[論文レビュー] Compromising Tor Anonymity Exploiting P2P Information Leakage

Pere Manils, Abdelberi Chaabane+5 more|arXiv (Cornell University)|Apr 9, 2010

Internet Traffic Analysis and Secure E-voting参考文献 11被引用数 31

ひとこと要約

この論文は、アプリケーションレベルの情報漏洩、特に認証なしのトラッカー通信と、同じTor回路上のすべてのトラフィックを侵害する『ドミノ効果』を悪用する被動および能動的攻撃によって、Tor上のBitTorrentユーザーが脱匿名化の脅威にさらされていることを示している。主な発見は、BitTorrentユーザーがTor上で使用している間、実際のIPアドレスが暴露される可能性があり、その結果、HTTPブラウジング活動を含むクロスプロトコルのプライバシー漏洩が生じることである。

ABSTRACT

Privacy of users in P2P networks goes far beyond their current usage and is a fundamental requirement to the adoption of P2P protocols for legal usage. In a climate of cold war between these users and anti-piracy groups, more and more users are moving to anonymizing networks in an attempt to hide their identity. However, when not designed to protect users information, a P2P protocol would leak information that may compromise the identity of its users. In this paper, we first present three attacks targeting BitTorrent users on top of Tor that reveal their real IP addresses. In a second step, we analyze the Tor usage by BitTorrent users and compare it to its usage outside of Tor. Finally, we depict the risks induced by this de-anonymization and show that users' privacy violation goes beyond BitTorrent traffic and contaminates other protocols such as HTTP.

研究の動機と目的

• Torをプライバシーのための手段として利用しているBitTorrentユーザーが、なぜ依然として脱匿名化の脅威にさらされているかを調査すること。
• BitTorrentトラフィックからの身元漏洩が、同じTor回路上で実行されている他のプロトコルの匿名性にどのように影響を与えるかを分析すること。
• Tor上でのBitTorrent使用の程度を定量化し、非Torユーザーと比較してユーザー行動を特徴づけること。
• 脱匿名化が、訪問したウェブサイト、検索キーワード、クッキーを含む完全なユーザープロファイルの構築にどのように繋がるかを実証すること。
• 1つのP2P匿名性の漏洩が、Tor上でのプロトコル間のプライバシー汚染を引き起こすリスクを強調すること。

提案手法

• 認証なしのメッセージからピアのIPアドレスを抽出するために、BitTorrentトラッカー通信の被動的モニタリング。
• ピア交換プロトコルにおける認証の欠如を悪用して、接続を操作または追跡する能動的攻撃の実行。
• 悪意あるTorエグジットノードを用いて、同じ回路上の複数のストリーム間のトラフィックを観測・相関させること。
• 『ドミノ効果』を活用し、脱匿名化されたBitTorrentトラフィックを、同じ回路または異なる回路上のHTTP/HTTPSなどの他のプロトコルにリンクさせること。
• Torエグジットノードからの実世界のトラフィックデータを収集・分析し、IPアドレスと接続パターンに基づいてユーザーを特定・プロファイリングすること。
• BitTorrent活動とその後のHTTP/HTTPS接続を相関させることで、ブラウジング行動やユーザーの身元を推測すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Torネットワーク上でのBitTorrentの使用方法は何か？ また、非Torユーザーと比較してどのような行動パターンが見られるか？
• RQ2 BitTorrentトラフィックからの身元漏洩が、同じTor回路上の他のプロトコル（例：HTTP）の匿名性にどの程度まで影響を与えるか？
• RQ3 攻撃者が被動的または能動的な手法を用いて、Tor上のBitTorrentユーザーを脱匿名化できるか？ また、これらの攻撃の有効性はどの程度か？
• RQ4 クロスプロトコルのプライバシー汚染の範囲はどの程度で、ユーザーのプロファイリングやデータ収集にどのような影響を与えるか？
• RQ5 実世界におけるTor上でのBitTorrent使用パターンは、P2Pトラフィックを超えてユーザーにどのような重大なプライバシーリスクをもたらしているか？

主な発見

• 脆弱性にさらされたBitTorrentユーザーの約70％が同時にHTTP/HTTPS接続を確立しており、複数プロトコルの併用が広く見られることが判明した。
• 一部の事例では、脆弱なIPアドレスあたり100件を超えるHTTP接続が観測され、P2P利用と併せて高いレベルのブラウジング活動が確認された。
• 『ドミノ効果』により、攻撃者は同じ回路上のすべてのトラフィックを脱匿名化されたIPアドレスにリンクさせることができ、異なる回路間でも同様に可能である。
• 中国やミャンマーを含む、インターネットアクセスが制限されている国からのユーザーが、政治的に敏感なコンテンツにアクセスしていることが特定され、深刻なリスクが浮き彫りになった。
• BitTorrentユーザーがTor上で使用している間、実際のIPアドレスがプロトコルレベルの漏洩によって暴露されるため、通常のネットワークユーザーと同程度の匿名性しか得られていない。
• 本研究は、P2P匿名性の失敗が、訪問したウェブサイト、検索キーワード、クッキーを含む完全なユーザープロファイルの構築に繋がることを実証的根拠で示している。