Tor网络安全性深度分析教学文档

Tor网络安全性深度分析教学文档 1. Tor网络的基本架构与威胁模型 1.1 Tor网络的三层加密结构 入口节点(Guard) : 第一跳节点，知道客户端的真实IP地址 中继节点(Relay) : 中间节点，知道前后跳转的节点信息 出口节点(Exit) : 最后一跳节点，知道流量去向但不知道来源 1.2 威胁模型中的潜在观察者 用户的ISP提供商 入口节点所有者 中继节点所有者 出口节点所有者 目标网站的ISP提供商 拥有"上帝视角"的监控者 2. Tor网络的匿名性局限 2.1 "上帝视角"攻击 某些安全公司可以监测超过70%的互联网流量 通过DDoS攻击监测可以识别Tor节点和受害者IP 不需要大规模流量，持续的网络负载即可完成识别 2.2 路径固定性问题 Tor网络中TCP连接期间路径固定不变 大文件传输(视频、ISO等)容易被流量分析识别 长时间连接增加被恶意节点捕获的概率 2.3 隐藏服务的脆弱性 隐藏服务有固定的服务器位置 通过大文件上传可以追踪整个流经路径 服务端必须完整接收上传后才处理，增加了暴露风险 3. 节点控制攻击 3.1 恶意节点统计数据 曾有攻击者控制了24%的出口节点流量 约10%的入口节点被恶意控制 42%的入口节点同时也是出口节点 3.2 被控概率计算 | 使用时长 | 使用恶意节点的概率 | |---------|-------------------| | 10分钟 | 24% | | 20分钟 | 42% | | 30分钟 | 56% | | 1小时 | 80% | | 2小时 | 96% | 3.3 入口节点识别技术 区分中继节点和入口节点的方法 通过流量模式识别真实用户、bot和隐藏服务 初始连接延迟和持续时间分析 4. 针对性攻击技术 4.1 DDoS引导攻击 攻击者识别受害者使用的入口节点 对非控制的入口节点进行DDoS攻击 迫使受害者转向攻击者控制的节点 4.2 流量关联攻击 通过长时间观察建立端到端关联 结合入口和出口节点信息进行映射 2012年已有相关研究论文发表 5. Tor项目的官方立场 5.1 威胁模型承认 无法抵御全球性被动对手(GPA) 假设对手可以观察部分网络流量 对手可以操作自己架设的Tor路由 5.2 实际防护能力 不能抵御"上帝视角"监控 难以防范控制了10%节点的攻击者 入口节点被控制可能导致整个匿名性失效 6. 安全建议与结论 6.1 使用建议 避免长时间使用Tor网络 不要通过Tor传输大文件 定期更换Tor电路 对隐藏服务采取额外保护措施 6.2 根本性缺陷 Tor仅提供表面匿名性 无法避免端到端关联 控制一个入口节点就可能破坏整个匿名性 这些安全问题已被归类为0day漏洞 6.3 最终结论 Tor网络在当前架构下无法提供真正的匿名性，特别是在面对拥有全局视角或控制部分节点的攻击者时。用户应当了解这些限制，根据自身风险模型决定是否使用Tor网络。