist eine flexible Infrastruktur für anonyme Kommunikation über öffentliche Netze erlaubt. 5

6 Eigenschaften Kann auf beliebigen verbindungsbasierten Diensten (Socket Connections) aufsetzen (TCP/IP oder ATM AAL5, hier TCP/IP). Die Daten müssen nur unverändert und in der richtigen Reihenfolge das Ziel erreichen. Bidirektional und echtzeitnah Proxy-fähige Software muss nicht angepasst werden 6

7 Onion Router Ein Onion Routing -Netz besteht aus mehreren Computern (genannt Onion Router ), die über eine ständige, verschlüsselte und multiplexed Verbindung zueinander verfügen. 7

8 Onion Router Jeder der Onion Router hat eine Liste mit ihm bekannten OR. Sie tauschen immer Datenpakete aus auch wenn keine Dienste benötigt werden ( dummy traffic ) 8

9 Anstatt die Verbindung zwischen zwei Computern direkt herzustellen wird sie über eine Sequenz von Onion-Routern aufgebaut. initiator responder 9

10 Soll der Initiator anonym gegenüber dem Antworter sein, so müssen zusätzlich noch die Informationen entfernt werden, die auf den Initator rückschließen lassen. Remove privacyinformation 10

11 Eine auf dem Initiator-Rechner laufende Anwendungs-Proxy-Software verarbeitet die Anfragen und wandelt sie, in eine von dem Onion- Netz verarbeitbare Form, um. generic format 11

12 Diese Anfrage wird an den Onion-Proxy weitergeleitet. Ihm ist eine gewisse Anzahl von Onion Routern bekannt. Er sucht sich aus dieser Liste eine Route durch das Onion-Netz. generic format 12

13 Diese Anfrage wird an den Onion-Proxy weitergeleitet. Ihm ist eine gewisse Anzahl von Onion Routern bekannt. Er sucht sich aus dieser Liste eine Route durch das Onion-Netz. generic format 13

14 Nach Kenntnis der beteiligten Onion Router wird durch den Onion-Proxy eine sog. Onion erzeugt. Jede Schicht ist einem bestimmten Onion-Router gewidmet. Diese kann nur mit seinem Schlüssel entfernt werden. 14

15 Zwiebel-Schale In der Schale ist die Verfallszeit, der Nachfahre und ein KeySeed (für die darunter liegende Schale) gespeichert. Der Key Seed enthält Daten, die zur Erzeugung von Schlüsseln für die spätere Kommunikation genutzt werden. X exp_time, Y, Key Seed x Y exp_time, NULL, Key Seed y 15

16 Nun wird die Onion an die Schnittstelle (genannt Entry Funnel ) zum ersten Onion Router überreicht. Von nun an behandelt der OR das Paket so, als würde es von einem anderen OR kommen. entry funnel 16

17 Der OR entfernt nun die Schale mit Hilfe seines Schlüssels und das Ergebnis wird an das in der Schale enthaltenen Ziel weitergeleitet. 17

18 Die Onion wird solange geschält und weitergereicht bis der in der Schale als Nachfolger eingetragene Wert Null ist. exit funnel 18

19 Die Onion wird solange geschält und weitergereicht bis der in der Schale als Nachfolger eingetragene Wert Null ist. exit funnel 19

20 Die Onion wird solange geschält und weitergereicht bis der in der Schale als Nachfolger eingetragene Wert Null ist. exit funnel 20

21 Wenn der Wert nun Null angenommen hat wird das Paket nicht an einen weiteren Onion Router weitergeleitet, sondern an seinen Exit Funnel. exit funnel 21

22 Die Aufgabe des Exit Funnels ist nun die Daten an den Antworter weiterzuleiten. Nach Bearbeitung der Aufgabe wird noch ein Status- Code an den Initiator übermittelt. 22

23 Wenn nun Daten wieder zurück an den Initiator geschickt werden sollen geschieht das gleiche Prozedere in umgekehrter Reihenfolge. 23

24 Der Overhead der bei 5 beteiligten Onion-Routern entsteht liegt bei 500ms; er ist primär den kryptographischen Maßnahmen zuzuschreiben. (Onion Router bestanden aus Sun Ultra2 2170, 2* 167MHz, 256MB RAM) 24

25 Fazit Eine solche Kommunikation ist sehr resistent gegen Abhörmaßnahmen oder Analyse des Verkehrs sowohl von Außen als auch von Innen: Kommunikation ist verschlüsselt Jeder Hop kennt nur seinen Vor- und Nachfahren Daten ändern sich in jedem Hop Verfallszeit der Onions Quelle und Ziel der Verbindung nur dem Netz zwischen Initiator und Onion-Proxy bekannt 25

26 Fazit Dummy Traffic sinnlos bei niedriger Nutzungsrate nur sicher wenn Onion Router von verschiedenen vertrauenswürdigen Institutionen gestellt werden Onion-Proxy muß vertraut werden Onion-Proxy am besten auf eigenem Rechner oder Firmen-Firewall 26

27 Fazit Statische Verkehrsanalyse nur verhinderbar, wenn auf lokalem Onion Router auch fremder Verkehr abgewickelt werden kann Schlüssellänge nicht ausreichend (DES 56bit) 27

28 Fazit Nach Ansicht vieler Sicherheitsexperten derzeit einzig akzeptable Methode für anonymen Datenaustausch 28

29 Ende Vielen Dank 29