Vor wenigen Tagen präsentierten Forscher der Universität Waterloo und des U.S. Naval Research Laboratory die Ergebnisse der Entwicklung eines Tor-Netzwerksimulators , der hinsichtlich der Anzahl der Knoten und Benutzer mit dem Haupt-Tor-Netzwerk vergleichbar ist und Experimente ermöglicht, die realen Bedingungen nahekommen.
Das im Rahmen des Experiments entwickelte Toolkit und die Netzwerkmodellierungsmethodik ermöglichten es, den Betrieb eines Netzwerks von 6489 Tor-Knoten auf einem Computer mit 4 TB RAM zu simulieren, an den gleichzeitig 792 virtuelle Benutzer angeschlossen sind.
Es sei darauf hingewiesen, dass dies die erste groß angelegte Simulation des Tor-Netzwerks ist, deren Knotenzahl der des realen Netzwerks entspricht (das operative Tor-Netzwerk hat rund 6 Knoten und 2 Millionen verbundene Benutzer).
Eine vollständige Simulation des Tor-Netzwerks ist im Hinblick auf die Erkennung von Engpässen, die Modellierung des Angriffsverhaltens, das Testen neuer Optimierungstechniken unter realen Bedingungen und den Nachweis sicherheitsbezogener Konzepte von Interesse.
Mithilfe eines umfassenden Simulators können die Tor-Entwickler von der Praxis abrücken, Experimente im Hauptnetzwerk oder auf einzelnen Funktionsknoten durchzuführen. Dies birgt zusätzliche Risiken für die Privatsphäre der Nutzer und schließt Fehler nicht aus. Beispielsweise wird Tor voraussichtlich in den kommenden Monaten ein neues Protokoll zur Staukontrolle einführen. Die Simulation ermöglicht es ihnen, dessen Funktionsweise vor dem Einsatz im realen Netzwerk eingehend zu untersuchen.
Zusätzlich zur Vermeidung von Beeinträchtigungen der Vertraulichkeit und Zuverlässigkeit des Haupt-Tor-Netzwerks durch Experimente ermöglicht die Existenz separater Testnetzwerke das schnelle Testen und Debuggen neuen Codes während der Entwicklung, die sofortige Implementierung von Änderungen für alle Knoten und Benutzer ohne Wartezeit auf den Abschluss langwieriger Zwischenimplementierungen sowie die schnellere Erstellung und Ausführung von Prototypen bei der Umsetzung neuer Ideen.
Es wird an der Verbesserung des Toolkits gearbeitet, das laut den Entwicklern den Ressourcenverbrauch um das Zehnfache reduzieren und es ermöglichen wird, den Betrieb von Netzwerken, die das reale Netzwerk überschreiten, auf demselben Computer zu simulieren, was zur Identifizierung möglicher Probleme erforderlich sein kann . mit Tor-Skalierung. Im Laufe der Arbeiten wurden auch mehrere neue Netzwerkmodellierungsmethoden geschaffen, die es ermöglichen, die Änderung des Netzwerkzustands über die Zeit vorherzusagen und Hintergrundverkehrsgeneratoren zur Simulation der Benutzeraktivität zu verwenden.
Die Forscher untersuchten auch den Zusammenhang zwischen der Größe des simulierten Netzwerks und der Zuverlässigkeit der Übertragung der experimentellen Ergebnisse auf das reale Netzwerk. Während der Entwicklung von Tor werden Änderungen und Optimierungen zunächst an kleinen Testnetzwerken erprobt, die deutlich weniger Knoten und Nutzer als ein reales Netzwerk umfassen.
Es wurde festgestellt, dass die statistischen Fehler der in kleinen Simulationen erhaltenen Vorhersagen durch wiederholte Wiederholung unabhängiger Experimente mit unterschiedlichen Ausgangsdatensätzen kompensiert werden können, während je größer das simulierte Netzwerk ist, desto weniger Wiederholungstests sind erforderlich, um statistisch signifikante Schlussfolgerungen zu erhalten.
Um das Tor-Netzwerk zu modellieren und zu simulieren, entwickeln Forscher mehrere Open-Source-Projekte, die unter der BSD-Lizenz vertrieben werden:
- Schatten: Ein universeller Netzwerksimulator, mit dem Sie echten Netzwerkanwendungscode ausführen können, um den Betrieb verteilter Systeme mit Tausenden von Netzwerkprozessen nachzubilden. Systeme zu simulieren, die auf realen, unveränderten Anwendungen basieren.
- Tornettools: eine Reihe von Tools zum Generieren realistischer Modelle des Tor-Netzwerks, die in der Shadow-Umgebung ausgeführt werden können, sowie zum Ausführen und Anpassen des Simulationsprozesses, Sammeln und Visualisieren der Ergebnisse. Metriken, die die Leistung des tatsächlichen Tor-Netzwerks widerspiegeln, können als Vorlagen für die Netzwerkgenerierung verwendet werden.
- TGen: Generator von Verkehrsströmen auf der Grundlage der vom Benutzer festgelegten Parameter (Größe, Verzögerungen, Anzahl der Ströme usw.). Traffic-Shaping-Schemata können basierend auf speziellen Szenarien im GraphML-Format und unter Verwendung von probabilistischen Markov-Modellen für die Verteilung von TCP-Streams und -Paketen erstellt werden.
- Zwiebelspur: eine Reihe von Tools zum Überwachen von Leistung und Ereignissen in einem simulierten Tor-Netzwerk sowie zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Informationen über die Bildung von Ketten von Tor-Knoten und die Verknüpfung von Verkehrsströmen mit ihnen.
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