Anonymity and privacy on opportunistic networks

Abstract

Les xarxes oportunistes són xarxes on les comunicacions es produeixen de manera oportunista entre nodes, no es garanteix la connectivitat de punt a punt i s’han de tolerar interrupcions i retards. Hi han molts estudis fets sobre estratègies d’encaminament, arquitectura, congestió dinàmica i gestió de xarxes, però no s’ha dedicat molta feina a proporcionar serveis de comunicació privats i anònims en aquestes xarxes. No obstant això, és força important assegurar la privadesa de l’usuari i proporcionar una comunicació anònima en aquestes xarxes. Com a problema afegit, aquestes xarxes solen utilitzar comunicacions sense fils, cosa que fa l’anàlisi del trànsit més fàcil que en xarxes cablejades més tradicionals.

En aquesta tesi, hem estudiat l’aplicació de tecnologies per l’anonimat i la privadesa en xarxes oportunistes. Més concretament, hem dividit les xarxes oportunistes en xarxes que presenten un comportament predictible i xarxes genèriques no predictibles. En el cas de les xarxes oportunistes predictibles, vam crear un esquema anònim basat en onion routing. En vam dissenyar dues estratègies d’encaminament eficients i segures per utilitzar onion routing. Per les xarxes oportunistes genèriques, hem util- itzat una estratègia basada en mix networks per garantir comunicació anònima.

A més, hem proposat diverses mètriques per mesurar l’anonimat. Aque- stes mètriques mesuren diversos aspectes com la diferencia entre rutes d’encaminament de cara a la seva predictibilitat, o el grau d’anonimat d’una ruta concreta. Per avaluar el rendiment dels nostre mètodes pro- posats, hem realitzar tots els experiments amb dades basades en traces reals. A partir de les nostres observacions, els nostres mètodes dissenyats poden proporcionar comunicacions anònimes en xarxes oportunistes.

Las redes oportunistas son redes donde las comunicaciones se producen de manera oportunista entre nodos, no se garantiza la conectividad de punto a punto y se deben tolerar interrupciones y retrasos. Hay muchos estudios realizados sobre estrategias de encaminamiento, arquitectura, congestión dinámica y gestión de redes, pero no se ha dedicado mucho trabajo a proporcionar servicios de comunicación privados y anónimos en estas redes. Sin embargo, es bastante importante asegurar la privacidad del usuario y proporcionar una comunicación anónima en estas redes. Como problema añadido, estas redes suelen utilizar comunicaciones inalámbricas, lo que hace el análisis del tráfico más fácil que en redes cableadas más tradicionales.

En esta tesis, hemos estudiado la aplicación de tecnologías para el anonimato y la privacidad en redes oportunistas. Más concretamente, hemos dividido las redes oportunistas en redes que presentan un comportamiento predecible y redes genéricas no predecibles. En el caso de las redes oportunistas predecibles, creamos un esquema anónimo basado en onion routing. En diseñamos dos estrategias de encaminamiento eficientes y seguras para utilizar onion routing. Para las redes oportunistas genéricas, hemos uti- zados una estrategia basada en mix networks para garantizar comunicación anónima.

Además, hemos propuesto varias métricas para medir el anonimato. Aquella stas métricas miden diversos aspectos como la diferencia entre rutas de encaminamiento de cara a su predictibilidad, o el grado de anonimato de una ruta concreta. Para evaluar el rendimiento de los nuestro métodos propuestos, hemos realizar todos los experimentos con datos basados en trazas reales. A partir de nuestras observaciones, nuestros métodos diseñados pueden proporcionar comunicaciones anónimas en redes oportunistas.

Opportunistic Networks are networks where communication happens op- portunistically between nodes, end-to-end connectivity is not guaranteed and disruptions and delays are to be expected. There is plenty of work studying the routing strategies, architecture, dynamic congestion and network gestion, but not much work has been devoted to providing private and anonymous communication in these networks. However, it is pretty important to ensure user’s privacy and provide anonymous communication in such networks as open access.

In this thesis, we have studied the anonymous and privacy technologies on opportunistic networks. More specifically, we divided the opportunistic networks into predictable pattern and generic pattern. To predictable op- portunistic networks, we built an anonymous schema on onion routing. We designed two efficient routing finder algorithms. To generic opportunistic networks, we exploited mix networking strategy to ensure anonymous communication.

Furthermore, we have proposed several anonymous metrics to measure the anonymity property. We used the Jaccard distance to evaluate the routing path difference. Meanwhile, we exploited path degree measure to measure the anonymity degree of each routing path. To evaluate the performance of our proposed methods, we conducted all the experiments with real traces. From our observations, our designed methods can provide anonymous communication in opportunistic networks.