Vad är ett MixNet och hur fungerar det?

Närhelst vi behöver förbättra vår integritet online har vi ofta två alternativ: VPN eller Tor. De flesta internetanvändare kommer att anta det förra, medan mer tekniskt kunniga individer kommer att använda en blandning av de två.

Men i vissa fall kan MixNet, en annan anonymitetslösning som inte är allmänt antagen men erbjuder kraftfulla sekretessfunktioner, vara bättre. Så vad är det? Hur fungerar det? Och hur jämför det med Tor och VPN?

Vad är MixNet?

MixNet är en förkortning för Mix Network, en teknik som hjälper till att hålla information som skickas över internet privat och säker. Den gör det genom att blanda ihop data från olika källor innan den skickas till sin destination. Detta gör det svårt för en utomstående att hitta informationens källa och destination.

Medan de flesta internetdata är krypterade och dess innehåll skyddas av protokoll som TLS och SSL, innehåller den metadata som utomstående kan analysera och använda för att identifiera avsändare och mottagare. Ett MixNet implementerar blandning av metadata för att skydda användarnas integritet.

Hur fungerar ett MixNet?

Ett MixNet tillämpar protokoll som blandar och blandar data från olika källor samtidigt som det skickas genom ett nätverk av sammankopplade noder. Den blandar metadata som geografisk plats, avsändarens och mottagarens IP:er, meddelandestorlek och sändnings- och mottagningstider. Det gör det svårt för en utomstående att få några meningsfulla insikter som kan hjälpa till att avslöja användarnas identiteter eller förutsäga innehållet i data.

MixNets består av två komponenter:

• PKI (Public Key Infrastructure): Systemet som distribuerar publika nyckelmaterial och nätverksanslutningsinformation som krävs för att driva MixNet.
• Mixar: Kryptografiska rutter som ingår i mixnätverket. De tar emot inkommande meddelanden, tillämpar kryptografisk transformation och blandar data för att förhindra observatörer från att länka inkommande och utgående meddelanden.

PKI-systemet driver mix-nätverket, och om det äventyras kommer hela nätverket att vara i riskzonen eftersom angriparen kan ersätta noder med noder under deras kontroll, vilket gör att de kan ta över. Det är därför det måste decentraliseras.

Blandningar bryter ner data i bitar och omvandlar dem till cyphertext, vilket resulterar i bitvis avlänkbarhet. Cyfertexten vidarebefordras sedan genom en blandningskaskad (fast ordning av noder) innan den når destinationen. Dessutom lägger blandningar till latens för att förhindra attacker baserat på tidsmönster.

Även om en mixnod är tillräcklig för att ta itu med sekretessproblem, riskerar den att bli en enda punkt av misslyckande. Så, minst tre mixar används, där varje oberoende nod ger ett extra lager av anonymitet och bidrar till nätverkets kollektiva motståndskraft.

MixNet vs Tor

Tor är en annan teknik utformad för att förbättra sekretess online som är mer allmänt antagen. Den använder dock ett annat tillvägagångssätt för att uppnå anonymitet.

Medan ett MixNet fungerar genom att blanda data för att göra det svårt att länka ursprung och destination, använder Tor en teknik som kallas lökrouting, där data krypteras i lager och dirigeras genom en serie reläer som drivs av frivilliga innan de når sin destination.

Reläerna i ett Tor-nätverk fungerar bara för att kryptera data med unika nycklar utan att veta var trafiken kommer ifrån och vart den är på väg. Varje lager av kryptering gör det svårt att spåra ursprunget och destinationen.

Men genom designen kräver Tor utgångsnoder – de sista reläerna i nätverket – som dekrypterar det sista lagret av kryptering och skickar det till destinationen. Denna faktor skapar ett säkerhetsproblem om de slutliga reläerna är skadliga.

De unika metoder för anonymitet online som används av MixNets och Tor resulterar i olika styrkor och svagheter. MixNets är till exempel bra på att förhindra timing-korrelation och bekräftelseattacker, medan Tor är effektivt mot webbplatsfingeravtryck och Sybil-attacker.

Dessutom är Tor mer motståndskraftig på grund av ett större nätverk och användarbas, medan MixNets har lägre latens på grund av färre nätverksreläer inblandade. Valet mellan de två beror på specifika krav, såsom önskad nivå av anonymitet, latenstidstolerans och nätverksstorlek.

MixNet vs VPN

VPN (Virtual Private Networks) är kanske de mest använda onlineanonymitets- och säkerhetsplattformarna, delvis på grund av deras enkla installation och en stor pool av tjänsteleverantörer på marknaden.

VPN skapar en krypterad tunnel mellan användaren och en server. Tunneln krypterar användarens internettrafik, döljer deras personliga data, plats och surfaktivitet och förhindrar på så sätt en utomstående från att avlyssna.

Detta tillvägagångssätt är till skillnad från MixNets som kryptografiskt omvandlar bitstora databitar innan de blandas och skickar dem genom flera reläer för att göra det svårt att länka data med de inblandade parterna.

VPN: er är effektiva i fall där man vill dölja sin plats, säkert ansluta till offentligt Wi-Fi, komma åt regionbegränsat innehåll och upprätthålla allmän integritet när man surfar på internet. Men eftersom de måste förlita sig på en centraliserad VPN-serverinfrastruktur är de föremål för förtroendeproblem och integritetsproblem.

Å andra sidan är MixNets mer effektiva i de fall där stark anonymitet och metadataskydd behövs. De har också mindre latens och en mer decentraliserad arkitektur än VPN, som är beroende av centraliserade servrar.

Begränsningar för MixNets

MixNets möter också flera begränsningar som kan påverka deras effektivitet och funktionalitet…

Latens: Blandningsprocessen fördröjer meddelanden innan de vidarebefordras. Även om detta är viktigt för att förhindra timing-korrelationsattacker, kan det påverka användarupplevelsen för realtidsapplikationer som kräver interaktioner med låg latens.

Nätverksskalbarhetsproblem: När antalet användare och meddelanden ökar, blir det mer komplext att underhålla de nödvändiga mixnoderna och hantera processen. Nätverksskalbarhet kan vara en utmaning, särskilt i storskaliga applikationer av MixNets.

Bandbreddsoverhead: Blandningsprocessen ökar storleken på datapaket, vilket leder till högre bandbreddsförbrukning än direkt kommunikation. Detta kan vara ett problem för användare med begränsad bandbredd eller applikationer som kräver effektiv dataöverföring.

Användarens olägenhet: MixNets kan kräva att användare installerar specialiserad programvara eller använder specifika protokoll, vilket kan hindra en utbredd användning. Användarvänliga gränssnitt och sömlös integration är nödvändiga för att uppmuntra användarnas deltagande.

Sybil-attacker: MixNets kan vara sårbara för Sybil-attacker, där en angripare skapar många falska noder för att få inflytande över nätverket. Detta kan leda till omdirigering av meddelanden, manipulation eller integritetsintrång.

Även om MixNets erbjuder ett starkt integritetsskydd, gör deras begränsningar dem mindre bekväma alternativ för sekretess online. Men flera kommande tekniker tar itu med dessa begränsningar. Till exempel, HOPR använder P2P-nätverk av noder, vilket ökar skalbarheten, medan Nym arrangerar mixnoder i lager och bildar en arkitektur som erbjuder mer skalbarhet utan att kompromissa med anonymiteten.

Ska du använda MixNets?

Om du ska använda MixNets för att förbättra din integritet online eller inte beror på dina specifika behov, din vilja att tolerera latens och bandbreddskostnader och kompatibiliteten hos dina applikationer.

Mixnets är lämpliga om du är särskilt intresserad av att vara anonym och om du har applikationer som inte är tidskänsliga; men de är olämpliga om du föredrar användarvänliga lösningar eller använder realtidskommunikationsapplikationer. Oavsett vilket är det viktigt att noggrant utvärdera fördelarna, begränsningarna och övervägandena innan du beslutar om MixNets är nödvändiga.