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Tor隐藏服务DoS攻击方法研究

网络安全与数据治理 2022年第1期

杨欢乐，刘志天

(北京交通大学计算机与信息技术学院，北京100044)

摘要： Tor隐藏服务能保护服务提供方身份地址位置隐私。在分析Tor隐藏服务协议的基础上，提出了针对隐藏服务进行DoS攻击的策略。针对Tor隐藏服务发布、链路建立以及数据传输的不同阶段对隐藏服务目录、引入节点、隐藏服务守卫节点以及隐藏服务器等隐藏服务相关的网络节点实施基于带宽和内存的DoS攻击，达到降低隐藏服务可用性的目的。通过仿真实验进行了攻击验证，实验结果表明，对守卫节点的DoS攻击具有较好的攻击效果，采用带宽级别DoS攻击，自定义构建20个长路径能够消耗守卫节点大约1.2 MB/s的带宽资源，令普通用户获取隐藏服务的延迟时间中位数从9 s上升到30 s。采用内存级别的DoS攻击策略，敌手每构建一个内存级别的停止读攻击连接消耗大约60 KB/s的带宽资源就能以6 MB/s的速率消耗守卫节点内存。

關鍵詞： Tor DoS攻击守卫节点隐藏服务

中圖分類號： TP309
文獻標識碼： A
DOI： 10.20044/j.csdg.2097-1788.2022.01.010
引用格式：楊歡樂，劉志天. Tor隱藏服務DoS攻擊方法研究[J].網絡安全與數(shù)據(jù)治理，2022，41(1)：63-69.

DoS attack method on Tor hidden service

Yang Huanle，Liu Zhitian

(School of Computer and Information Technology，Beijing Jiaotong University，Beijing 100044，China)

Abstract： Tor hidden service can protect the privacy of service provider′s identity address and location. On the basis of analyzing the Tor hidden service protocol, this paper proposes a DoS attack strategy for hidden services. DoS attacks based on bandwidth and memory are carried out on network nodes related to hidden services such as hidden service catalogs, introduction nodes, hidden service guard nodes, and hidden servers at different stages of Tor hidden service release, link establishment, and data transmission to reduce hidden services. The attack is verified by simulation experiments. The experimental results show that the DoS attack on the guard node has a good attack effect. Using the bandwidth-level DoS attack, the custom construction of 20 long paths can consume about 1.2 MB/s of bandwidth resources of the guard nodes, which increases the median delay time for ordinary users to obtain hidden services from 9 s to 30 s. Using the memory-level DoS attack strategy, the adversary consumes about 60 KB/s of bandwidth resources for each memory-level stop-read attack connection to consume the guard node memory at a rate of 6 MB/s.

Key words : Tor；DoS attack；guard node；hidden service

0 引言

隨著匿名通信的發(fā)展與普及，Tor逐漸成為保護用戶隱私的主流通信工具。它由8 000多個洋蔥路由器組成，每天為數(shù)百萬用戶提供服務，能夠隱藏用戶真實地址、避免網絡監(jiān)控及流量分析。由于Tor網絡具有節(jié)點發(fā)現(xiàn)難、服務定位難、用戶監(jiān)控難、通信關系確認難等特點，其在為用戶提供隱私保護的同時，也被大量惡意隱藏服務用于掩蓋自身的非法網絡行為。

隨著Tor網絡的廣泛應用，對Tor的攻擊研究受到了越來越多的關注。Tor隱藏服務涉及多種網絡節(jié)點資源和鏈路，面臨較大的安全威脅。目前已有的研究主要是對Tor隱藏服務地址的溯源攻擊，還沒有專門針對Tor隱藏服務的DoS攻擊的研究。本文通過利用目前Tor隱藏服務協(xié)議的特點，提出對Tor中的隱藏服務進行DoS攻擊的方法。由于Tor隱藏服務在服務發(fā)布、鏈路建立以及數(shù)據(jù)傳輸不同階段需要隱藏服務目錄節(jié)點、引入節(jié)點、隱藏服務守衛(wèi)節(jié)點以及隱藏服務器等隱藏服務相關的網絡和終端節(jié)點，因此對這些網絡節(jié)點實施DoS攻擊就能降低隱藏服務本身的可用性。為了對這些節(jié)點實施DoS攻擊，需要確定這些網絡節(jié)點地址。本文首先介紹了確定這些節(jié)點地址的方法，然后采用文獻[1]的攻擊技術，對上述節(jié)點分別實施基于帶寬和基于內存的DoS攻擊，并進行了實驗驗證和理論分析。其中帶寬攻擊是利用在Tor中允許用戶自定義構建最多為8跳路徑的協(xié)議漏洞，最多可以將守衛(wèi)節(jié)點3次包含在同一電路中，對于客戶端通過這個路徑進行大量的數(shù)據(jù)傳輸，可以放大對于相關網絡節(jié)點的攻擊效果，降低攻擊者的帶寬成本。對隱藏服務器節(jié)點本身的帶寬攻擊主要采用HTTP POST方法上傳大量數(shù)據(jù)的方式進行。而內存級別的DoS攻擊是利用Tor的應用程序級擁塞和流控制機制，使Tor隱藏服務相關網絡節(jié)點緩存大量的數(shù)據(jù)。仿真實驗和分析表明，Tor隱藏服務面臨較大的DoS攻擊威脅。

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作者信息：

楊歡樂，劉志天

(北京交通大學計算機與信息技術學院，北京100044)

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