匿名网络架设在公共互联网之上，旨在使人们的网页浏览习惯不被窥探的目光察觉。其中最受欢迎的Tor已存在十多年，每天有数百万人使用。
然而，近期研究表明，攻击者可以推断出 大量 关于看似匿名通信来源的信息，方法是通过监控匿名网络中少数精心挑选节点的数据流量。在计算机协会于十月举办的操作系统原理研讨会（Symposium on Operating Systems Principles）上，一支麻省理工学院研究团队展示了一种全新的、无法追溯的短信系统，旨在抵御即便是最强大的攻击者。
该系统为用户匿名性提供了强有力的数学保证，同时，实验结果显示，它允许用户大约每分钟交换一次短信。
“Tor的运行基于这样一个假设：世界上不存在一个全球性攻击者会关注每一条链路，”麻省理工学院计算机科学与工程副教授尼古拉·泽尔多维奇（Nickolai Zeldovich）说，其团队开发了该新系统。“如今这一假设或许已不那么可靠。Tor还假设没有任何单一恶意方控制其系统中的大量节点。而我们现在也在想，或许确实有人能够攻陷你们一半的服务器。”
由于该系统通过用虚假信息（即“噪声”）淹没暴露行踪的流量模式来迷惑攻击者，其创建者将其命名为“Vuvuzela”，取名自2010年南非世界杯上足球迷钟爱的喧闹喇叭。
与泽尔多维奇共同署名该论文的还有共同第一作者David Lazar（电气工程与计算机科学专业博士生）和Jelle van den Hoof（于春季获得麻省理工学院硕士学位），以及Matei Zaharia（计算机科学与工程助理教授，与泽尔多维奇一样，是麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室并行与分布式操作系统小组的共同负责人之一）。
掩盖行踪
Vuvuzela是一种“死信箱”（dead-drop）系统：一个用户在预先约定的位置（此处为联网服务器上的一个内存地址）留下消息，另一个用户再去取回。但它还增加了多层混淆，以掩盖用户的行踪。
为说明该系统的工作原理，Lazar描述了一个简化场景，其中仅有三位用户，依照密码学惯例分别命名为Alice、Bob和Charlie。Alice和Bob希望交换短信，但他们不希望任何人能够推断出他们曾经有过联系。
如果Alice和Bob向死信箱服务器发送消息，而Charlie没有发送，那么观察者便会推断Alice和Bob正在通信。因此，该系统的首要要求是：所有用户都要定期向服务器发送消息，无论其中是否包含任何信息。
然而，如果攻击者已渗透进服务器，他或她便能看到哪些用户在访问哪些内存地址。如果Charlie的消息被路由到一个地址，而Alice和Bob的消息都被路由到另一个地址，攻击者同样能知道谁在通信。
因此，Vuvuzela不使用单一服务器，而是使用三台。与三台服务器相对应，经由该系统发送的每条消息都包裹有三层加密。第一台服务器在将消息传给第二台服务器之前，会剥离第一层加密，但它还会随机打乱消息的顺序。因此，例如，如果Alice的消息比Bob的先到达第一台服务器，而Bob的消息又比Charlie的先到达，那么第一台服务器可能会按Bob、Alice、Charlie，或Charlie、Bob、Alice之类的顺序将它们传给第二台服务器。
第二台服务器剥离第二层加密，并再次打乱消息顺序。只有第三台服务器能看到哪些消息指向哪些内存地址。但即便它已被渗透，即便攻击者观察到了消息到达第一台服务器的顺序，他或她也无法得知谁的消息最终落在了哪里。
然而，攻击者确实知道，在某一时间窗口内抵达第一台服务器的消息所属的两位用户一直在通信。而即便是这一信息，也比Vuvuzela的设计者希望泄露的要多。
这正是噪声发挥作用之处：第一台服务器在转发所收到的消息时，还会生成大量虚拟消息，并附带其自身的加密目的地。第二台服务器也如此操作。因此，从统计角度看，攻击者几乎不可能判断同一时间窗口内抵达的任何消息是否最终指向同一目的地。
即使三台服务器中有两台被渗透，这些统计保证依然成立。只要其中一台未被攻陷，系统便能正常运行。
近年来，密码学领域最引人注目的进展之一是差分隐私理论，该理论试图将关于保护数据被纳入大型、 号称已匿名化的数据集中个人隐私的直觉加以形式化。
“麻省理工学院研究人员用于隐藏通信模式的机制，是差分隐私一项非常有见地且有趣的应用，”纽约大学计算机科学副教授迈克尔·沃尔菲什（Michael Walfish）说。“差分隐私是一套非常深刻而精密的理论。能够用差分隐私解决他们的问题，以及他们使用它的方式，正是这项工作最精彩之处。其结果是一个尚未准备好在明天投入部署的系统，但在这类受Tor启发的学术系统中，它取得了迄今最好的成果。它有重大局限，但令人兴奋，并为不太遥远的未来可能由此衍生出的成果打开了大门。”
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作者：Larry Hardesty是麻省理工学院新闻的特约撰稿人。
图片：男子们手持智能手机摆姿势，身影映衬在视频屏幕前。路透社/Dado Ruvic。
