Routing for a dark net overlay network

Abstract

Desentraliserte "peer-to-peer" - nettverk har utfordringer med å rute trafikk effektivt og nettverksstabilitet. Å sikre effektivitet og stabilitet i nettverket når man bruker Tor for anonymitet, utgjør ytterligere utfordringer. Denne masteroppgaven presenterer en ruting- og tilkoblingskontrollprotokoll for et overleggsnettverk bygget på Tor-anonymitetsnettverket. Målet med protokollen er å sikre effektivitet, stabilitet med Tor-nettverkets begrensninger.

Oppgaven bygger på tidligere arbeid som bruker Tor treffpunkt for å koble sammen noder i et overleggsnettverk. Den utvider dette arbeidet for å teste og evaluere en foreslått ruting- og tilkoblingskontrollprotokoll. En prototype er bygget for å evaluere protokollens ytelse og effektivitet. Prototypen testes deretter med Tor-nettverket for å simulere et "peer-to-peer"-nettverk. Prototypen bruker målinger av latens mellom noder for å ta rutingbeslutninger. En protokoll for dynamisk tilkobling mellom noder er testet for å sikre nettverksstabilitet. En sikkerhetsfunksjon er å få noder til å gjenopprette forbindelser gjennom nye ruter for å vanskeliggjøre trafikkanalyse.

Testresultatene viser at protokollen klarer i snitt å velge den mest effektive ruten mellom noder. Protokollen klarer også å gjenopprette noder fra tilfeldig utfall av linker, og gir nettverksresiliens mot feil, eller såkalt churn. Utfordringer og mulige forbedringer av designet for å håndtere skalerbarhet og sikkerhet diskuteres. Funnene bidrar til feltet overleggsnettverksdesign ved å teste en protokoll som sikrer effektivitet, stabilitet og pålitelig drift av overleggsnettverk i sammenheng med Tor.

Decentralized peer-to-peer networks present challenges in ensuring routing efficiency and network stability. Ensuring efficiency and stability in overlay networks when using Tor for anonymity poses additional challenges. This master thesis presents a routing and connection control protocol for an overlay network built on the Tor anonymity network. The goal of the protocol is to ensure efficiency, stability, and resilience with the Tor network's constraints.

The thesis builds on earlier work that utilizes Tor rendezvous points for connecting peers in an overlay network. It expands on this work to test and evaluate a proposed routing and connection control protocol design. A prototype is built to evaluate the protocol's performance and effectiveness. The prototype is then tested with Tor network relays to simulate a peer-to-peer network. The prototype uses measurements of latency between peers to make routing decisions. A protocol for dynamically connecting peers over Tor rendezvous points is tested to ensure network connectivity. A security feature is having the peers re-establish connections through new routes to deter traffic analysis.

This routing method showed a high degree of success in selecting the most efficient path in the network. The protocol also manages to recover peers from random link failures, providing network resilience against failures or churn. Challenges and possible improvements to the design to deal with scalability and security are discussed. The findings contribute to the field of overlay network design by testing a protocol that ensures the efficiency, stability, and reliable operation of overlay networks in the context of Tor.