淺析洋蔥加密技術(shù)

引言：網(wǎng)絡(luò)洋蔥加密技術(shù)是一種新型的加密技術(shù)，“洋蔥”這個名字指的是洋蔥路由器，利用Tor匿名技術(shù)實現(xiàn)。通過Tor網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行指定匿名的隱藏服務(wù)，最后可達到數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康牡亍Ｊ褂眠@樣一個系統(tǒng)的目的是使信息提供者和訪問信息的人更難以跟蹤，無論是通過一個中間的網(wǎng)絡(luò)主機，或由一個局外人來做。

洋蔥加密技術(shù)是一種新型的加密技術(shù)，“洋蔥”指的是洋蔥路由器，利用Tor匿名技術(shù)實現(xiàn)。通過Tor網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行指定匿名的隱藏服務(wù)，最后可達到數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康牡?。洋蔥加密的地址并非實際的域名服務(wù)器名稱，洋蔥TLD也不是互聯(lián)網(wǎng)的根域名，但通過適當?shù)匕惭b代理軟件，通過Tor網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器發(fā)送請求，網(wǎng)絡(luò)程序如Web瀏覽器可以訪問網(wǎng)站。使用這樣一個系統(tǒng)的目的是使信息提供者和訪問信息的人更難以跟蹤。

密碼格式

在洋蔥TLD中的地址通常是不透明且不易記憶的，它把由16個字符組成的字母和6個十進制數(shù)字通過哈希算法，利用公共密鑰的生成方法自動生成，從而配置隱藏服務(wù)。其哈希值可由任何字母、從2到7的十進制的數(shù)字構(gòu)成，表示一個80比特的值。利用洋蔥加密技術(shù)來生成大量的密鑰對，通過計算找到理想的URL。

洋蔥網(wǎng)關(guān)

洋蔥路由器進入像“tor2web”的Tor網(wǎng)絡(luò)后，允許從非Tor瀏覽器和使用Tor網(wǎng)絡(luò)未知的搜索引擎訪問隱藏的服務(wù)。通過使用一個網(wǎng)關(guān)，用戶放棄自己的匿名性且信任網(wǎng)關(guān)提供正確的內(nèi)容。網(wǎng)關(guān)和隱藏服務(wù)都可以對瀏覽器進行指紋識別并訪問用戶的IP地址數(shù)據(jù)。一些使用洋蔥路由器的服務(wù)器，其緩存技術(shù)可提供比官方版的Tor瀏覽器更好的頁面加載。

創(chuàng)建和發(fā)送方法

為創(chuàng)建一個洋蔥路由器并使其發(fā)送信息，發(fā)送人從一個“目錄節(jié)點”提供的列表中選擇一組節(jié)點。所選擇的節(jié)點被聯(lián)成一條路徑，稱為“鏈”或“電路”，通過它發(fā)送消息。為保持發(fā)送者的匿名性，“鏈”中無法判斷節(jié)點是否是最早的發(fā)送消息的人，或中間節(jié)點本身。同樣，在“鏈”中沒有節(jié)點能夠識別在“鏈”中還有多少其他節(jié)點，只有最后的節(jié)點在退出節(jié)點時能夠確定自己在鏈中的位置。發(fā)送人利用非對稱密鑰加密，從目錄節(jié)點獲得一個公共密鑰，然后發(fā)送一個加密的消息到第一個（“入口”）節(jié)點，建立一個連接和一個共享的密鑰（“會話密鑰”）。利用已建立的加密鏈接到入口節(jié)點，發(fā)送人可以利用加密通過第一個節(jié)點傳遞一個消息到鏈中的第二個節(jié)點，只有第二個節(jié)點可以解密。當?shù)诙€節(jié)點接收到消息時就與第一個節(jié)點建立了一個連接。雖然發(fā)送人從這擴展了加密的鏈接，但第二個節(jié)點不能確定第一個節(jié)點是否是發(fā)送人，或只是在鏈中的另一個節(jié)點。發(fā)起人可以通過第一節(jié)點到第二節(jié)點，然后發(fā)送一個消息到第三個節(jié)點，只有第三個節(jié)點能夠解密它。第三個節(jié)點與第二個節(jié)點建立連接，只有通過第二個節(jié)點，發(fā)送人與第三個節(jié)點建立鏈接。這個過程可以重復建立更長的鏈，但通常是有限的，以保持性能。當所有的鏈接建立完成，發(fā)送人可以在互聯(lián)網(wǎng)上匿名發(fā)送數(shù)據(jù)。

弊端

典型的互聯(lián)網(wǎng)連接不是匿名的原因之一是互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商提供跟蹤和記錄計算機之間的連接的功能。例如，當一個人訪問一個特定的網(wǎng)站，數(shù)據(jù)本身可能是通過密碼，電子郵件等連接如HTTPS之類，同時有一個連接記錄。洋蔥路由的創(chuàng)建掩蓋了兩臺電腦的明顯的直接連接，從而無法看到一個連接路徑，但仍然存在電腦之間連接的記錄。流量分析者搜索發(fā)送人的連接的記錄，并通過試圖匹配時間和數(shù)據(jù)傳輸來判斷一個潛在的發(fā)送者和接收者。例如，一個分析者可能會看到花了三秒的時間，有51字節(jié)的數(shù)據(jù)傳送到一個未知的計算機，之前已有不同的未知計算機傳送轉(zhuǎn)移51字節(jié)的數(shù)據(jù)到一個特定的網(wǎng)站。當發(fā)生鏈周期性重建時，通過分析包括節(jié)點失效或離開網(wǎng)絡(luò)的時間和妥協(xié)節(jié)點即可跟蹤會話。

一個經(jīng)洋蔥加密技術(shù)處理過的服務(wù)器對被動攻擊是有效的，它只能觀察網(wǎng)絡(luò)流量。但它對付主動攻擊將會遇到困難，因為它們可以利用自己的代碼進入到它們想要進入的服務(wù)器。這對匿名網(wǎng)絡(luò)來說并非不可能。例如，一個黑客已經(jīng)利用主動攻擊得到的路由器的最終目的地的一個特定的消息，它完全可以去掉其他接收的信息直接到達目的地，且不按照原來洋蔥加密設(shè)定的路線。

對洋蔥加密技術(shù)的改進

今年七月，研究人員提出一個新的匿名網(wǎng)絡(luò)機制，提供強大的安全保障且比以前的匿名網(wǎng)絡(luò)的帶寬使用更有效。像許多其他匿名系統(tǒng)，該系統(tǒng)也采用一種稱為洋蔥加密的技術(shù)。該系統(tǒng)的核心是一個系列的稱為Mixnet的服務(wù)器。每個服務(wù)器收到信息后會對按時間順序進入該服務(wù)器信息的順序進行修改，然后，再把它們傳遞到下一個。例如，按時間順序進入第一個服務(wù)器信息的順序是A、B、C，服務(wù)器將給它們的順序改變，例如改成C、B、A的順序，然后再把它們發(fā)送給第二服務(wù)器，如法炮制，第二個服務(wù)器會這樣將它們發(fā)送到第三個服務(wù)器，以此類推。這樣，直到黑客跟蹤到最后一個服務(wù)器，黑客都不知道跟蹤的消息是哪一個。為了阻止消息被篡改，該系統(tǒng)使用的技術(shù)稱為可驗證的改變順序。在利用洋蔥加密技術(shù)的同時，它采用認證加密的方式以保證發(fā)送方和接收方是正確的，但它要求發(fā)送者和接收者共享一個私有密鑰。因此可驗證的改變順序會建立安全連接，讓每個用戶和每個Mixnet服務(wù)器使用同一個密鑰，然后對使用通信會話的其余部分的進行身份認證加密。而且這種系統(tǒng)的速度快。在實驗中，研究人員設(shè)計的系統(tǒng)只需要十分之一的時間即能完成現(xiàn)有系統(tǒng)來傳輸匿名用戶所需的一個大文件。