Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
The Effect of DNS on Tor’s Anonymity
KTH, School of Computer Science and Communication (CSC), Theoretical Computer Science, TCS.ORCID iD: 0000-0002-7102-8153
Karlstad University.
Princeton University.
Princeton University.
Show others and affiliations
2017 (English)In: Network and Distributed System Security (NDSS) Symposium 2017, 2017Conference paper, Published paper (Other academic)
Abstract [en]

Previous attacks that link the sender and receiver oftraffic in the Tor network (“correlation attacks”) have generally relied on analyzing traffic from TCP connections. The TCP connections of a typical client application, however, are often accompanied by DNS requests and responses. This additional traffic presents more opportunities for correlation attacks. This paper quantifies how DNS traffic can make Tor users more vulnerable to correlation attacks. We investigate how incorporating DNS traffic can make existing correlation attacks more powerful and how DNS lookups can leak information to third parties about anonymous communication. We (i) develop a method to identify the DNS resolvers of Tor exit relays; (ii) develop a new set of correlation attacks (DefecTor attacks) that incorporate DNS traffic to improve precision; (iii) analyze the Internet-scale effects of these new attacks on Tor users; and (iv) develop improved methods to evaluate correlation attacks. First, we find that there exist adversaries that can mount DefecTor attacks: for example, Google's DNS resolver observes almost 40% of all DNS requests exiting the Tor network. We also find that DNS requests often traverse ASes that the corresponding TCP connections do not transit, enabling additional ASes to gain information about Tor users' traffic. We then show that an adversary that can mount a DefecTor attack can often determine the website that a Tor user is visiting with perfect precision, particularly for less popular websites where the set of DNS names associated with that website may be unique to the site. We also use the Tor Path Simulator (TorPS) in combination with traceroute data from vantage points co-located with Tor exit relays to estimate the power of AS-level adversaries that might mount DefecTor attacks in practice.

Place, publisher, year, edition, pages
2017.
Keyword [en]
Tor, Website Fingerprinting, Correlation Attacks, Anonymity, DNS
National Category
Computer Science
Research subject
Computer Science
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-196505OAI: oai:DiVA.org:kth-196505DiVA: diva2:1046673
Conference
Network and Distributed System Security Symposium (NDSS) 2017
Funder
Swedish Foundation for Strategic Research , FFL09-0086Swedish Research Council, VR 2009-3793
Note

Accepted.

QC 20161115

Available from: 2016-11-14 Created: 2016-11-14 Last updated: 2017-04-28Bibliographically approved
In thesis
1. Privacy Issues in Decentralized Online Social Networks and other Decentralized Systems
Open this publication in new window or tab >>Privacy Issues in Decentralized Online Social Networks and other Decentralized Systems
2016 (English)Doctoral thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [en]

Popular Online Social Networks (OSNs), such as Facebook or Twitter, are logically centralized systems. The massive information aggregation of sensitive personal data at the central providers of these services is an inherent threat to the privacy of the users. Leakages of these data collections happen regularly – both intentionally, for example by selling of user data to third parties and unintentionally, for example when outsiders successfully attack a provider.

Motivated by this insight, the concept of Decentralized Online Social Networks (DOSNs) has emerged. In these proposed systems, no single, central provider keeps a data collection of all users. Instead, the data is spread out across multiple servers or is distributed completely among user devices that form a peer-to-peer (P2P) network. Encryption is used to enforce access rights of shared content and communication partners ideally connect directly to each other. DOSNs solve one of the biggest privacy concerns of centralized OSNs in a quite forthright way – by getting rid of the central provider. Furthermore, these decentralized systems can be designed to be more immune to censorship than centralized services. But when decentralizing OSNs, two main challenges have to be met: to provide user privacy under a significantly different threat model, and to implement equal usability and functionality without centralized components.

In this work we analyze the general privacy-problems in DOSNs, especially those arising from the more exposed metadata in these systems. Furthermore, we suggest three privacy-preserving implementations of standard OSN features, i.e. user authentication via password-login, user search via a knowledge threshold and an event invitation system with fine-grained privacy-settings. These implementations do not rely on a trusted, central provider and are therefore applicable in a DOSN scenario but can be applied in other P2P or low-trust environments as well. Finally, we analyze a concrete attack on a specific decentralized system, the Tor anonymization network, and suggest improvements for mitigating the identified threats.

Abstract [sv]

Populära sociala nätverkstjänster som Facebook och Instagram bygger på en logiskt centraliserad systemarkitektur. Tjänsteleverantörerna har därför tillgång till omfattande ansamlingar av känsliga personuppgifter,vilket innebär en oundviklig risk för integritetskränkningar. Med jämna mellanrum läcks dessa informationsansamlingar till tredje part – antingen när tjänsteleverantören själv säljer eller ger dem tillexterna aktörer, eller när obehöriga får åtkomst till tjänsteleverantörens datasystem.

Decentraliserade sociala nätverkstjänster (eng. Decentralized Online Social Networks, DOSNs) är en lovande utveckling för att minska denna risk och för att skydda användarnas personliga information såväl från tjänsteleverantören som från tredje part. Ett vanligt sätt att implementera ett DOSN är genom en icke-hierarkisk nätverksarkitektur (eng. peer-to-peer network) för att undvika att känsliga personuppgifter samlas på ett ställe som är under tjänsteleverantörens kontroll. Kryptering används för att skydda kommunikationen och för att realisera åtkomstkontrollen av information som ska delas med andra användare.

Att inte längre ha en tjänsteleverantör som har tillgång till all data innebär att den största riskfaktorn for integritetskränkningar tas bort. Men genom att ersätta den centrala tjänsteleverantören med ett decentraliserat system tar vi även bort ett visst integritetsskydd. Integritetsskyddet var en konsekvens av att förmedlingen av all användarkommunikation skedde genom tjänsteleverantörens servrar. När ansvaret för lagring av innehållet, hantering av behörigheterna, åtkomst och andra administrativa uppgifter övergår till användarna själva, blir det en utmaning att skydda metadata för objekt och informationsflöden, även om innehållet är krypterat. I ett centraliserat system är dessa metadata faktiskt skyddade av tjänsteleverantören – avsiktligt eller som en sidoeffekt.

För att implementera de olika funktioner som ska finnas i ett integritetsskyddande DOSN, är det nödvändigt både att lösa dessa generella utmaningar och att hantera frånvaron av en betrodd tjänsteleverantör som har full tillgång till all data. Användarautentiseringen borde till exempel ha samma användbarhet som i centraliserade system. Det vill säga att det är lätt att ändra lösenordet, upphäva rättigheterna för en stulen klientenhet eller återställa ett glömt lösenord med hjälp av e-post eller säkerhetsfrågor – allt utan att förlita sig på en betrodd tredje part. Ett annat exempel är funktionen att kunna söka efter andra användare. Utmaningen där är att skydda användarinformationen samtidigt som det måste vara möjligt att hitta användare baserad på just denna informationen. En implementation av en sådan funktion i ett DOSN måste klara sig utan en betrodd tjänsteleverantör som med tillgång till alla användardata kan upprätthålla ett globalt sökindex.

I den här avhandlingen analyserar vi de generella risker för integritetskränkningar som finns i DOSN, särskilt de som orsakas av metadata. Därutöver föreslår vi tre integritetsskyddande implementationer av vanliga funktioner i en social nätverkstjänst: lösenordsbaserad användarautentisering, en användarsökfunktion med en kunskapströskel och en inbjudningsfunktion för evenemang med detaljerade sekretessinställningar. Alla tre implementationerna är lämpliga för DOSN-scenarier eftersom de klarar sig helt utan en betrodd, central tjänsteleverantör, och kan därför även användas i andra sammanhang såsom icke-hierarkiska nätverk eller andra system som måste klara sig utan en betrodd tredje part. Slutligen analyserar vi en attack på ett specifikt decentraliserat system, anonymitetstjänsten Tor, och diskuterar hur systemet kan skyddas mot de analyserade sårbarheterna.

Place, publisher, year, edition, pages
Stockholm: KTH Royal Institute of Technology, 2016. 150 p.
Series
TRITA-CSC-A, ISSN 1653-5723 ; 2016:28
Keyword
Privacy, Online Social Networks, Decentralized Online Social Networks
National Category
Computer Science
Research subject
Computer Science
Identifiers
urn:nbn:se:kth:diva-196118 (URN)978-91-7729-194-7 (ISBN)
Public defence
2016-12-15, F3, Kungl Tekniska högskolan, Lindstedtsvägen 26, Stockholm, 14:00 (English)
Opponent
Supervisors
Funder
Swedish Foundation for Strategic Research , SSF FFL09-0086Swedish Research Council, VR 2009-3793
Note

QC 20161115

Available from: 2016-11-17 Created: 2016-11-11 Last updated: 2016-11-17Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1187 kB)154 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1187 kBChecksum SHA-512
c1631ac0aa72b1c299c87851cad1cc36d29d202d50c09cc0bce9801b799d6875ff676f9f1cb4508c5992b0cefa523f70bc91f737c7fc6bb8d3951ec37e0ba000
Type fulltextMimetype application/pdf

Other links

https://nymity.ch/tor-dns/

Search in DiVA

By author/editor
Greschbach, Benjamin
By organisation
Theoretical Computer Science, TCS
Computer Science

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 154 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 106 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf