Security of dark net overlay networks

Abstract

I denne masteroppgaen blir det presentert en metode for å opprette desentraliserte likemannsnettverk. Ved å benytte Tor rutere på en ny måte vi kan bygge et nettverk ovenpå eksisterende infrastruktur. Systeme blir testet både i sin evne til å sende data, men også hvordan det kan kombineres med progressive rutingstrategier. Vi isolerer tunnelprotokollen ved å teste den lokalt mellom Tor routere som er i våres hende. Testen utføres også på det offentlige Tor nettverket for å verifisere funn og prøve det i den ekte verden. Sikkerhetsegenskapene til systemet blir diskutert i lyset av nettverksarkitekturen.

Systemets design resulterte i en prototype bygget oppå Tor sin rendezvouspunkt mekanisme. Dette gjorde oss i stand til å desentralisert oppkoble systemets likemenn. Designet tillater for to hopp i relékjeden mellom likemenn i nettverket. Fremtidig arbeid kan resultere i støtte for ett hopp. Dette er minimum av hva løsningen støtter, og flere hopp er ofte ønskelig og anbefalt i brukstilfeller hvor anonymitet verdsettes. Ytelsestestene avslørte en tydelig topp i vår implementasjon, når testet lokalt i optimale forhold. Resultatene fra den ekte verden divergerte ikke så mye fra denne toppen, som tyder på at vi evner å utnytte Tor ruterene på en effektiv måte. Dette kan bety at vi ved en bedre implementasjon kan oppnå enda bedre resultater som ikke begrenses av Tor nettverket.

In this master thesis we present a new way of building decentralized anonymous peer-to-peer networks. Utilizing the Tor network relays in a novel way, we are able to build our network atop of existing infrastructure. The system is tested both in its ability to transmit data between peers and how it can be combined with progressive routing strategies. We isolate our tunnel protocol by testing it locally between Tor relays we control. We also run the test on the live network to verify our initial findings and to have a real world example. Security properties of the system are discussed in light of the networks architecture.

We implement a prototype of our design on Tor rendezvous points mechanisms, allowing for a decentralized bootstrapping functionality. Our design allows for a two hop relay chain between the peers in our network. With further work this could likely be decreased to one. This is the minimum of possible relays with our system, but several relays are recommended when a strong degree of anonymity is desired. The performance tests showed a throughput maximum in our implementation when tested on local relays. However, the results from the real world did not diverge that much from the local test, showing that we are able to utilize the live Tor relays in an efficient way. We show that with a proper implementation, the network design would likely yield consistently better results.