Onion routing: differenze tra le versioni
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'''Onion routing''' è una tecnica di [[anonimizzazione]] delle comunicazioni in una [[rete di
Il mittente rimane anonimo perché ciascun intermediario conosce solo la posizione del nodo immediatamente precedente e di quello immediatamente successivo.
== Descrizione ==
=== Sviluppo e implementazione ===
L'Onion
Gli informatici [[Roger Dingledine]] e
▲Onion Routing è stato sviluppato a metà degli anni ‘90 presso il Laboratorio di Ricerca Navale degli Stati Uniti ([[U.S. Naval Research Laboratory]]), da parte di [[Paul Syverson]], [[Michael G. Reed]] e [[David Goldschlag]], per proteggere l'[[United_States_Intelligence_Community|intelligence]] degli Stati Uniti online. È stato ulteriormente sviluppato dal [[DARPA]] (Defense Advanced Research Projects Agency) e brevettato dalla Marina degli U.S. nel 1998.
Il
=== Struttura e dati ===▼
▲Gli informatici [[Roger Dingledine]] e [[Nick Mathewson]] si incontrarono a Syverson nel 2002 per sviluppare quella che sarebbe diventata la più grande e nota implementazione dell'Onion Routing: [[Tor (software)|Tor]]. Il progetto venne appunto chiamato progetto Onion Routing, abbreviando progetto TOR (acronimo di The Onion Routing).
▲Il [[U.S. Naval Research Laboratory|Laboratorio Di Ricerca Navale Degli Stati Uniti]] rilasciò il codice sorgente di [[Tor_(software)|TOR]] con licenza gratuita mentre Dingledine, Mathewson e altri cinque sviluppatori fondarono nel 2006 l'organizzazione no-profit chiamata "The Tor Project", con il sostegno finanziario della [[Electronic Frontier Foundation]] e altre diverse organizzazioni.
[[File:Onion_diagram.svg|thumb|In questo esempio, il mittente (Source) manda i dati al Router A, il quale rimuove lo strato di crittografia (strato blu) al fine di
▲==Struttura e dati==
Un dato onion è quindi una [[struttura dati]] formata da un messaggio che è stato "avvolto" da strati di crittografia, uno successivo all'altro,
▲In questo esempio il nodo origine invia una onion al [[router]] A, ovvero un dato coperto da diversi strati di [[crittografia]], il router A rimuove uno strato di crittografia e scopre in questo modo qual' è il nodo successivo a cui deve essere inviato il dato, e da quale nodo proveniva la cipolla. Il router A così invia la cipolla, privata di uno strato, al router B, il quale decripta (cioè "sbuccia") un altro strato di crittografia, quindi il router B a sua volta invia la cipolla, privata di un secondo strato, al router C. Il router C rimuove lo strato di crittografia finale e trasmette quindi il dato al nodo destinatario.
Il messaggio originale rimane evidentemente nascosto per tutto il tragitto che fa attraverso i nodi intermediari, nessun nodo intermediario è a conoscenza né del nodo sorgente né del nodo destinazione. Ciò permette quindi al nodo mittente di rimanere anonimo.<ref name="carella">{{Cita web|url=http://carminecarella.altervista.org/material/sicurezza/report.pdf
▲[[File:Onion_diagram.svg|thumb|In questo esempio, il mittente (Source) manda i dati al Router A, il quale rimuove lo strato di crittografia (strato blu) al fine di imparare verso quale Router deve spedire il dato (N.B. il Router A non sa se chi gli ha inviato il dato onion è un Router mittente o un Router intermediario). Il Router A invia il dato “sbucciato” di uno strato al Router B, il quale decripta il suo strato (strato verde) e invia il dato privato di un’altra “buccia” al Router C. Quest’ultimo rimuove lo strato di crittografia finale (strato rosso)e trasmette il dato originale al server di destinazione finale (Destination).]]
Per creare e trasmettere un dato cipolla, il nodo mittente seleziona un insieme di nodi intermediari da una lista nodi che gli viene fornita da un nodo "Directory". I nodi intermediari selezionati
▲Un dato onion è quindi una struttura dati formata da un messaggio che è stato "avvolto" da strati di crittografia, uno successivo all'altro, questi strati saranno decifrati (ovvero "sbucciati") da tanti nodi intermediari quanti sono gli strati di crittografia, prima di arrivare al nodo destinazione.
▲Il messaggio originale rimane evidentemente nascosto per tutto il tragitto che fa attraverso i nodi intermediari, nessun nodo intermediario è a conoscenza né del nodo sorgente né del nodo destinazione. Ciò permette quindi al nodo mittente di rimanere anonimo.<ref>{{Cita web|url=http://carminecarella.altervista.org/material/sicurezza/report.pdf |titolo=TOR Una tecnologia per la comunicazione riservata e anonima in rete |accesso=luglio 2016}} }}</ref><ref>{{Cita web|url=https://www.onion-router.net/Publications/tor-design.pdf |titolo=Tor: The Second-Generation Onion Router |accesso=26 febbraio 2011}} }}</ref>
▲==Funzionamento generale del protocollo Onion==
▲Per creare e trasmettere un dato cipolla, il nodo mittente seleziona un insieme di nodi intermediari da una lista nodi che gli viene fornita da un nodo "Directory". I nodi intermediari selezionati, sono quindi disposti lungo un percorso, chiamato catena ("chain") o circuito ("circuit"), attraverso questa catena viene trasmesso il dato cipolla. Per conservare l'anonimato del nodo mittente, nessun nodo del circuito è in grado di dire se il nodo a lui precedente è anch'esso un nodo intermediario o se si tratta proprio del nodo mittente.
Analogamente, nessun nodo del circuito è in grado di dire attraverso quanti nodi il dato cipolla passerà prima di arrivare al nodo destinazione, chiamato anche Exit Node (nodo di uscita), inoltre nessun nodo del circuito è in grado di sapere quale posizione della catena occupa.
Si ipotizzi che Alice sia il [[PC]], con [[
Il computer di Alice deve ovviamente avere una [[scheda di rete]]
Quindi si supponga che il server di Destinazione attraverso il quale Alice sta tentando di accedere sia un semplice [[server web|web server]] senza [[Virtual Private Network|VPN]], né [[proxy]]
Come si può notare, con una configurazione del genere, chiunque stia tentando di [[Sniffing|ascoltare il traffico]] in uscita dal computer di Alice può sapere a quale server Alice sta facendo la richiesta, chi ha fatto la richiesta
Una delle caratteristiche del browser Tor è che, attraverso il suo utilizzo, si garantisce all'utente il completo anonimato. Ovviamente se l'utente comincia ad effettuare pagamenti su internet utilizzando la propria carta di credito, o se utilizza i propri dati personali (es. carta d'identità, patente di guida, [[codice fiscale]] etc.), il grado di anonimato si riduce drasticamente, allo stesso modo se ci si registra in qualche sito internet con le proprie [[Account|credenziali]].
Per prima cosa Alice, che è il nodo mittente, attraverso Tor browser, contatta i nodi Tor chiamati nodi di Directory. Questi nodi di Directory non sono altro che server ridondanti e di fiducia messi a punto da chi ha progettato il protocollo Onion, i quali forniscono la lista di tutti i nodi Tor presenti in rete.
Il browser Tor di Alice farà il [[download]] di questa informazione al fine di costruire una catena di nodi o circuito.
Di default Tor browser sceglie
Nella terminologia di Tor, i nodi prendono un particolare nome a seconda della loro posizione nel circuito: il primo nodo si chiama Guard Node (nodo di guardia) o Entry Node (nodo di ingresso), il secondo Middleman Node (nodo intermediario) e il terzo Exit Node (nodo di uscita).
Si faccia attenzione poiché l'Entry Node
La scelta dei nodi di una catena viene effettuata dal browser Tor di Alice in base alle informazioni ricevute dal directory server: ogni nodo Tor quando si registra presso le directory invia il proprio indirizzo IP e una serie di caratteristiche.
Gli Exit Nodes sono i più importanti: i dati che escono da questi nodi potrebbero non essere protetti da crittografia (se ad esempio Alice non ha effettuato una chiamata in [[HTTPS]], o protetta da [[
Parimenti, i Guard Nodes vincono questo status quando hanno servito la rete Tor per un lungo periodo: sono nodi fidati a cui possiamo affidare il primo passo per entrare nella rete.
Tutti i rimanenti nodi sono considerati nodi intermediari. Il perché di queste scelte e di questa classificazione
[[File:Wat_is_Tor_(The_onion_routing)%3F.png|thumb]]
Il circuito viene esteso un salto alla volta, ogni nodo lungo il percorso conosce solo il nodo che gli ha fornito le informazioni e verso che nodo inoltrarle. Nessun nodo conosce il percorso completo che il pacchetto ha preso.
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Il protocollo prevede la negoziazione di un nuovo insieme di [[crittografia asimmetrica|chiavi crittografiche]] per ogni salto lungo il circuito, per assicurarsi che nessun nodo della catena possa tracciare queste connessioni durante il passaggio. I dati inviati vengono subito incapsulati in una sequenza di strati criptati, uno per ogni specifico nodo che verrà attraversato. Ogni nodo sarà in grado di aprire unicamente il proprio strato, cioè lo strato più esterno della cipolla, rendendo possibile l'inoltro del nuovo livello criptato al nodo successivo. Con questa struttura di trasmissione "a cipolla" il percorso e i dati rimangono al sicuro da possibili analisi di traffico.
Una volta che un circuito è stabilito, si possono scambiare diversi tipi di dati e usare molti tipi di applicazioni attraverso una rete onion. Poiché ogni server non vede che un singolo salto nel circuito, né un [[sniffer|intercettatore]] e neppure un nodo compromesso possono utilizzare le tecniche di analisi del traffico per collegare la sorgente con la destinazione della connessione.<ref
[[File:Tor-onion-network.png|thumb]] ==Funzionamento in particolare del protocollo onion==▼
Ogni nodo che compone la rete prende il nome di ONION ROUTER (OR) mentre ogni [[Host]] che usufruisce di tale rete per veicolare anonimamente le proprie comunicazioni su internet prende il nome di ONION PROXY (OP). Riferendosi all'esempio precedente OP è Alice.
Quando un client desidera comunicare tramite questo sistema sceglie un percorso composto da diversi OR (N.B. se uso [[
La stessa operazione viene eseguita per i restanti OR sul percorso fino a che i dati non arrivano a destinazione. I dati vengono inviati in celle di lunghezza fissa al fine di impedire qualsiasi correlazione tra la lunghezza dei dati inviati e la loro natura.
===Autenticazione OP-OR e autenticazione OR-OR===
Prima di iniziare qualsiasi connessione il client OP si connette al directory server e scarica la lista dei nodi OR disponibili e delle [[
Il client OP può verificare la validità della chiave di identificazione fornita dal nodo ORx con quella scaricata dal directory server e rifiutare la connessione nel caso quest’ultima dovesse risultare [[
Due nodi OR invece eseguono una [[Autenticazione|mutua autenticazione]] utilizzando una procedura simile a quella descritta in precedenza: Un nodo ORx deve rifiutare una connessione a/da un ORy la cui chiave di identificazione non dovesse risultare valida o il cui certificato sia malformato o
mancante.
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===Trasmissione dei dati===
Una volta stabilita una connessione [[
dati e la natura del traffico stesso. La connessione TLS tra OP-OR oppure OR-OR non è permanente, una delle due parti coinvolte nella comunicazione può interrompere la connessione se non transitano dati per un tempo pari al KeepalivePeriod che di default vale 5 minuti.<ref
===Formato delle celle===
I dati scambiati tra due entità all'interno di un sistema di Onion Routing prendono il nome di celle, esse hanno una grandezza fissa di 512 byte. Ogni cella
[[File:Formato cella generica.png|thumb]]
* CircID: Serve ad indicare a quale circuito virtuale è associata la cella, infatti ogni nuova connessione effettuata da un’applicazione del client OP può essere instradata tramite un percorso di nodi OR differente.
* Command: In base al valore della cella Command si definisce la tipologia della cella. Contiene il valore relativo ad uno dei comandi supportati dalle specifiche del protocollo e può assumere i seguenti valori:
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# DESTROY (Chiude un circuito)
# CREATE_FAST (Crea un circuito)
# CREATED_FAST (Conferma Creazione)
* Payload: Contiene i dati che devono essere trasmessi all’altro nodo, ma il suo contenuto può variare a seconda del Command, infatti:
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====La cella CREATE====
Il client OP crea il circuito in maniera incrementale, un nodo alla volta. Per creare un nuovo circuito il client OP sceglie un percorso casuale tra i nodi OR disponibili e invia una cella CREATE al primo nodo, il payload della cella conterrà la prima parte dell'[[handshake]] [[
Nel caso più semplice, ovvero se la lunghezza dei dati della cella è minore della lunghezza della [[chiave pubblica]] del nodo OR, la cella CREATE viene criptata con la chiave pubblica di OR.
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====Le celle RELAY====
A differenza delle celle CREATE e CREATED che sono scambiate tra nodi tra loro adiacenti, le celle RELAY sono utilizzate per veicolare flussi di dati e messaggi di controllo attraverso un circuito composto da più nodi.
=====La cella RELAY EXTEND=====
Per estendere il circuito di un ulteriore nodo il client OP invia una cella relay EXTEND che istruisce l'ultimo nodo OR ad inviare una cella CREATE per estendere il circuito verso il nodo OR desiderato.
=====La cella RELAY EXTENDED=====
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=====La cella RELAY BEGIN=====
Nel payload di questa cella sono presenti, l’hostname o l’[[
La cella RELAY BEGIN viene instradata lungo il circuito e viene processata dal nodo OR di uscita (Exit Node) che apre una nuova connessione [[
Se la connessione TCP va a buon fine il nodo OR di uscita invia una cella RELAY_CONNECTED al client OP che lo informa dell'avvenuta connessione.<ref
==Passi di funzionamento del protocollo Onion Routing==▼
[[File:Passi di funzionamento.png|thumb]]
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# OP sceglie il nodo di uscita R2.
# OP calcola g^x1 (chiave pubblica di OP nello scambio DH) e lo invia a R1
# R1 decifra la cella CREATE con la propria chiave privata ottenendo g^x1.
# R1 calcola g^
# R1 invia ad OP la cella CREATED contenente g^y1 e l'hash di K1 (in chiaro).
# OP calcola K1 (chiave di sessione fra OP e R1) da g^x1, g^y1 e dalla propria chiave privata dello scambio DH.
# OP
# OP e R1 si sono scambiati in modo sicuro la chiave di sessione K1, poiché grazie all'algoritmo di Diffie-Hellman hanno autonomamente calcolato la stessa chiave K1, senza mai doverla scambiare lungo il canale di connessione, pertanto viene creato il circuito virtuale tra OP e R1.
===Estensione del circuito===
# OP calcola g^x2 (chiave pubblica di OP nello scambio DH con R2) e invia a R1 la cella RELAY contenente nel payload, cifrato con K1, la specifica EXTEND, composta dall'indicazione che l'estensione va fatta verso R2 e da g^x2 cifrato con la chiave pubblica di R2.
# R1 decifra con la chiave K1
# R2 decifra la cella CREATE ricevuta, con la propria chiave privata ottenendo g^x2. Contestualmente crea l'abbinamento A1 tra il circuito che ha in essere con OP (c1) e il circuito che sta creando con R2 (c2), abbinamento che rimarrà noto solo a R1.
# R2 calcola g^y2 (chiave pubblica di R2 nello scambio DH con OP) e lo usa, assieme a g^x2 ed alla propria chiave privata dello stesso scambio DH, per calcolare K2 (chiave di sessione fra OP e R2).
# R1 estrae il payload dalla cella CREATED e invia ad OP una cella RELAY contenente nel payload, cifrato con K1, la specifica EXTENDED, composta dal payload estratto (quello ricevuto da R2).
# OP decifra con la chiave K1 il payload, capisce che si tratta di EXTENDED e calcola K2 (chiave di sessione fra OP e R2) dal g^x2 che aveva calcolato al punto 1., da g^y2 e dalla propria chiave privata dello scambio DH con R2.
#
#
▲# R2 invia a R1 la cella CREATED (in chiaro).
▲# OP confronta i primi 20 byte di K2 derivata con KH ricevuta e quindi viene esteso il circuito virtuale (ora OP e R2 si sono scambiati in modo sicuro la chiave di sessione K2, nota solo a OP e a R2).
===Creazione della connessione===
# OP invia la cella RELAY
# R1 decifra il payload con la chiave K1
#
# R2 ricava IP e Porta dell’host verso il quale deve aprire una connessione TCP
▲# R2, controlla che i campi della cella siano coerenti quindi ne processa il payload.
# R2 invia ad R1 una cella RELAY cifrata con K2 e contenente CONNECTED.
▲# R2 ricava IP e Porta dell’host verso il quale deve aprire una connessione TCP e la apre.
#
# OP decifra con la chiave K1 lo strato esterno, e decifra con la chiave K2 lo strato interno.
# OP ha quindi ricevuto la conferma dell’avvenuta connessione TCP.
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===Trasmissione dei dati===
Una volta che la connessione TCP viene stabilita i dati vengono veicolati sul circuito virtuale attraverso celle RELAY cifrate da OP con K1 e K2 e contenenti DATA con il tipo di richiesta (p.e. HTTP GET...).
==Debolezze del protocollo Onion==▼
===Timing analysis===
Una delle ragioni per cui le connessioni via Internet
Onion Routing crea e oscura il percorso che la [[
Chi analizza il traffico, opera proprio in questa maniera: si analizzano i records delle connessioni in un potenziale nodo mittente, cioè si prende un PC sospetto di essere un nodo mittente, si analizzano i suoi records , e si prova a fare il match di ora e data dei trasferimenti fra i record del potenziale nodo mittente, e un potenziale nodo destinatario.
Per esempio, un computer che, nelle sue registrazioni di connessioni, ha un record in cui un utente che ha utilizzato quel PC, ha trasferito esattamente 51 KB di dati verso un PC sconosciuto al tempo t: se in un secondo PC si legge nei record che anch'esso ha trasferito esattamente 51KB di dati verso un particolare sito web, allora con molta probabilità si trattava di due nodi onion che stavano scambiandosi informazioni.
[[Garlic routing]] è una variante dell'Onion Routing associata alla rete [[I2P]]
===Exit Node Vulnerability (debolezze del nodo intermediario finale)===
Anche se il messaggio inviato viene trasmesso incapsulato da diversi strati di crittografia, il lavoro dell'Exit node, essendo il nodo intermediario finale della catena, è quello di decifrare lo strato di crittografia più esterno e consegnare il messaggio al nodo destinatario.
Un Exit node compromesso sarebbe quindi in grado di acquisire i dati "grezzi" trasmessi, cioè [[password]], messaggi privati, numeri di carte di credito etc.
Le vulnerabilità dell'Exit node sono simili alle vulnerabilità delle [[Wi-Fi#Aspetti_positivi_e_negativi|connessioni wireless]] non protette, dove i dati trasmessi da un utente della rete potrebbero essere [[sniffer|sniffati] da un [[Cracker_(informatica)|attaccante]] o da un router attaccante. Entrambe le questioni sono risolte usando una connessione sicura [[end-to-end]] come SSL. Se si usa una connessione end-to-end criptata tra mittente e destinatario, nemmeno l'ultimo nodo intermediario della catena sarà in grado di visualizzare il messaggio originale.▼
▲Le vulnerabilità dell'Exit node sono simili alle vulnerabilità delle [[Wi-Fi#
==Note==
<references/>
{{portale|sicurezza informatica}}
[[Categoria:Sicurezza informatica]]
[[Categoria:Crittografia]]
[[Categoria:Sicurezza di rete]]
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