Este artículo se publica en colaboración con MIT News.
Las redes de anonimato, que se sitúan sobre la Internet pública, están diseñadas para ocultar los hábitos de navegación web de las personas ante miradas indiscretas. La más popular de ellas, Tor, existe desde hace más de una década y la utilizan millones de personas cada día.
Sin embargo, investigaciones recientes han demostrado que los adversarios pueden inferir una gran cantidad de información sobre las fuentes de comunicaciones supuestamente anónimas mediante la monitorización del tráfico de datos a través de solo unos pocos nodos bien elegidos de una red de anonimato. En el Simposio de la Association for Computing Machinery sobre Principios de Sistemas Operativos, celebrado en octubre, un equipo de investigadores del MIT presentó un nuevo sistema de mensajería de texto no rastreable, diseñado para frustrar incluso a los adversarios más poderosos.
El sistema ofrece una sólida garantía matemática del anonimato de los usuarios y, según los resultados experimentales, permite intercambiar mensajes de texto aproximadamente una vez por minuto.
“Tor opera bajo el supuesto de que no existe un adversario global que preste atención a cada uno de los enlaces del mundo”, afirma Nickolai Zeldovich, profesor asociado de Ingeniería Eléctrica e Informática, cuyo grupo desarrolló el nuevo sistema. “Quizá hoy en día esta no sea una suposición tan válida. Tor también asume que ningún atacante aislado controla un gran número de nodos de su sistema. Ahora también nos planteamos si puede haber personas capaces de comprometer la mitad de sus servidores.”
Dado que el sistema confunde a los adversarios al ahogar los patrones de tráfico reveladores en información espuria, o “ruido”, sus creadores lo han bautizado como “Vuvuzela”, en alusión a las vuvuzelas que tanto gustaban a los aficionados al fútbol durante la Copa Mundial de 2010 en Sudáfrica.
Junto a Zeldovich, firman el artículo los primeros autores conjuntos David Lazar, estudiante de doctorado en Ingeniería Eléctrica e Informática, y Jelle van den Hoof, que obtuvo su máster en el MIT en la primavera, así como Matei Zaharia, profesor adjunto de Informática e Ingeniería y, al igual que Zeldovich, uno de los codirectores del grupo de Sistemas Operativos Paralelos y Distribuidos del Laboratorio de Informática e Inteligencia Artificial del MIT.
Cubrir las huellas
Vuvuzela es un sistema de buzón muerto (dead drop), en el que un usuario deja un mensaje para otro en una ubicación predefinida — en este caso, una dirección de memoria en un servidor conectado a Internet — y el otro usuario lo recupera. Pero añade varias capas de ofuscación para cubrir el rastro de los usuarios.
Para ilustrar el funcionamiento del sistema, Lazar describe un escenario simplificado en el que solo hay tres usuarios, llamados, según la convención criptográfica, Alice, Bob y Charlie. Alice y Bob desean intercambiar mensajes de texto, pero no quieren que nadie pueda deducir que han estado en contacto.
Si Alice y Bob envían mensajes al servidor de buzón muerto, y Charlie no, un observador concluiría que Alice y Bob se están comunicando. Por ello, el primer requisito del sistema es que todos los usuarios envíen mensajes periódicos al servidor, tengan o no información que transmitir.
Sin embargo, si un adversario se ha infiltrado en el servidor, puede ver qué usuarios acceden a qué direcciones de memoria. Si el mensaje de Charlie se dirige a una dirección, pero los de Alice y Bob se dirigen a otra, el adversario, una vez más, sabe quién ha estado hablando.
Por eso, en lugar de utilizar un único servidor, Vuvuzela utiliza tres. En correspondencia con los tres servidores, cada mensaje enviado a través del sistema se envuelve en tres capas de cifrado. El primer servidor retira la primera capa de cifrado antes de pasar los mensajes al segundo servidor, pero además permuta aleatoriamente su orden. Así, si, por ejemplo, el mensaje de Alice llega al primer servidor antes que el de Bob, y el de Bob antes que el de Charlie, el primer servidor los pasará al segundo en el orden Bob, Alice, Charlie, o Charlie, Bob, Alice, o uno similar.
El segundo servidor retira la segunda capa de cifrado y vuelve a permutar el orden de los mensajes. Solo el tercer servidor ve qué mensajes van destinados a qué direcciones de memoria. Pero incluso si se ha infiltrado, e incluso si el adversario observó el orden en que los mensajes llegaron al primer servidor, no puede saber de quién es el mensaje que acabó en cada destino.
Sin embargo, el adversario sí sabe que dos usuarios cuyos mensajes llegaron al primer servidor dentro de una determinada ventana de tiempo han estado comunicándose. Y ni siquiera eso es más información de la que los diseñadores de Vuvuzela quieren revelar.
Aquí es donde entra en juego el ruido: cuando el primer servidor reenvía los mensajes que ha recibido, también genera una gran cantidad de mensajes ficticios, con sus propios destinos cifrados. El segundo servidor hace lo mismo. Así, estadísticamente, es casi imposible que el adversario determine siquiera si alguno de los mensajes que llegan dentro de la misma ventana de tiempo terminó en el mismo destino.
Estas garantías estadísticas se mantienen incluso si dos de los tres servidores son infiltrados. Mientras uno de ellos permanezca sin comprometer, el sistema funciona.
En los últimos años, uno de los avances más interesantes en criptografía ha sido la teoría de la privacidad diferencial, que trata de formalizar las intuiciones sobre la protección de la privacidad de las personas cuyos datos figuran en grandes conjuntos de datos supuestamente anonimizados.
“El mecanismo que [los investigadores del MIT] utilizan para ocultar los patrones de comunicación es una aplicación muy perspicaz e interesante de la privacidad diferencial”, afirma Michael Walfish, profesor asociado de Informática en la Universidad de Nueva York. “La privacidad diferencial es una teoría muy profunda y sofisticada. La observación de que se podría usar la privacidad diferencial para resolver su problema, y la forma en que la emplean, es lo más interesante del trabajo. El resultado es un sistema que no está listo para desplegarse mañana, pero que, dentro de esta categoría de sistemas académicos inspirados en Tor, presenta hasta ahora los mejores resultados. Tiene limitaciones importantes, pero resulta emocionante y abre la puerta a algo potencialmente derivado de él en un futuro no muy lejano.”
La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde las opiniones expresadas.
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Autor: Larry Hardesty es colaborador invitado de MIT News.
Imagen: Hombres en silueta frente a una pantalla de vídeo mientras posan con teléfonos inteligentes. REUTERS/Dado Ruvic.
