Was ist ein MixNet und wie funktioniert es?

Wann immer wir unsere Online-Privatsphäre verbessern müssen, haben wir oft zwei Möglichkeiten: VPNs oder Tor. Die meisten Internetnutzer werden Ersteres übernehmen, während technisch versiertere Personen eine Mischung aus beiden nutzen werden.

Aber in manchen Fällen kann MixNet, eine andere Anonymitätslösung, die noch nicht weit verbreitet ist, aber leistungsstarke Datenschutzfunktionen bietet, besser sein. Also, was ist es? Wie funktioniert es? Und wie schneidet es im Vergleich zu Tor und VPNs ab?

Was ist MixNet?

MixNet ist die Abkürzung für Mix Network, eine Technologie, die dazu beiträgt, über das Internet gesendete Informationen vertraulich und sicher zu halten. Dazu werden Daten aus verschiedenen Quellen gemischt, bevor sie an ihr Ziel gesendet werden. Dies macht es für einen Außenstehenden schwierig, die Quelle und das Ziel der Daten zu finden.

Während die meisten Internetdaten verschlüsselt sind und ihr Inhalt durch Protokolle wie geschützt ist

TLS und SSLEs enthält Metadaten, die Außenstehende analysieren und zur Identifizierung der Absender und Empfänger nutzen können. Ein MixNet implementiert Metadaten-Shuffling, um die Privatsphäre der Benutzer zu schützen.

Wie funktioniert ein MixNet?

Ein MixNet wendet Protokolle an, die Daten aus verschiedenen Quellen mischen und mischen, während sie über ein Netzwerk miteinander verbundener Knoten gesendet werden. Es mischt Metadaten wie geografischen Standort, Sender- und Empfänger-IPs, Nachrichtengröße sowie Sende- und Empfangszeiten. Das macht es für einen Außenstehenden schwierig, aussagekräftige Erkenntnisse zu gewinnen, die dabei helfen könnten, die Identität der Benutzer preiszugeben oder den Inhalt der Daten vorherzusagen.

MixNets bestehen aus zwei Komponenten:

• PKI (Public Key Infrastructure): Das System, das öffentliches Schlüsselmaterial und Netzwerkverbindungsinformationen verteilt, die für den Betrieb des MixNet erforderlich sind.
• Mischungen: Kryptografische Routen, die Teil des Mix-Netzwerks sind. Sie empfangen eingehende Nachrichten, wenden kryptografische Transformationen an und mischen Daten, um zu verhindern, dass Beobachter eingehende und ausgehende Nachrichten verknüpfen.

Das PKI-System versorgt das Mix-Netzwerk mit Strom, und wenn es kompromittiert wird, ist das gesamte Netzwerk gefährdet, da der Angreifer Knoten durch Knoten ersetzen kann, die unter seiner Kontrolle stehen, sodass diese die Kontrolle übernehmen können. Deshalb es muss dezentralisiert werden.

Mixes zerlegen Daten in Bits und wandeln sie in Chiffretext um, was zu einer bitweisen Unverknüpfbarkeit führt. Der Chiffretext wird dann durch eine Mischkaskade (feste Reihenfolge der Knoten) weitergeleitet, bevor er das Ziel erreicht. Darüber hinaus erhöhen Mischungen die Latenz, um Angriffe basierend auf Zeitmustern zu verhindern.

Während ein Mix-Knoten ausreicht, um Datenschutzbedenken auszuräumen, besteht die Gefahr, dass er ein Single Point of Failure ist. Daher werden mindestens drei Mischungen verwendet, wobei jeder unabhängige Knoten eine zusätzliche Ebene der Anonymität bietet und zur kollektiven Widerstandsfähigkeit des Netzwerks beiträgt.

MixNet vs. Tor

Tor ist eine weitere Technologie zur Verbesserung der Online-Privatsphäre, die weiter verbreitet ist. Es verwendet jedoch einen anderen Ansatz, um Anonymität zu erreichen.

Während ein MixNet durch das Mischen von Daten funktioniert, um die Verknüpfung von Ursprung und Ziel zu erschweren, verwendet Tor eine Technik, die als Onion Routing bekannt istDabei werden Daten schichtweise verschlüsselt und über eine Reihe von von Freiwilligen betriebenen Relais weitergeleitet, bevor sie ihr Ziel erreichen.

Die Relays in einem Tor-Netzwerk dienen lediglich dazu, die Daten mit eindeutigen Schlüsseln zu verschlüsseln, ohne zu wissen, woher der Datenverkehr kommt und wohin er geht. Jede Verschlüsselungsebene macht es schwierig, den Ursprung und das Ziel zu ermitteln.

Allerdings benötigt Tor konstruktionsbedingt Ausgangsknoten – die letzten Relays im Netzwerk –, die die letzte Verschlüsselungsebene entschlüsseln und an das Ziel senden. Dieser Faktor stellt ein Sicherheitsrisiko dar, wenn die letzten Relays böswillig sind.

Die einzigartigen Ansätze zur Online-Anonymität, die MixNets und Tor verwenden, führen zu unterschiedlichen Stärken und Schwächen. MixNets sind beispielsweise gut darin, Timing-Korrelations- und Bestätigungsangriffe zu verhindern, während Tor wirksam gegen Website-Fingerprinting ist und Sybil-Angriffe.

Darüber hinaus ist Tor aufgrund eines größeren Netzwerks und einer größeren Benutzerbasis widerstandsfähiger, während MixNets aufgrund weniger beteiligter Netzwerk-Relays eine geringere Latenz aufweisen. Die Wahl zwischen beiden hängt von spezifischen Anforderungen ab, beispielsweise dem gewünschten Grad an Anonymität, Latenztoleranz und Netzwerkgröße.

MixNet vs. VPN

VPNs (Virtuelle private Netzwerke) sind möglicherweise die am weitesten verbreiteten Online-Anonymitäts- und Sicherheitsplattformen, was teilweise auf ihre einfache Einrichtung und einen großen Pool an Dienstanbietern auf dem Markt zurückzuführen ist.

VPNs erstellen einen verschlüsselten Tunnel zwischen dem Benutzer und einem Server. Der Tunnel verschlüsselt den Internetverkehr des Benutzers, verbirgt seine persönlichen Daten, seinen Standort und seine Surfaktivitäten und verhindert so das Abhören durch Außenstehende.

Dieser Ansatz unterscheidet sich von MixNets, die bitgroße Datenstücke vor dem Mischen kryptografisch umwandeln sie und leiten sie über mehrere Relais weiter, um die Verknüpfung der Daten mit den beteiligten Parteien zu erschweren.

VPNs sind in Fällen effektiv, in denen jemand seinen Standort verbergen, eine sichere Verbindung zu öffentlichem WLAN herstellen, auf regional beschränkte Inhalte zugreifen und beim Surfen im Internet die allgemeine Privatsphäre wahren möchte. Da sie jedoch auf eine zentralisierte VPN-Server-Infrastruktur angewiesen sind, unterliegen sie Vertrauensproblemen und Datenschutzbedenken.

Andererseits sind MixNets in Fällen effektiver, in denen starke Anonymität und Metadatenschutz erforderlich sind. Sie haben außerdem eine geringere Latenz und eine stärker dezentrale Architektur als VPNs, die auf zentralisierte Server angewiesen sind.

Einschränkungen von MixNets

MixNets unterliegen außerdem mehreren Einschränkungen, die sich auf ihre Wirksamkeit und Praktikabilität auswirken können ...

1. Latenz: Durch den Mischvorgang werden Nachrichten verzögert, bevor sie weitergeleitet werden. Dies ist zwar wichtig, um Timing-Korrelationsangriffe zu verhindern, kann sich jedoch auf die Benutzererfahrung bei Echtzeitanwendungen auswirken, die Interaktionen mit geringer Latenz erfordern.
2. Probleme mit der Netzwerkskalierbarkeit: Mit zunehmender Anzahl an Benutzern und Nachrichten wird die Pflege der erforderlichen Mix-Knoten und die Verwaltung des Prozesses komplexer. Die Skalierbarkeit des Netzwerks kann eine Herausforderung darstellen, insbesondere bei großen Anwendungen von MixNets.
3. Bandbreiten-Overhead: Der Mischvorgang erhöht die Größe der Datenpakete, was zu einem höheren Bandbreitenverbrauch als bei der direkten Kommunikation führt. Dies kann für Benutzer mit begrenzter Bandbreite oder Anwendungen, die eine effiziente Datenübertragung erfordern, ein Problem darstellen.
4. Unannehmlichkeiten für den Benutzer: MixNets erfordert möglicherweise, dass Benutzer spezielle Software installieren oder bestimmte Protokolle verwenden, was eine breite Akzeptanz behindern könnte. Um die Benutzerbeteiligung zu fördern, sind benutzerfreundliche Schnittstellen und eine nahtlose Integration erforderlich.
5. Sybil-Angriffe: MixNets können anfällig für Sybil-Angriffe sein, bei denen ein Angreifer viele gefälschte Knoten erstellt, um Einfluss auf das Netzwerk zu erlangen. Dies könnte zur Nachrichtenumleitung, Manipulation oder Datenschutzverletzungen führen.

Obwohl MixNets einen starken Datenschutz bieten, sind sie aufgrund ihrer Einschränkungen weniger praktische Optionen für den Online-Datenschutz. Allerdings beseitigen mehrere kommende Technologien diese Einschränkungen. Zum Beispiel, HOPR nutzt P2P-Netzwerke von Knoten, was die Skalierbarkeit erhöht Nym ordnet Mix-Knoten in Schichten an und bildet so eine Architektur, die mehr Skalierbarkeit bietet, ohne die Anonymität zu beeinträchtigen.

Sollten Sie MixNets verwenden?

Ob Sie MixNets zur Verbesserung Ihrer Online-Privatsphäre verwenden oder nicht, hängt von Ihren spezifischen Anforderungen, Ihrer Bereitschaft, Latenz und Bandbreiten-Overhead zu tolerieren, sowie der Kompatibilität Ihrer Anwendungen ab.

Mixnets eignen sich, wenn es Ihnen besonders wichtig ist, anonym zu bleiben, und wenn Sie Anwendungen haben, die nicht zeitkritisch sind; Sie sind jedoch ungeeignet, wenn Sie benutzerfreundliche Lösungen bevorzugen oder Echtzeit-Kommunikationsanwendungen verwenden. In jedem Fall ist es wichtig, die Vorteile, Einschränkungen und Überlegungen sorgfältig abzuwägen, bevor entschieden wird, ob MixNets erforderlich sind.