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匿名通信技術(shù)探析論文
1匿名通信的研究背景及概念
1.1匿名通信的研究背景
匿名最初源于古希臘語(yǔ)，其含義主要是指無(wú)法識別一個(gè)人的身份信息。
隨著(zhù)Internet的應用的快速發(fā)展，特別是基于網(wǎng)絡(luò )的電子商務(wù)應用越來(lái)越多，計算機網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)成為人們信息共享、信息交流不可或缺的平臺。如電子投票、網(wǎng)上購物、社交網(wǎng)絡(luò )、網(wǎng)絡(luò )聊天和電子證券交易等。此外，匿名通信在軍事機構、執法機關(guān)、以及情報和反情報機關(guān)等安全性要求很高的環(huán)境中也有很重要的用途。但是，人們在享受Internet所帶來(lái)的極大便利時(shí)，又不得不面臨著(zhù)Internet上的隱私威脅。人們在保護傳輸數據秘密性、完整性和真實(shí)性的基礎上，越來(lái)越關(guān)注如何保護通信用戶(hù)的身份信息，如何保護提供網(wǎng)絡(luò )服務(wù)的用戶(hù)身份信息，以及如何抵御對用戶(hù)通信的流量分析，而這正是匿名通信的研究范圍。
1.2匿名通信的概念
匿名通信是由Chaum提出的，他提出了基于Mix節點(diǎn)的匿名通信算法，Mix節點(diǎn)接收多個(gè)發(fā)送者的消息，并對這些消息進(jìn)行混合處理，然后傳輸給接收者，因此掩蓋了發(fā)送者和接收者的身份信息，實(shí)現了匿名。
匿名通信(anonymouscommunication)是通過(guò)一定的方法將業(yè)務(wù)流中的通信實(shí)體的網(wǎng)絡(luò )地址、實(shí)體間的通信關(guān)系等隱私信息加以隱藏，使攻擊者無(wú)從直接獲知或推知雙方的通信關(guān)系或通信的一方。在發(fā)送者與接收者的通信中，如果接收者并不知道發(fā)送者的身份，并且第三方觀(guān)察者并不能把發(fā)送者和接收者關(guān)聯(lián)起來(lái)，則稱(chēng)發(fā)送者匿名地與接收者通信.有時(shí)允許接收者知道發(fā)送者的身份，但發(fā)送和接收者之間都會(huì )對觀(guān)察者隱藏他們之間的通信。
2匿名通信系統
2.1匿名郵件系統
電子郵件系統是匿名通信技術(shù)的主要應用之一。從1993年至今匿名郵件系統從最初的0型系統發(fā)展為如今的m型系統。
2003年11月，網(wǎng)絡(luò )上運行著(zhù)大約40多臺MiXMaster郵件服務(wù)器，其中大部分同時(shí)支持I型和n型匿名郵件協(xié)議。MixMinion匿名郵件系統是現今最新的匿名郵件系統，它也被稱(chēng)為m型匿名郵件系統，與前面的匿名郵件系統相比，具有了匿名回復、抵御重放攻擊、前向匿名、增加掩護流量等新特性，提高了安全性。
2.2匿名連接系統
包括了OnionRouting系統、WebMixes系統、Freedom系統、MorphMix系統以及我國中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所開(kāi)發(fā)的PZP匿名通信協(xié)議WonGoo。
OnionRouting系統是由美國海軍研究實(shí)驗室(NavalResearchLibrary,NRL)主持開(kāi)發(fā)的用于網(wǎng)頁(yè)瀏覽的匿名通信系統。
WebMixes系統是由德國德累斯頓科技大學(xué)(DresdenuniversityofTechnology)主持開(kāi)發(fā)的一個(gè)開(kāi)源項目，其目標是提供Internet上匿名的、不可監測的通信服務(wù)，保護用戶(hù)的個(gè)人隱私主持開(kāi)發(fā)的用于網(wǎng)頁(yè)瀏覽的匿名通信系統。
Freedom系統由零知識系統(Zero-KnowledgeSystem)公司開(kāi)發(fā)的用于匿名網(wǎng)絡(luò )連接的商用系統。
MorphMix系統可以看作是一個(gè)基于PZP思想的Tor系統，它同樣是使用匿名通道方式建立匿名網(wǎng)絡(luò )，支持延遲敏感的網(wǎng)絡(luò )應用。
WonGoo協(xié)議是中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所開(kāi)發(fā)的PZP匿名通信協(xié)議它綜合了MIX系統和Crowds系統兩者的特點(diǎn)，提出了分層加密與隨機轉發(fā)相結合的的方法，支持延遲敏感的網(wǎng)絡(luò )應用。
2.3匿名存儲與發(fā)布
由Waldman,Rubin和Cranor設計的匿名發(fā)布系統Publius;劍橋大學(xué)的Anderson于1996年提出EternityService系統;Berkeley大學(xué)的RewebberNetwork發(fā)布系統等匿名存儲與發(fā)布系統。
3匿名通信的研究現狀
現階段匿名通信的研究主要分為三類(lèi)：基于Mix算法的匿名通信系統、基于OnionRouting算法的匿名通信系統和基于泛洪算法的匿名通信系統�；贛ix算法的匿名通信系統具有以下特點(diǎn)：
(1)匿名通信系統網(wǎng)絡(luò )中一部分節點(diǎn)為其他節點(diǎn)提供匿名通信服務(wù)。
(2)發(fā)起者需要在發(fā)起匿名通信之前確定整個(gè)通信的傳輸路徑，該路徑在傳輸中不會(huì )改變。
(3)發(fā)起者需要在發(fā)起匿名通信之前，得到整個(gè)傳輸路徑中各個(gè)Mix節點(diǎn)的信息，包括地址、密鑰信息等。
(4)Mix節點(diǎn)對來(lái)自多個(gè)發(fā)送者的通信信息進(jìn)行解密、復用、批處理、重序、增加冗余字節等處理，系統匿名較高，但通信傳輸的時(shí)延較高，一般不適合實(shí)時(shí)的數據通信�；贛ix算法的匿名通信系統包括Babel、Cyberpunk(TypeI)、Mixmaster(TypeII)、Mixminion(TypeIII)等。
基于OnionRouting算法的匿名通信系統是在Reed等人1998年提出的OnionRouting算法基礎上發(fā)展起來(lái)的�；贠nionRouting算法的匿名通信系統更注重數據通信的實(shí)時(shí)性以及系統的簡(jiǎn)單性、有效性和可實(shí)施性，其特點(diǎn)為：
(1)該系統建立在TCP傳輸的基礎上，節點(diǎn)之間通常通過(guò)SSL方式傳輸。
(2)該系統在路徑建立時(shí)采用非對稱(chēng)密鑰算法加密，在數據通信時(shí)采用對稱(chēng)密鑰算法加密，以提高數據傳輸效率，降低時(shí)延。
(3)該系統采用實(shí)時(shí)復用并轉發(fā)，不對通信數據進(jìn)行亂序、固定輸入輸出流量等批處理�；贠nionRouting算法的匿名通信系統包括Tor、FreeNet等。
基于泛洪算法的匿名通信系統，主要基于Flooding、Epidemic等類(lèi)洪泛算法實(shí)現匿名通信，目前仍處于實(shí)驗室研究階段�；诜汉樗惴ǖ哪涿ㄐ畔到y一般具有以下特點(diǎn)：
(1)發(fā)起者在發(fā)起匿名傳輸之前完全不清楚匿名傳輸的路徑，也無(wú)需得到傳輸中間節點(diǎn)的任何信息。
(2)發(fā)起者的每一次匿名傳輸路徑并不固定。
(3)匿名通信網(wǎng)絡(luò )中的任何一個(gè)中間節點(diǎn)都不知道匿名通信的發(fā)起者和接收者。
基于泛洪算法的匿名通信系統主要面臨的挑戰是系統會(huì )產(chǎn)生大量的網(wǎng)絡(luò )傳輸流量，對于網(wǎng)絡(luò )帶寬的需求較大，在目前的狀態(tài)下，系統算法的穩定性和可靠性還不夠。
4匿名通信所面臨的挑戰
雖然加密技術(shù)可以保護通信的內容，但是攻擊者可以通過(guò)通信流分析(Trafficanalysis)手段觀(guān)察出“誰(shuí)和誰(shuí)”在通信，通信的時(shí)間及通信流的多少等。因此，僅靠加密技術(shù)并不能完全保證通信的安全，尤其是在Internet這樣一個(gè)開(kāi)放環(huán)境中，通信者的身份保護就顯得更為必要。從信息的數據加密到通信者身份的隱蔽，網(wǎng)絡(luò )中需要處理的是多級安全性，安全保密級別越髙，所付出的代價(jià)越大。但是，匿名通信技術(shù)在提供匿名服務(wù)的同時(shí)也帶來(lái)了匿名的濫用問(wèn)題。利用匿名系統在Internet上肆意擴散有害信息，搞網(wǎng)絡(luò )破壞、網(wǎng)絡(luò )攻擊、發(fā)送垃圾郵件，甚至被用于犯罪活動(dòng)和恐怖活動(dòng)等，其原因是很難對匿名用戶(hù)進(jìn)行追究。但匿名通信技術(shù)的積極方面遠大于消極方面，我們可以通過(guò)政策、法律等一切手段來(lái)維護我們的利益。系統的設計者必須考慮提出合理有效的抗濫用行為系統，既要保護合理合法通信的匿名，也要使那些非法的數據通信不能披上匿名的外衣而逃脫應有的監管和處罰，從而促進(jìn)匿名通信系統的發(fā)展。
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