TARANET: Traffic-Analysis Resistant Anonymity at the NETwork layer

Modern low-latency anonymity systems, no matter whether constructed as an overlay or implemented at the network layer, offer limited security guarantees against traffic analysis. On the other hand, high-latency anonymity systems offer strong security guarantees at the cost of computational overhead and long delays, which are excessive for interactive applications. We propose TARANET, an anonymity system that implements protection against traffic analysis at the network layer, and limits the incurred latency and overhead. In TARANET's setup phase, traffic analysis is thwarted by mixing. In the data transmission phase, end hosts and ASes coordinate to shape traffic into constant-rate transmission using packet splitting. Our prototype implementation shows that TARANET can forward anonymous traffic at over 50~Gbps using commodity hardware

An anonymity layer for JXTA service

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05411 Abstracts Collection -- Anonymous Communication and its Applications

From 09.10.05 to 14.10.05, the Dagstuhl Seminar 05411 ``Anonymous Communication and its Applications\u27\u27 was held in the International Conference and Research Center (IBFI), Schloss Dagstuhl. During the seminar, several participants presented their current research, and ongoing work and open problems were discussed. Abstracts of the presentations given during the seminar as well as abstracts of seminar results and ideas are put together in this paper. The first section describes the seminar topics and goals in general. Links to extended abstracts or full papers are provided, if available

A Survey on Routing in Anonymous Communication Protocols

The Internet has undergone dramatic changes in the past 15 years, and now forms a global communication platform that billions of users rely on for their daily activities. While this transformation has brought tremendous benefits to society, it has also created new threats to online privacy, ranging from profiling of users for monetizing personal information to nearly omnipotent governmental surveillance. As a result, public interest in systems for anonymous communication has drastically increased. Several such systems have been proposed in the literature, each of which offers anonymity guarantees in different scenarios and under different assumptions, reflecting the plurality of approaches for how messages can be anonymously routed to their destination. Understanding this space of competing approaches with their different guarantees and assumptions is vital for users to understand the consequences of different design options. In this work, we survey previous research on designing, developing, and deploying systems for anonymous communication. To this end, we provide a taxonomy for clustering all prevalently considered approaches (including Mixnets, DC-nets, onion routing, and DHT-based protocols) with respect to their unique routing characteristics, deployability, and performance. This, in particular, encompasses the topological structure of the underlying network; the routing information that has to be made available to the initiator of the conversation; the underlying communication model; and performance-related indicators such as latency and communication layer. Our taxonomy and comparative assessment provide important insights about the differences between the existing classes of anonymous communication protocols, and it also helps to clarify the relationship between the routing characteristics of these protocols, and their performance and scalability

RAPTOR: Routing Attacks on Privacy in Tor

The Tor network is a widely used system for anonymous communication. However, Tor is known to be vulnerable to attackers who can observe traffic at both ends of the communication path. In this paper, we show that prior attacks are just the tip of the iceberg. We present a suite of new attacks, called Raptor, that can be launched by Autonomous Systems (ASes) to compromise user anonymity. First, AS-level adversaries can exploit the asymmetric nature of Internet routing to increase the chance of observing at least one direction of user traffic at both ends of the communication. Second, AS-level adversaries can exploit natural churn in Internet routing to lie on the BGP paths for more users over time. Third, strategic adversaries can manipulate Internet routing via BGP hijacks (to discover the users using specific Tor guard nodes) and interceptions (to perform traffic analysis). We demonstrate the feasibility of Raptor attacks by analyzing historical BGP data and Traceroute data as well as performing real-world attacks on the live Tor network, while ensuring that we do not harm real users. In addition, we outline the design of two monitoring frameworks to counter these attacks: BGP monitoring to detect control-plane attacks, and Traceroute monitoring to detect data-plane anomalies. Overall, our work motivates the design of anonymity systems that are aware of the dynamics of Internet routing

Secure and privacy-aware proxy mobile IPv6 protocol for vehicle-to-grid networks

Vehicle-to-Grid (V2G) networks have emerged as a new communication paradigm between Electric Vehicles (EVs) and the Smart Grid (SG). In order to ensure seamless communications between mobile EVs and the electric vehicle supply equipment, the support of ubiquitous and transparent mobile IP communications is essential in V2G networks. However, enabling mobile IP communications raises real concerns about the possibility of tracking the locations of connected EVs through their mobile IP addresses. In this paper, we employ certificate-less public key cryptography in synergy with the restrictive partially blind signature technique to construct a secure and privacy-aware proxy mobile IPv6 (SP-PMIPv6) protocol for V2G networks. SP-PMIPv6 achieves low authentication latency while protecting the identity and location privacy of the mobile EV. We evaluate the SP-PMIPv6 protocol in terms of its authentication overhead and the information-theoretic uncertainty derived by the mutual information metric to show the high level of achieved anonymity

Formal Foundations for Anonymous Communication

Mit jeder Online-Tätigkeit hinterlassen wir digitale Fußspuren. Unternehmen und Regierungen nutzen die privaten Informationen, die von den riesigen Datenmengen der Online-Spuren abgeleitet werden können, um ihre Nutzer und Büger zu manipulieren. Als Gegenmaßnahme wurden anonyme Kommunikationsnetze vorgeschlagen. Diesen fehlen jedoch umfassende formale Grundlagen und folglich ist der Vergleich zwischen verschiedenen Ansätzen nur sehr eingeschränkt möglich. Mit einer gemeinsamen Grundlage zwischen allen Forschern und Entwicklern von anonymen Kommunikationsnetzen können Missverständnisse vermieden werden und die dringend benötigte Entwicklung von den Netzen wird beschleunigt. Mit Vergleichbarkeit zwischen den Lösungen, können die für den jeweiligen Anwendungsfall optimalen Netze besser identifiziert und damit die Entwicklungsanstrengungen gezielter auf Projekte verteilt werden. Weiterhin ermöglichen formale Grundlagen und Vergleichbarkeit ein tieferes Verständnis für die Grenzen und Effekte der eingesetzten Techniken zu erlangen. Diese Arbeit liefert zuerst neue Erkenntnisse zu generellen Formalisierungen für anonyme Kommunikation, bevor sie sich dann auf die praktisch am meisten verbreitete Technik konzentriert: Onion Routing und Mix Netzwerke. Als erstes wird die Vergleichbarkeit zwischen Privatsphärezielen sichergestellt, indem sie formal definiert und miteinander verglichen werden. Dabei enteht eine umfangreiche Hierarchie von eindeutigen Privatsphärezielen. Als zweites werden vorgeschlagene Netzwerke analysiert, um deren Grundbausteine zu identifizieren und deren Schutz als Auswirkung in der Hierarchy zu untersuchen. Diese Grunlagen erlauben Konflikte und Schwachstellen in existierenden Arbeiten zu entdecken und aufzuklären. Genauer zeigt sich damit, dass basierend of derselben informalen Definition verschieden stark schützende formale Versionen entstanden sind. Weiterhin werden in dieser Arbeit die Notions genutzt um existierende Unmöglichkeitsresultate für anonyme Kommunikation zu vergleichen. Dabei wird nicht nur die erste vollständige Sicht auf alle bekannten Schranken für anonyme Kommunikationsnetze gegeben, sondern mit einem tiefgründigen Ansatz werden die existierenden Schranken auch gestärkt und zu praktischen, dem Stand der Kunst entsprechenden Netzen in Bezug gesetzt. Letztlich konnten durch die generellen Betrachtungen von vorgeschlagenen Netzwerken und ihren Grundbausteinen, insbesondere auch Angriffe auf die vorherrschende Klasse von anonymen Kommunikationsnetzen gefunden werden: auf Onion Routing und Mix-Netzwerke. Davon motiviert wurden als zweiter Teil dieser Arbeit die formalen Grundlagen und praktisch eingesetzten Lösungen for Onion Routing und Mix-Netzwerke untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass die bereits erwähnten Angriffe teilweise auf eine fehlerhafte, aber weit verbreitete Beweisstrategie für solche Netze zurückzuführen sind und es wurde eine sichere Beweisstrategie als deren Ersatz vorgeschlagen. Weiterhin wurde die neue Strategie für ein vorgeschlagenes, aber bisher nicht weiter verwendetes Paketformat eingesetzt und dieses als sicher bewiesen. Dieses Paketformat unterstützt allerdings keine Rückantworten, was höchstwahrscheinlich der Grund ist, aus dem sich aktuelle Netze auf ein unsicheres Paketformat verlassen. Deshalb wurde im Rahmen dieser Arbeit eine konzeptuelle, sichere Lösung für Onion Routing mit Rückantworten entworfen. Als weitere verwandte Beiträge, zeigt die Arbeit Beziehungen von Teilen der generellen Ergebnisse für anonyme Kommunikationsnetze zu ähnlichen, aber bisher hauptsächlich getrennt betrachteten Forschungsbereichen, wie Privatsphäre auf der Bitübertragungsschicht, Kontaktnachverfolgung und privatsphäre-schützenden, digitalen Bezahlsystemen

TARANET: Traffic-Analysis Resistant Anonymity at the Network Layer

Modern low-latency anonymity systems, no matter whether constructed as an overlay or implemented at the network layer, offer limited security guarantees against traffic analysis. On the other hand, high-latency anonymity systems offer strong security guarantees at the cost of computational overhead and long delays, which are excessive for interactive applications. We propose TARANET, an anonymity system that implements protection against traffic analysis at the network layer, and limits the incurred latency and overhead. In TARANET's setup phase, traffic analysis is thwarted by mixing. In the data transmission phase, end hosts and ASes coordinate to shape traffic into constant-rate transmission using packet splitting. Our prototype implementation shows that TARANET can forward anonymous traffic at over 50 Gbps using commodity hardware