Nym - Tìm hiểu mixnodes chuyên sâu

1. Cách mixnode bảo mật quyền riêng tư và khả năng chống truy vết của Nym Tech

Như tên gọi của chúng, Mixnode là các node tạo nên điểm cốt lõi của Nym Mixnet, và đó là nền tảng cho các hoạt động trên toàn bộ hệ thống Nym. Mixnode " mix và chuyển tiếp các gói dữ liệu được mã hóa có định dạng giống hệt nhau - được gọi là gói Sphinx - nhiều lần, trước khi chuyển tiếp các gói này đến người nhận cuối cùng của cả quá trình".

Bài viết này sẽ đi sâu hơn vào công việc mà các Mixnode thực hiện, phác thảo cách chúng bảo vệ chính xác lưu lượng mạng khỏi những người có mục đích theo dõi, khai thác thông tin, cũng như mô tả một số thông số thú vị mà những người khai thác Mixnode có thể điều chỉnh Mixnode của họ và cung cấp các biện pháp bảo vệ, cung cấp tính ẩn danh tốt hơn cho các loại ứng dụng khác nhau.

2. Mixing

Như thể hiện trong sơ đồ trên, di chuyển từ trái sang phải, các Mixnode nhận các gói Sphinx từ các gateway, hoạt động như những interface giữa các Nym client và Mixnet. Sau đó, họ trộn những thứ này, sắp xếp lại thứ tự bằng cách thêm các khoảng delay ngẫu nhiên cho mỗi gói, trước khi chuyển các gói đến các mixnode sau và cuối cùng đến một gateway nơi mà có thể liên lạc trực tiếp với người dùng cuối của gói tin.

Việc mix này chống lại các cuộc tấn công tương quan dựa trên thời gian và phân tích lưu lượng, khiến cho việc theo dõi ai đang nói với ai là điều gần như không thể. Mixnode cũng bổ sung thêm tính năng "cover trafic" nếu và khi cần thiết để duy trì một lượng lưu lượng mạng ổn định, khiến người quan sát thậm chí còn khó theo dõi các gói dữ liệu hơn, mang lại sự riêng tư tuyệt đối cho người dùng.

Mixnet được cấu thành bời ba lớp mixnode riêng biệt. Mỗi gói sẽ được trộn bởi một mixnode trên mỗi lớp trước khi được chuyển đến gateway thích hợp (gateway được kết nối với người nhận cuối cùng) và chuyển tiếp đến người nhận, nơi gói tin sẽ được giải mã. Đường dẫn của các gói được chọn bởi Nym client của người gửi. Client mã hóa gói tin nhiều lần bằng cách sử dụng các khóa công khai của ba mixnode mà thông điệp sẽ được chuyển tiếp đến trong hành trình của nó thông qua mixnet.

3. Đảm bảo tính trong suốt

Một trong những tính năng bảo mật chính của Mixnet là chúng cung cấp khả năng trong suốt cho các liên kết giữa các thông điệp đầu vào và đầu ra. Tính trong suốt là "không có khả năng xác định các phần dữ liệu có sẵn ở các trên các thực thể khác nhau của hệ thống có thể liên quan hoặc không liên quan đến nhau"

Trên thực tế, có một số cơ chế trong Nym Mixnet góp phần vào tính năng không liên kết. Thành phần chính là lợi dụng việc trộn thời gian bởi các Mixnode, trong đó việc chuyển tiếp từng gói Sphinx bị trì hoãn bởi một giá trị thời gian ngẫu nhiên. Tác động chính của việc trì hoãn là tạo ra các đoạn delay ngẫu nhiên trên từng gói tin trước khi chuyển tiếp gói tin đó đi, với hai gói tin đến từ hai thời điểm khác nhau, "xác suất gói tin tới trước là bất kỳ trong hai gói tin gửi là bằng nhau, bất kể sự khác biệt về thời gian".

Theo thuật ngữ kỹ thuật hơn, trộn thời gian delay ngẫu nhiên tạo ra các tập hợp ẩn danh "về mặt lý thuyết không bị ràng buộc": kẻ tấn công phải theo dõi số lượng cực lớn các gói Sphinx khi chúng di chuyển qua mixnet để cố gắng thực hiện một cuộc tấn công tương quan thời gian để theo dõi người dùng - bởi vì độ trễ là ngẫu nhiên cho mỗi gói và kết quả là ẩn danh được tạo ra với một hỗn hợp các gói tin trong quá trình di chuyển.

Bây giờ rõ ràng là có những giới hạn được áp đặt bởi khả năng sử dụng thực tế đối với thời gian của độ trễ đầu cuối. Ví dụ, các ứng dụng nhắn tin tức thì sẽ rất khó sử dụng nếu các tin nhắn mất hàng chục giây để đến nơi! Nhưng vấn đề về tính hữu dụng này phụ thuộc vào loại ứng dụng đang sử dụng Mixnet. Ví dụ, đối với ứng dụng truyền tệp, thời gian trễ thêm vài phút không ảnh hưởng nghiêm trọng đến trải nghiệm của ứng dụng đó đối với người dùng. Quan trọng hơn, khoảng thời gian mà các gói tin của người dùng sẽ bị trì hoãn bởi mỗi Mixnode trên tuyến đường của họ được chọn bởi chính Nym client, có nghĩa là người dùng kiểm soát được sự cân bằng giữa độ trễ tổng thể tăng lên và mức độ ẩn danh cũng được đảm bảo.

Thực tế, các ứng dụng có độ trễ cao thực sự cung cấp khả năng bảo vệ chống lại các cuộc tấn công giám sát mạng hơn các ứng dụng có độ trễ thấp bằng cách hoạt động như một vỏ bọc! Nym network được thiết kế đặc biệt ở chỗ nó có thể cung cấp tính năng ẩn danh cho cả các ứng dụng có độ trễ thấp (chẳng hạn như các kênh thanh toán Lightning Network hoặc nhắn tin) và các ứng dụng có độ trễ cao (như email hoặc chia sẻ tệp). Kích thước của tập hợp các gói tin ẩn danh của mạng, cùng với lưu lượng bao phủ được tạo ra bởi các Mixnode, cho phép các dấu vết về lưu lượng truy cập thực sự có thể ẩn trong nhiễu của lưu lượng toàn mạng (như hỗn hợp thời gian trễ được máy khách mã hóa trong các gói Sphinx trước khi nó được gửi vào Mixnet).

4. Tính thu hẹp và mở rộng của Mixnet

Có một số khía cạnh khác của kiến trúc cũng góp phần vào tính trong suốt cho liên kết, điều này cũng đảm bảo quy mô phù hợp của Mixnet và chất lượng trộn tốt.

Trước hết, Mixnet có các khoảng thời gian riêng biệt được gọi là epoch, trong đó kích thước và cấu hình mạng nhất định được thiết lập (đội ngũ hiện đang lên kế hoạch để những khoảng thời gian này kéo dài tới một giờ). Điều này cho phép mạng có thể tự điều chỉnh kích thước và cấu hình. Một số ixnode nhất định được đánh dấu là active, thực hiện trộn và chuyển tiếp các gói tin qua các lớp mixnet. Trong khi đó, các Mixnode khác sẽ không hoạt động, chờ cơ hội được chọn là active trong epoch tiếp theo. Điều này cho phép mạng lưới duy trì dung lượng dự trữ, đồng thời có thẻ mở rộng, từ đó đảm bảo hiệu quả về nguồn lực và đáp ứng nhu cầu lúc bấy giờ.

Mặt khác, các epoch cũng cho phép mạng thường xuyên được cấu hình lại, điều chỉnh tổng số Mixnode trên mỗi lớp và thay đổi các Mixnode được gán cho mỗi lớp. Điều này cho phép mạng loại bỏ các node active kém hiệu quả hoặc đã offline trong epoch trước đó để duy trì tình trạng chung của mạng.

Tóm lại việc cấu hình lại theo từng epoch này của Mixnet cũng gây khó khăn hơn trong việc phục hồi đường dẫn của các Mixnode gây hại, cố gắng khai thác lưu lượng truy cập, vì các thành viên cấu thành của mỗi lớp thay đổi ở mỗi epoch khác nhau.

Quá trình lựa chọn cho các node trong nhóm active và unactive được ngẫu nhiên hóa, nhưng được ưu tiên với trọng số được tính theo tổng số token stake ở các node này: số lượng token stake ở một Mixnode càng lớn, cơ hội node đó được chọn là active (hoặc sẵn sàng làm như vậy) càng cao và được trả thưởng cho điều đó.

5. Mixnode incentives

Điều này dẫn đến cách mà những người khai thác Mixnode được khuyến khích về mặt tài chính để tham gia vào Mixnet: network rewards. Mixnode phải stake NYM Token để được coi là một phần của mạng. Số token stake sẽ quyết định khả năng node đó được chọn để trở thành một phần của nhóm active ở epoch đó.

Bất kỳ ai khác có NYM token cũng có thể ủy thác token để stake cho Mixnode , tăng khả năng được chọn bằng cách thêm vào tổng số token stake của nó và đổi lại kiếm được một phần thưởng xứng đáng. Điều này hoạt động như một hình thức tăng độ đảm bảo chất lượng dịch vụ: mọi người sẽ có cơ hội ủy quyền vào các node active hơn và sau đó họ sẽ có nhiều khả năng kiếm được phần thưởng cao hơn.

Sau một thời gian trộn, các mixnode trong tập hợp đang active sẽ nhận được NYM token từ một pool phần thưởng vì đã cung cấp quyền riêng tư bằng cách trộn và chuyển tiếp các gói tin. Những phần thưởng này được phân phối theo tổng số tiền theo cổ phần và QoS của họ cho người khai thác node và những người ủy quyền của họ.

Các phép đo chất lượng dịch vụ (QoS) được thực hiện bởi các Nym validators. Phép đo này liên quan đến các test-packets, được định tuyến qua các gateway khác nhau mà mixnode được cho là đã mở. Nếu các test-packets này đi qua mixnode đến đích của chúng và mixnode đáp ứng mỗi khi các phép đo này được thực hiện (khoảng 15 phút một lần), thì mixnode sẽ được coi là có QoS cao và được thưởng tương ứng. Trong khi đó, các mixnode trong nhóm unactive cũng nhận được phần thưởng từ pool khi ở chế độ standby, mặc dù phần thưởng nhỏ hơn vì chúng không thực hiện công việc gì cả nhưng luôn sẵn sàng nhận việc.

Mixnode có hồ sơ trên Nym mixnet explorer và có thể phân biệt nó với những cái khác để thu hút thêm token stake và thu được nhiều phần thưởng hơn. Nó có thể thực hiện điều này một cách ngầm hiểu bằng cách cải thiện QoS và rõ ràng thông qua cả thông số định giá của nó và bất kỳ tính năng bổ sung nào mà nó muốn tích hợp. Các loại thông số hấp dẫn mà các node có thể cung cấp cho người ủy quyền bao gồm cung cấp mức giá cho mỗi gói tin cạnh tranh hơn - số tiền node tính phí để trộn các gói tin - và biên phần thưởng mà nó cung cấp cho người ủy quyền của mình. Nó cũng có thể giới thiệu các yếu tố bên ngoài hấp dẫn khác, chẳng hạn như cung cấp một số tiền thu được từ hoạt động của nó cho một mục đích tốt, chẳng hạn như "quyền truy cập miễn phí" vào Nym dành cho các nhà hoạt động nhân quyền, điều này sẽ gây được tiếng vang với một số người dùng trên cơ sở ít kinh tế hơn và nhân văn hơn.