Version du 19 février 2018 à 18:42

Sommaire

1 Présentation générale
- 1.1 Description
- 1.2 Objectifs
2 Analyse du projet
3 Préparation du projet
4 Réalisation du Projet
5 Travail réalisé
- 5.1 État de l'art
- 5.2 Expérimentations
6 Documents Rendus

Présentation générale

Lien du Gitlab.

Description

Logo de Tor

Notre projet s’intitule "Exploration du réseau d'anonymisation Tor" et consiste à découvrir le principe de fonctionnement de ce dit réseau pour ensuite le mettre en pratique et enfin l’analyser en profondeur. Tor (Acronyme de "The Onion Router", le routage en oignon), est un réseau mondial décentralisé apparu en 2002 en version alpha et qui permet de lutter contre la surveillance et la censure. Sous le terme décentralisé se cache des milliers de serveurs mis à disposition par des bénévoles. Ces machines, appelées noeuds, agissent comme des relais pour permettre une anonymisation des connexions internet. Lorsqu’on fait référence à Tor, l’amalgame est souvent fait avec le logiciel Tor Browser, qui lui n’est qu’un navigateur (basé sur Firefox) qui envoie les connexions dans le réseau Tor. L'appellation du protocole “routage en oignon” fait référence à la manière dont les données sont encapsulées puis “épluchées” au cours d’un trajet dans un circuit tor.

Tor est utilisé dans deux situations :

Accéder au web "normal" : la requête émise par l'utilisateur est transférée jusqu'au serveur ciblé par un circuit composé de trois nœuds.
Accéder aux services cachés : l'utilisateur et le serveur ciblé s'entendent sur un point de rendez-vous pour communiquer.

Objectifs

Ce projet peut se découper en trois grandes parties. En premier lieu, nous commencerons par un travail bibliographique afin de nous forger des connaissances solides sur le réseau Tor. Suivra une partie où nous mettrons en application notre savoir au travers de trois expériences qui seront : la navigation sur Internet avec le réseau Tor, la création d’un noeud et finalement l’hébergement d’un service caché. La troisième partie sera consacrée à des tests d’efficacité du réseau. Nous visualiserons les requêtes reçues par un serveur web (sous notre administration) lorsqu’on accède à celui-ci via Tor. Nous évaluerons ensuite la vulnérabilité des nœuds du circuit. Enfin, nous nous attaquerons à une autre particularité de Tor, à savoir les services cachés. A nouveau, nous testerons les limites de cette fonctionnalité pour voir par exemple s’il est possible de déterminer la localisation du serveur hébergeant le service. Evidemment, s'agissant d'un projet d'exploration, cette liste d’objectifs est sujette au changement et pourra se voir allongée par la suite, du moins nous l'espérons.

Analyse du projet

Positionnement par rapport à l'existant

A l’heure d’aujourd’hui, quand on parle d’anonymisation, Tor est souvent le seul service évoqué. Bien que ce ne soit pas le cas, il est vrai qu’il possède une place de leader dans son domaine. Ce qui le rend si populaire est sans doute la simplicité des applications gravitant autour de ce réseau, le tout accompagné d’une communauté très active. Pour ne citer qu’un exemple, Tor Browser s’installe en quelques minutes de la même manière que Firefox. Sa seconde force réside dans sa capacité à pouvoir accéder au web "normal" sans que le serveur ciblé ne connaissent l’origine de la connexion. Tor a été conçu pour ce genre d'utilisation, c’est pour cela que les connexions aux services cachés sont plus lentes que sur d'autre réseau d'anonymisation. Mis à part les aspects purement techniques et les raisons ci-dessus, rien d'autre ne pourrait distinguer Tor de ses concurrents.

Analyse du premier concurrent

Logo d'I2P

I2P et Tor sont conçus pour permettre la mise en relation de deux machines sans révéler leur adresse IP réelle et sont donc assez similaire sur le principe. Bien qu’il soit également possible d’accéder au web "normal" avec I2P, ce n’est pas son but premier. Ce réseau privilégie l’utilisation des services cachés, de ce fait il est plus rapide d’y naviguer dessus. En terme de différence technique, on peut citer le fait que les tunnels (équivalent des circuits Tor) sont unidirectionnels contrairement à Tor.

Analyse du second concurrent

Logo de Freenet

Freenet possède quant à lui un autre type d’usage en proposant le partage de fichiers de manière anonyme et résistante à la censure. En effet, contrairement à Tor et I2P, Freenet assure la pérennité des données grâce à une redondance des fragments de fichiers. Freenet est sur ce point similaire au protocole BitTorrent puisqu’un utilisateur téléchargeant un fichier est susceptible de le redistribuer plus tard à condition de toujours l’avoir en cache. En plus de sa bande passante, l’utilisateur est libre d’allouer une partie de son disque dur pour stocker les fichiers du réseau. Un fichier populaire, de par ce procédé, a plus de chance de rester disponible. Pour garantir l’anonymat, un client possède une liste de vingt nœuds qu’il peut interroger. Si aucun des nœuds ne possède ce fichier, ces vingts nœuds interroge à leur tour leurs voisins et ainsi de suite. Ainsi quand le fichier transite vers le client, aucun nœud ne sait si celui qui le précède est le demandeur.

Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé

Alice est une journaliste dans un pays où les libertés individuelles sont bafouées, mais elle souhaite partager avec le reste du monde son quotidien en s’assurant que, dans un premier temps son gouvernement ne sache pas ce qu’elle envoie comme information, mais aussi qu’il ne sache pas à qui elle les envoie.

Alice peut donc utiliser le réseau Tor, afin dans un premier temps de crypter sous plusieurs couches SSL son message, mais également en passant par plusieurs noeuds pour brouiller les pistes qui voudraient remonter à elle ou au serveur avec qui elle communique.

Seulement, deux problèmes se posent à Alice, si elle communique avec Bob sur un réseau Tor Web classique, alors tout le trafic entre le nœud 3 et Bob sera en clair (il peut être crypté via https bien évidemment, mais il ne sera pas crypté d’un point de vue Tor), ainsi, on peut lire le contenu du message envoyé à Bob, et le corréler avec le contenu qui trafique dans les nœuds Tor pour remonter à Alice.

Ensuite, les nœuds du réseau sont publics, un gouvernement peut donc très bien en bloquer l’accès, voire pire, le rendre illégal et imposer des sanctions lourdes en dissuasion. Pour régler ce problème, Tor project propose d’envoyer dans un premier temps le software par un média non suspect (CD par exemple), et aussi dans un second temps d’allouer à Alice un bridge, un nœud d’entrée Tor complètement secret, réservé pour l’accès au réseau Tor dans les pays peu libres.

Ainsi, du point de vue du gouvernement qui essaierait de sniffer les paquets envoyés et reçus par Alice, ils ne verraient que du charabia sous SSL entre elle et un serveur qui n’a rien de suspect si c’est un bridge.

Réponse à la question difficile

La question difficile posée durant la présentation orale de notre sujet nous amène à analyser le comportement de Tor concernant le ciblage publicitaire mis en oeuvre par l’utilisation des cookies. Premièrement, il est bon de savoir que ce navigateur n'est qu'un fork du très connu Mozilla Firefox sur lequel il est possible d'utiliser le réseau d'anonymisation TOR. Rien que par ce premier point, on comprend rapidement que le réseau en tant que tel n'est nullement responsable du ciblage publicitaire. Tor n'est qu'un réseau permettant l'acheminement de paquets TCP, paquets pouvant encapsuler entre autres du HTTP/S. Il est donc tout à fait possible de retrouver une en-tête HTTP/S de type Set-Cookie ou Cookie qui permettra dans le meilleur des cas de faciliter la navigation de l'utilisateur ou pire de le cibler. Le ciblage, opéré principalement par les régies publicitaires, utilise ce que l'on appelle les cookies tierce partie. Lorsqu'on se connecte à une page web, notre client effectue des requêtes au serveur web qui sont dites internes quand le domaine correspond à celui sur lequel on se trouve ou tierce partie quand la cible est un domaine différent. Les cookies tierce partie désignent donc les cookies envoyés par ce tiers. Dès lors, peu importe le site consulté, le client sera en état de transmettre des infos d'un site interrogé auparavant à condition qu'ils aient la même régie. Les navigateurs Internet actuels permettent de désactiver les cookies tierce partie et Tor Browser a fait ce choix par défaut, n'autorisant que les cookies internes.

Préparation du projet

Cahier des charges

Choix techniques : matériel et logiciel

Ce projet purement informatique ne nécessite aucun matériel à l'exception d'un serveur connecté sur le réseau de l'école et ayant accès à la ligne SDSL. Du coté des logiciels, nous commencerons par exploiter Tor Browser et Firefox afin de naviguer sur Internet en passant par le réseau Tor. Nous verrons ainsi l'utilité d'utiliser la navigateur de la fondation Tor. Dans un second temps, nous créerons des machines virtuelles sur le serveur Chassiron afin d'ajouter un nœud au réseau Tor ou encore d’héberger un service caché (sur un serveur web tel que Nginx ou Apache). La mise en place de ces machines nécessitera les logiciels Xen (pour la virtualisation) et LVM (pour la création de volume logique). Finalement, nous installerons Tor pour être en mesure de communiquer sur ce réseau que nous contrôlerons totalement, et nous pourrons réaliser divers test (tcpdump par exemple) sur les machines virtuelles.

Concernant la partie analyse et sécurité, Wireshark ou tcpdump se révéleront être des outils pratiques pour analyser les paquets reçus sur une interface réseau.

Liste des tâches à effectuer

État de l'art technique : les recherches documentaires s’effectueront tout au long du projet mais beaucoup d'importance y sera consacré dans un premier temps.

Installation de Tor Browser et comparaison avec un Firefox classique.

Création et configuration d'un machine virtuelle connecté sur la ligne SDSL.

Ajout d'un nœud au réseau.

Installation d'un serveur web sur une autre VM pour héberger un service caché.

Mise en place d'un réseau privé Tor pour avoir la main sur l'ensemble de la chaîne de transmission.

Calendrier prévisionnel

Faire un Gantt

Réalisation du Projet

Feuille d'heures

Tâche	Prélude	Heures S1	Heures S2	Heures S3	Heures S4	Heures S5
Analyse du projet	20
Rédaction du wiki	2	1	1		1	1
Documentation après prologue		2	2	4	2	2
Installation d'une VM avec Xen		2
Configuration de la VM		2	2
Ajout d'un nœud Tor				2
Serveur Web sur la VM			4
Mise en place du service caché			1
Mise en place du Directory server						3

Prologue

Nous avons passé de nombreuses heures à nous documenter sur le design de Tor.

Semaine 1

Installation et configuration d'une VM sur le serveur Chassiron
Utilisation et compréhension de Xen
Étude de l'architecture de réseau de Chassiron (et de Polytech en général)

A faire :

Installer Tor / Torify / Lynx

Semaine 2

Configuration de la carte réseau virtuelle de la VM pour se connecter au Vlan47 correspondant à la ligne SDSL
Installation de quelques paquets : Lynx, TCPdump
Cette VM servira de serveur web pour notre réseau privé Tor (changement de bridge => InfoStud)
Installation d'Apache2
Installation de Tor Browser sur tutur02
Comparaison Tor / Web classique avec Wireshark
Mise en place d'un service caché sur la VM

À faire :

Créer 3 autres VM pour les nœuds Tor (le client sera une zabeth/tutur)
On pourra analyser efficacement les trames qui transitent

Semaine 3

Problème : le serveur web de la VM est accessible de l'extérieur du réseau Lille 1 mais pas de l'intérieur
Lecture en liant avec Tor et la sécurité, beaucoup de publications sur : https://www.freehaven.net/anonbib/
Mise en place d'un nœud

Semaine 4

Analyse des trames émises / reçues avec Wireshark
Comparaison Tor Browser / Firefox classique en passant par Tor : DNS Leaks
Lecture d'articles de recherche

Semaine 5

Lecture de doc
Recyclage de 3 VMs sur Chassiron pour bâtir le réseau privée Tor. Deux seront des nœuds et la troisième sera à la fois un nœud, un serveur web et un directory server. Passage des IPs en static.
Installation de Tor sur les 3 VMs
Mise en en place du authority server, du relay et serveur web apache2 sur grolem
Configuration du relay sur grodoudou et goupix en spécifiant l'adresse du authority server (grolem)
Le réseau est en place, manque plus qu'à configurer le torrc du client, une tutur

Semaine 6

Le client est configuré mais doit néanmoins être considéré comme un nœud (à comprendre)

Travail réalisé

État de l'art

Le routage en Onion

Le routage en Onion consiste simplement comme nous l'avons exprimé plus tôt en trois noeuds intermédiaires qui se posent entre Alice et Bob, en pratique, Tor utilise un protocole très détaillé et complexe décrit dans son papier officiel https://svn.torproject.org/svn/projects/design-paper/tor-design.html

Ce qu'on peut retenir de ce rapport exhaustif, c'est que le routage en Onion n'est pas la seule manière de communiquer de facon anonyme, il y a eu d'autres manières, mais que la "selection naturelle" a fait que par sa praticité et sa rapidité il est en figure de leader.

Web classique torifié

Les services cachés

Les failles connues

Expérimentations

Navigation sur le réseau Tor

Pour naviguer sur le réseau Tor, nous avons téléchargé la dernière version de Tor Browser disponible sur le site web de la fondation :

https://www.torproject.org/projects/torbrowser.html.en.

Il s'agit de la méthode la plus simple d'obtenir un ordinateur connecté à Tor de la manière la plus sécurisée possible. Tor Browser contient un clone du projet Firefox de Mozilla, sous licence GPL, il s'agit donc un simple navigateur modifié pour tout faire transiter par Tor.

En pratique, Tor Browser va faire transiter les requêtes par un proxy SOCKS sur le localhost via le port 9050, sur lequel tourne le logiciel d'onion routing (Tor en lui même). En plus du navigateur, Tor Browser inclus divers logiciels purement sécuritaires, comme Privoxy, un proxy http qui va filtrer toutes les fuites http qui pourraient ne pas transiter par Tor, et par conséquent compromettre l'anonymat d'Alice.

Ajout d'un nœud

Nous avons ajouté un noeud Tor directement relié à la ligne SDSL de Polytech, pour ce faire, comme annoncé dans l'introduction, nous avons réalisé une machine virtuelle sur la machine Chassiron qui était libre et reliée à la ligne SDSL.

Création de la machine virtuelle

Volumes logiques sur Chassiron

Avant de s’intéresser à notre nœud, il nous faut créer une machine virtuelle qui va le contenir, pour ce faire nous utilisons les logiciels xen ainsi que lvm. Xen est un hyperviseur de type un "bare-metal", il s'agit d'une couche entre le hardware et le kernel. Xen va être une sorte de passerelle, qui permet donc de faire tourner plusieurs versions de kernel en parallèle.

Pour la création de la machine virtuelle, nous utilisons Xen, avec la commande suivante:

xen-create-image --hostname=DurotDuq --dhcp --size=10Gb --swap=128Mb --lvm=gis4-pokedex

Cette commande crée deux volumes logiques : DurotDuq-disk et DurotDuq-swap sur le volume de groupe gis4-pokedex, de taille 10Gb et 128Mb respectivement, ces volumes logiques vont servir de disque pour la machine virtuelle. A savoir que aurions très bien pu les volumes virtuels en amont d'autant plus, un swap n'étant pas forcément nécessaire, nous aurions pu avoir strictement le même résultat en rentrant la commande :

Configuration de la machine virtuelle

lvcreate -L10 -nDurotDuq-disk gis4-pokedex

Puis en utilisant la partition ainsi réalisée dans la configuration de la machine virtuelle. La machine virtuelle étant créée, on peut la configurer via le fichier "/etc/xen/DurotDuq.cfg", où on peut modifier les interfaces réseaux de la machine virtuelle, leurs adresses mac, etc ... En particulier, nous connectons la carte réseau virtuelle sur le bridgeAlternate, qui contient la Vlan47 sur laquelle est la ligne SDSDL

Ajout du nœud effectif

Pour que notre machine virtuelle fonctionne comme un nœud Tor, il faut installer celui-ci sur la machine, pour se faire, on peut récupérer le package Tor via les dépots officiels Debian via la ligne SDSL. Pour qu'une machine soit un noeud Tor, il faut qu'elle communique divers choses aux serveurs d’autorité de Tor, comme son nom, son adresse IP, sa politique ( ports TCP autorisés ).

Pour se faire, il faut configurer Tor via le fichier "/etc/torrc", et l'éditer comme suit :

Nickname myNiceRelay
ORPort 9001
SocksPort 0
ExitRelay 0
ContactInfo email@gmail.com

ORPort représente le port sur lequel on va communiquer avec notre noeud, l'echange de clefs Diffie-Hellman et le traffic Tor passera par ce noeud. Nous indiquons également que nous ne souhaitons pas être un noeud de sortie car ce sont les plus vulnérables dans la mesure où ce sont eux qui se connectent "effectivement" aux sites. Tor project nous suggère également d'y ajouter un email, afin qu'ils puissent nous contacter.

Après cette opération effectuée, il faut compter quelques heures pour que le consensus soit mis à jour au niveau des serveurs d'autorité. Mais en pratique, notre nœud a peu de change d’être choisi lors du routage, ses ressources étant très limitées.

Création d'un service caché

En cours de rédaction ...

Pour cette partie, nous travaillons toujours sur notre VM DurotDuq avec le paquet Tor installé. La première étape consiste à y installer un serveur web, apache2 dans notre cas, sans configuration particulière. Nous avons ensuite déposé un simple fichier html de test dans le dossier défaut utilisé par apache, à savoir /var/www/html.

@@ Ligne 273 : / Ligne 273 : @@
 ===Le routage en Onion===
+Le routage en Onion consiste simplement comme nous l'avons exprimé plus tôt en trois noeuds intermédiaires qui se posent entre Alice et Bob, en pratique, Tor utilise un protocole très détaillé et complexe décrit dans son papier officiel https://svn.torproject.org/svn/projects/design-paper/tor-design.html
+Ce qu'on peut retenir de ce rapport exhaustif, c'est que le routage en Onion n'est pas la seule manière de communiquer de facon anonyme, il y a eu d'autres manières, mais que la "selection naturelle" a fait que par sa praticité et sa rapidité il est en figure de leader.
 ===Web classique ''torifié''===

IMA4 2017/2018 P40 : Différence entre versions