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币安孵化的匿名网络 Nym 如何击破洋葱的暗网神话

链捕手

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1个月前

撰文:胡韬

提起暗网,人们很快联想到贩卖军火、毒品、身份护照信息等非法交易,而其背后的技术——洋葱网络也因此声名大噪,无数次在海内外新闻头条中吸引了眼球。通过这个最早诞生于美国海军研究实验室的一款匿名通信软件,用户可透过 Tor 接达由全球志愿者免费提供的、包含 6000+个中继的覆盖网络,从而达至隐藏用户真实地址、避免网络监控及流量分析的目的。

而洋葱网络发明偏早,在其设计之初无法预测很多当下面临的问题,比如有具有「上帝视角」的 GPA 机构(global passive adversary,比如美国国家安全局等)就有监视整个网络的能力,因此某些场景下 Tor 现在已经不具备真正的匿名化服务能力。并且,依赖捐赠或者自愿维持的组织模式,很难推动技术的迭代进步来使网络随着需求规模化发展,也很难激励参与者并保证他们提供高质量的服务。

隐私的斗争从上世纪的密码朋克运动开始就没有喘息过,数不清的计算机学家、哲学家、经济学家等前赴后继为打造隐私的大厦奉献自己积攒数十年的知识。近几年加密货币和区块链技术的出现在经济学和技术上为匿名网络技术提供了一个新的思路,结合之前几乎只存在于论文上的「混合网络」(Mixnet)技术,欧洲的加密朋克为在隐私的斗争上,打响了真正意义的「来克星顿的枪声」,由他们开发的 Nym 匿名网络,成为了隐私赛道中一匹真正傲视群雄的黑马。

什么是 Nym?

隐私保护的新思路,Nym「混合网络」有何特性和优势?

Nym 的团队由一群来自欧洲的加密朋克成员组成,是在 2018 年由币安投资孵化的隐私基础设施,于 2019 年从 NGC、 Lemniscap、Edenblock 获得了 250 万美元的种子轮融资,并在 2020 年获得由 Polychain Capital 领投的 650 万美元的 A 轮融资。

隐私保护的新思路,Nym「混合网络」有何特性和优势?

Nym 是一个什么样的技术,顾名思义也可猜出一二。Nym 三个字母源于英文单词 Anonymous 和 Pseudonym,这两个单词本身就带有「匿名」的意思,和技术本身的愿景不谋而合。有趣的是,Nym 的读音也与中文「Ni Ming」(匿名)发音非常接近。

包括 Tor 在内的许多互联网隐私协议都有可能泄露元数据,这些数据会在用户不知情的状况下被第三方获取并且利用——通过保护网络和应用层中每个数据包的元数据,Nym 开发的去中心化匿名网络可以有效防止这种元数据泄露,其核心组件是一个混合网络(Mixnet),作为各种增强隐私应用程序的基础,旨在有效保护应用程序的网络流量元数据,在互联网上提供优于 VPN 和 Tor 的通信隐私。

在经济模型上,Nym 提出了一种可持续发展的思路。混合网络中的节点通过一种全新混合方案证明(a proof of mixing scheme)来获得 NYM 通证奖励,而且可以证明混合节点是否在提供高质量服务。该通证还可以转换为匿名凭证,允许用户以去中心化和可验证的方式证明他们的「使用权」服务。

什么是混合网络?

Nym 的核心组件是「混合网络」,那么,这个网络究竟什么是什么呢?

实际上,混合网络概念是由密码学奠基人 David Chaum 在上世纪 80 年代提出的,早期部署在 Cypherpunk 邮件程序中(要知道,「中本聪」的比特币白皮书就是在 Cypherpunk 邮件列表中发布的),之后又拓展到 Mixmaster 和 Mixminion。

本质上来说,混合网络其实是一个提供混淆服务的节点网络,这些节点由覆盖路由器组成,主要功能是转换和重新排序消息,而且消息外观、时间还是其他元数据的输入和输出都不能相关联。如果你还是不太理解,不妨可以这样考虑:

混合网络中所有的数据包都会被打乱,然后以不同于进入网络的顺序再发出,这个网络就像一款骰子游戏,骰子就是数据包,它们在混合网络中被摇来摇去,然后以一种完全不同的方式展示出来。而混合数据包,就像是让一条步行街上所有游客都穿着一模一样的衣服,戴着同样的帽子和口罩走路,根本无法分辨他们是谁。

简而言之,混合网络可以掩盖数据在网络上传送时留下的元数据,经过「混合」让数据包看上去「一模一样」,这样黑客和其他人就无法对数据流进行分析挖掘,也就无法找到攻击手段了。

Nym 如何优化改进混合网络设计?

隐私保护的新思路,Nym「混合网络」有何特性和优势?

Nym 混合网络基于区块链技术(使用具有去中心化特性的区块链技术,最大得好处就是能够确保网络不会出现集中故障点),我们可以将其看做是一个混合节点层,使用源路由解密混合网络让用户从 Nym 区块链获取节点的公钥和联系信息。在源路由中,消息发送者可以选择消息在到达其最终目的地之前要经过的路由,这个选择是根据混合网络的公共参数和路由策略做出的,然后再将「混合节点」分配给混合网络层并根据节点容量在一个层的节点之间分配流量。

Nym 使用 Sphinx 数据包格式来封装和匿名路由数据有效载荷,发送人可以通过以反向路由顺序对它们进行多次加密来准备 Sphinx 消息。当混合节点收到一条 Sphinx 消息时,它会使用自己的私钥材料剥离一层加密,检索将消息路由到下一条信息,并对消息进行加密转换,使其无法识别。Nym 混合网络生成覆盖流量「循环」(loops), 始终确保最低级别的匿名性,终端用户可以生成循环来混淆他们通过 Nym 的活动通信时间和数量,从而实现不可观察性。

混合节点成员资格以及混合网络的大小和参数在每个 epoch 基础上定期更新,随着 Nym 可访问的服务越来越多,网络规模也将得到进一步扩展以充分满足所有用户的需求。

Nym 混合网络采用分层网络拓扑结构,其中混合节点按层排列,这种拓扑结构是隐私、可扩展性和易于分析的最佳选择,尤其是分层混合网络能够简单地向现有层添加混合节点来扩展并处理更多流量,而且只需通过添加层就可以提升隐私性。

与 Tor 相比,Nym 的优势究竟在哪里?

读到这里,也许你会发现,Nym 提到的「覆盖代理路由器」、「源路由」和「分层加密」不也是 Tor 的特点吗?实际上,尽管混合网络和洋葱路由网络之间有相似之处,但这两种隐私基础设施之间存在重要差异:

  1. 虽然洋葱路由创建的「电路」在会话期间承载与该「电路」相关的所有数据包,但 Nym 混合网络通过不同的路由独立路由每条消息,并且不保证按顺序传递,这使得跟踪端到端数据流变得更加困难,即使对于监控网络中所有连接的对手也是如此。
  2. 洋葱路由以先进先出的顺序沿路线转发数据包,因此不会改变流量的时序。相比之下,Nym 混合节点不仅可以进行加密转换,还可以延迟和重新排序消息,从而防止基于时间信息将输入链接到输出消息的攻击。
  3. 通常洋葱路由系统不使用任何掩护流量,而 Nym 混合网络则会生成掩护流量循环,继而确保始终保证足够的匿名性。此外,覆盖流量也为客户端提供了不可观察性,因此,一些节点甚至无法确定用户是否正在积极通信。

Tor 提供了三次跳转的的「电路」,相比于单节点 VPN 提供了更好的隐私性,因此 Tor 中的任何单个节点都无法对流量进行去匿名化处理。Tor 的洋葱路由对每个节点之间的流量进行加密,因此只有最后一个跃点,即 Tor 的「退出节点」才能解密该数据包。

但是,Tor 的匿名性可以被能够监视整个网络的「入口」和「出口」节点的实体攻击,因为洋葱路由在加密流量时,Tor 不会添加时序混淆,也不会使用诱饵流量来混淆可以用来取消用户匿名的流量模式。尽管在 Tor 发明之初就认为这类攻击是不现实的,但在强大的政府机构和私营企业时代,此类攻击才是真正的威胁。

不可否认,对于诸如加密货币交易和安全信息传输之类的信息传输系统而言,Nym 混合网络的确比 Tor 更胜一筹,Nym 混合网络可以让数据包之间无法彼此区分,增加覆盖流量以及提供时序混淆功能来提供更好的隐私性。

与以前的混合网络设计和 Tor 都不一样,Nym 的混合网络使用区块链技术实现了运营去中心化,并使用激励措施来扩展规模并提供抗审查性,像 Tor 这样的网络主要依赖于众筹以及政府拨款提供资金支持,并不足以负担其网络中继的运行与维护成本,因此饱受缺少经济激励机制所困扰,从而导致性能不佳、难以扩展。

此外,运行 Tor 的中继也缺少激励机制,更不用说运行较高风险的入口或出口节点了,因此,Tor 难以增加节点进行扩容,以应对增加的流量。而表明 Tor 缺少激励模型的一点就在于其中继地理位置的一致性。 相反,Nym 使用经济激励措施来确保系统始终可以扩展以满足需求的增长。

那么,Nym 混合网络提供了什么样的「诱人」激励措施呢?下面,就让我们来看看 Nym 的通证经济模式。

Nym 通证经济

Nym 利用通证经济来满足服务提供商及其用户的需求、激励混合节点运营方和验证者、允许持币者进行委托质押以筛选混合节点的运营者、并以可持续方式扩展网络所需的基础设施,所有参与者都需要 NYM 通证来参与网络。简而言之,NYM 通证可以奖励参与网络的用户、防止网络滥用,并在网络扩展以满足不断增长需求时为网络提供可靠性和可用性的人给予激励。

通证运作的方式是这样:

  • 个人或者机构买入 NYM 通证
  • 然后这些通证可以被用来支付「带宽凭证」,即在 0 层网络使用 Nym 的限额
  • NYM 通证也可以被用来购买「服务凭证」,它可以被花费在 1 层和 2 层网络提供隐私保护的服务上
  • 带宽凭证在混合网络的网关上显示,他们提供了进入网络的通道
  • NYM 通证被用来奖励网关、混合节点、验证者,他们在 Nym 生态中帮助混淆用户流量和提供了隐私。

目前版本的 Nym 的测试网通证 PUNK,反映了主网 NYM 的作用,为我们展现了未来主网上线后的通证经济和激励系统的运作模式。

Nym 引入通证经济为用户和节点提供了价值和服务交易的自由市场,保证了服务的质量水平,也带来了让系统本身自我可持续迭代成长的潜力,另其成为目前具有颠覆型的互联网底层隐私网络协议。

总结

即使洋葱促进了暗网的发展,但技术是中立的,好与恶取决于人性,正如人们不能因为刀具夺取了他人的生命而否认刀具的出现对社会带来的更为宏大的正面意义,对于匿名技术也是。Tor 的设计原意在于保障用户的个人隐私,以及不受监控地进行秘密通信的自由和能力,但如今其匿名性已经受到削弱,而具有更加先进理念的网络基础设施 Nym 为捍卫隐私带来了更强大的工具,

人们终将有权并有能力保护自己的隐私权利,就像人们有权捍卫自己洗澡不被偷窥一样变得稀疏平常,这种观念终将在未来被所有大众默许,而隐私保护所对应的市场规模也将是浩瀚的星辰大海。

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