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Tor出入口节点加密流量分析技术研究与实现

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Tor出入口节点加密流量分析技术研究与实现

作者：孔晨皓北京邮电大学

学位级别：硕士

随着人们安全意识的提升,越来越多的网络流量转为加密流量,针对加密流量内容的分析向来是一个被广泛关注的热点话题。Tor作为目前最大的匿名通信网络,其在加密流量的基础上,通过多种匿名策略对流量进行保护,使得常规的加密流量分析技术... 详细信息

随着人们安全意识的提升,越来越多的网络流量转为加密流量,针对加密流量内容的分析向来是一个被广泛关注的热点话题。Tor作为目前最大的匿名通信网络,其在加密流量的基础上,通过多种匿名策略对流量进行保护,使得常规的加密流量分析技术难以得到较好的分析效果。一方面,对不同类型的流量进行针对性地处理有助于提升Tor网络的整体性能。另一方面,Tor中存在不少诸如攻击、爬虫等滥用行为,这些行为导致出口节点贡献者需要付出更多的精力以应对潜在的法律问题。因此,对Tor加密流量进行分析研究具有重大意义。首先,本文对Tor匿名通信网络原理进行了简单的概述,并针对Tor加密流量不同于常规网络流量的关键点进行了比较分析。在此基础上,还介绍了国内外关于Tor加密流量分析领域目前的研究进展。其次,本文将DeepFM模型引入Tor加密流量领域进行特征交叉工作,并对其进行序列化改造,提出了 SFF模型。该模型结合DeepFM在特征交叉上的优势以及LSTM在序列化处理的优势,从而降低了现有模型在特征处理的复杂度。通过实验设计,对SFF模型的采样方法、学习率等参数进行对比选择,实验结果表明SFF模型相对于现有的模型具有一定程度的提高。最后,本文针对Tor加密流量分析模型难以在真实场景中进行测量的问题,提出了 Tor实时加密流量验证方案(Tor-RETV),并根据此方案提出了 Tor-RETV原型系统。该方案可以在入口节点进行模型预测,同时可以在出口节点采集流量进行对比。由于Tor网络吞吐量巨大,电路构建随机,因此采用入口与出口流量的相似度可以作为衡量模型优劣的指标。本文分别使用LSTM模型与SFF模型进行测试,测试结果验证了该方案可以使用出入口节点实时流量对Tor加密流量分析模型进行验证,可直观地评价模型在有效性、实时性上的优劣。

关键词： Tor匿名通信网络加密流量分析特征交叉序列化

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P2P匿名通信系统攻击技术及可生存性研究

P2P匿名通信系统攻击技术及可生存性研究

作者：姚普欣北京邮电大学

学位级别：硕士

随着信息通信技术和互联网高速发展,人们对个人隐私越来越重视。因此,对匿名通信系统的研究逐渐增多。研究者不断研究设计或改进新的匿名通信系统,对匿名通信系统的攻击也在不断的增多。在一定意义上讲,对匿名通信系统的研究,主要就是... 详细信息

随着信息通信技术和互联网高速发展,人们对个人隐私越来越重视。因此,对匿名通信系统的研究逐渐增多。研究者不断研究设计或改进新的匿名通信系统,对匿名通信系统的攻击也在不断的增多。在一定意义上讲,对匿名通信系统的研究,主要就是针对匿名通信系统可能面临的攻击,以及如何防御攻击提高系统可生存性的研究。本文首先调研了现有的P2P匿名通信系统的相关技术,对匿名通信系统的研究进行了综述性总结,包括匿名相关概念、P2P匿名通信系统、相关技术和主流的匿名通信系统。其次,在相关技术的综述基础上,专门研究分析针对匿名通信系统的攻击技术,对攻击技术进行了分类,总结分析了攻击技术的原理、防御手段以及研究趋势等。最后对Tor系统面对攻击的可生存性进了分析。在该部分,首先对Tor系统的特点和脆弱性进行分析,其次,主要分析Tor系统面对匿名攻击的可生存性,主要分析了Tor系统面对时间攻击、拒绝服务攻击、Sybil攻击和通信流分析攻击的可生存性。而后,针对Tor及类似的系统提出了四点改进匿名系统可生存性的建议,包括限制信息泄露、保护关键节点、混淆通信流和消除连接特性等。最后,根据当前实际中可用的匿名通信工具繁多使用不便的现状,设计了一个匿名通讯工具集成平台,详细对集成模型设计、工具分类、平台模块设计以及具体集成步骤等几方面进行了阐述。

关键词：匿名通信攻击可生存性 Tor

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匿名P2P网络的拓扑分析与匿名性评估

匿名P2P网络的拓扑分析与匿名性评估

作者：郭晓博北京邮电大学

学位级别：硕士

随着Internet逐渐发展成为人们共享信息、日常交流和通信的虚拟平台,越来越多的人在虚拟世界中被联系到一起,人们的个人敏感信息和隐私与外界的“接触面积”也因此变得越发巨大,用户的隐私保护面临的巨大的安全威胁。随着信息通信技术... 详细信息

随着Internet逐渐发展成为人们共享信息、日常交流和通信的虚拟平台,越来越多的人在虚拟世界中被联系到一起,人们的个人敏感信息和隐私与外界的“接触面积”也因此变得越发巨大,用户的隐私保护面临的巨大的安全威胁。随着信息通信技术供应链在全球各国战略地位的提升,人们越发关注到其信息泄露、系统集成和网络空间的非对称性等安全隐患会引发严重的安全问题。随着物理空间的信息化发展,致力于实现物理空间与信息空间的高度融合统一的信息物理系统应运而生,它在带来物理空间行为的实时化智能化的同时也带来了攻击者可以通过发动对信息空间的攻击而造成物理空间重大损失的威胁。匿名P2P通信技术是解决上述威胁的有效手段,因此引起了广泛研究和关注。匿名性的获取是所有匿名P2P系统的最终目标,对不同协议下的匿名P2P网络进行匿名性评估,可比较不同匿名机制的匿名性大小,以及根据实际的匿名性需求设置同一匿名机制下的内部参数。在这样的背景下,本文主要对匿名P2P网络做了如下研究：首先,本文分别阐述了基于单代理、基于广播／组播、基于无线自组织网络和基于重路由的匿名通信机制,介绍了匿名Mix协议和匿名P2P协议中最具代表性的实例,在分析P2P网络的拓扑结构的基础上阐释了匿名P2P网络的拓扑结构。其次,本文分别阐述了进程代数、认知逻辑和函数关系下匿名性的定义,从整体上全面地理出了一个关于匿名通信系统匿名性评估的理论框架,该框架从定量和定性两方面系统地分析和总结了现有的匿名通信系统的匿名性评估方法。最后,本文利用高等代数中的映射等数学概念,从发送者和接收者关系匿名的角度进行思考,提出了基于映射的BIG-MIX匿名性评估方法,用于研究攻击者具有消息追踪攻击能力情况下,匿名通信系统内部参数设置对系统匿名性的影响,考虑了系统中不同消息路径的交叉问题。并使用该方法分别对Threshold Mixes、Timed Mixes以及Pool Mixes混淆下的匿名P2P网络的匿名性进行了量化分析。

关键词：匿名通信机制匿名P2P网络匿名性评估映射

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以太坊交易数据分析系统设计与实现

以太坊交易数据分析系统设计与实现

作者：廖海峰北京邮电大学

学位级别：硕士

随着区块链技术的不断发展,其数据价值在各个领域的研究与分析工作中不断体现。以太坊作为区块链2.0的代表,其链上数据的复杂性与潜在影响力对数据科学研究人员极具吸引力。截止至2021年底,以太坊网络上已有超过1000万个区块数据,且其... 详细信息

随着区块链技术的不断发展,其数据价值在各个领域的研究与分析工作中不断体现。以太坊作为区块链2.0的代表,其链上数据的复杂性与潜在影响力对数据科学研究人员极具吸引力。截止至2021年底,以太坊网络上已有超过1000万个区块数据,且其数据量仍在继续增长。如此庞大的数据量中包含了以太坊账户交易,智能合约等具有研究价值的信息。在当前,以太坊的数据分析工作仍存在数据获取代价较高、分析场景复杂、分析维度较少等挑战。因此,本文针对以太坊中的交易数据进行分析与研究,以挖掘以太坊网络的数据价值。首先,本文介绍了以太坊的基本原理,阐述了以太坊网络的基础概念以及以太坊中的交易原理。随后对以太坊交易数据的结构进行了介绍。调研了近年来对以太坊网络,以太坊交易进行研究分析的相关学术成果,并对以太坊交易数据的分析技术和研究方向进行了归纳总结。其次,针对以太坊交易数据具有动态图结构这一特性,本文设计了以太坊交易数据动态图分析方案Eth-DGAS,对该方案的总体架构设计及关键模块的核心处理流程进行了详细的阐述。Eth-DGAS方案将以太坊交易网络构建为动态有向多重图,使用改进的随机游走算法进行嵌入表示,改善了下游分析任务的分析效果。本文对Eth-DGAS方案的设计思路进行了分析和阐述,并通过实验对该方案的有效性进行了验证。最后,本文基于Eth-DGAS方案设计了以太坊交易数据分析系统,将改进后的动态图嵌入算法应用到系统设计中。基于以太坊实时数据源,完成从数据采集、数据存储、数据分析及应用的完整功能实现。同时根据以太坊数据研究场景与分析现状,完成了需求分析,系统设计与实现和系统测试四个部分。

关键词：以太坊网络以太坊交易动态图数据分析

Tor流量中网站指纹攻击的防御方法研究与实现

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Tor流量中网站指纹攻击的防御方法研究与实现

作者：陶晓涵北京邮电大学

学位级别：硕士

Tor是一个被广泛使用的低延迟匿名通信网络,能够在用户进行网络活动时隐藏通信双方的IP地址和通信内容。但是,使用网站指纹攻击的攻击者可以通过窃听Tor用户和web服务器之间的加密网络流量,从而推断出用户访问的真实目的网站,危害用户... 详细信息

Tor是一个被广泛使用的低延迟匿名通信网络,能够在用户进行网络活动时隐藏通信双方的IP地址和通信内容。但是,使用网站指纹攻击的攻击者可以通过窃听Tor用户和web服务器之间的加密网络流量,从而推断出用户访问的真实目的网站,危害用户的隐私安全。经典的网站指纹防御模型在应对最新的网站指纹攻击模型时表现不佳;高效的网站指纹模型,要么基于不合理的假设,要么会产生高昂的开销。本文针对上述问题展开了研究。第一,提出了基于多样本填充的网站指纹防御模型MSP。该模型利用WGAN生成流量序列,并根据多个流量序列特征指导真实流量的数据包填充,实现网站指纹防御。此外,本文还提出了网站指纹防御模型MSP++,在MSP的基础上探索了伪装网页加载状态抵御网站指纹攻击的可行性。实验结果表明,MSP能够使攻击模型的准确率下降71%,相较于最新的防御模型,降低了 27%的时延开销;而MSP++能够使攻击模型的准确率下降90%,相较于最强的防御模型,降低了78%的时延开销。第二,为了保护Tor用户的隐私安全,避免不必要带宽和时延开销,设计并实现了基于MSP的网站指纹防御系统WFDS。WFDS以MSP为核心设计了五个功能模块,分别为流量处理模块、流量采集模块、性能估计模块、状态同步模块和可视化模块,并根据Tor的拓扑结构,将系统分为客户端和服务端,分别放置在客户端和网桥处,当用户发送流量时根据参数配置对客户端和入口节点间的流量进行处理,抵御网站指纹攻击。

关键词： Tor匿名网络网站指纹防御网站指纹攻击 WGAN