Tor network forensics and hidden service deanonymization

The cybernetics revolution of the last years improved a lot our lives, having an immediate access to services and a huge amount of information over the Internet. Nowadays the user is increasingly asked to insert his sensitive information on the Internet, leaving its traces everywhere. But there are some categories of people that cannot risk to reveal their identities on the Internet. Even if born to protect U.S. intelligence communications online, nowadays Tor is the most famous low-latency network, that guarantees both anonymity and privacy of its users. The aim of this thesis project is to well understand how the Tor protocol works, not only studying its theory, but also implementing those concepts in practice, having a particular attention for security topics. In order to run a Tor private network, that emulates the real one, a virtual testing environment has been configured. This behavior allows to conduct experiments without putting at risk anonymity and privacy of real users. We used a Tor patch, that stores TLS and circuit keys, to be given as inputs to a Tor dissector for Wireshark, in order to obtain decrypted and decoded traffic. Observing clear traffic allowed us to well check the protocol outline and to have a proof of the format of each cell. Besides, these tools allowed to identify a traffic pattern, used to conduct a traffic correlation attack to passively deanonymize hidden service clients. The attacker, controlling two nodes of the Tor network, is able to link a request for a given hidden server to the client who did it, deanonymizing him. The robustness of the traffic pattern and the statistics, such as the true positive rate, and the false positive rate, of the attack are object of a potential future work.

Design, implementation and performance evaluation of an anonymous distributed simulator

La simulazione è definita come la rappresentazione del comportamento di un sistema o di un processo per mezzo del funzionamento di un altro o, alternativamente, dall'etimologia del verbo “simulare”, come la riproduzione di qualcosa di fittizio, irreale, come se in realtà, lo fosse. La simulazione ci permette di modellare la realtà ed esplorare soluzioni differenti e valutare sistemi che non possono essere realizzati per varie ragioni e, inoltre, effettuare differenti valutazioni, dinamiche per quanto concerne la variabilità delle condizioni. I modelli di simulazione possono raggiungere un grado di espressività estremamente elevato, difficilmente un solo calcolatore potrà soddisfare in tempi accettabili i risultati attesi. Una possibile soluzione, viste le tendenze tecnologiche dei nostri giorni, è incrementare la capacità computazionale tramite un’architettura distribuita (sfruttando, ad esempio, le possibilità offerte dal cloud computing). Questa tesi si concentrerà su questo ambito, correlandolo ad un altro argomento che sta guadagnando, giorno dopo giorno, sempre più rilevanza: l’anonimato online. I recenti fatti di cronaca hanno dimostrato quanto una rete pubblica, intrinsecamente insicura come l’attuale Internet, non sia adatta a mantenere il rispetto di confidenzialità, integrità ed, in alcuni, disponibilità degli asset da noi utilizzati: nell’ambito della distribuzione di risorse computazionali interagenti tra loro, non possiamo ignorare i concreti e molteplici rischi; in alcuni sensibili contesti di simulazione (e.g., simulazione militare, ricerca scientifica, etc.) non possiamo permetterci la diffusione non controllata dei nostri dati o, ancor peggio, la possibilità di subire un attacco alla disponibilità delle risorse coinvolte. Essere anonimi implica un aspetto estremamente rilevante: essere meno attaccabili, in quanto non identificabili.