Şifreli Trafik Analizi

Ağ trafiğini şifrelemek ileti içeriğini korur; ancak paketlerin zamanlaması tamamen gözlemlenebilir kalır. Şifrelenmiş bir bağlantıyı izleyen saldırgan, paketler arasındaki gecikmeleri, bağlantı süresini ve veri patlamalarının zamansal örüntüsünü ölçebilir. Bu zamanlama özellikleri, hangi tür uygulamanın kullanıldığını, kullanıcının yazıp yazmadığını veya veri alıp almadığını ortaya çıkarabilir; bazı durumlarda hassas bilgiler yalnızca zamanlama kullanılarak yeniden oluşturulabilir.

İçerik okunamasa bile paket boyutları bilgi taşır. Bir dosya indirme işlemi, maksimum aktarım birimine yakın büyük paketler üretirken bir sohbet iletisi küçük paketler üretir. Şifrelenmiş bir oturumda aktarılan toplam veri hacmi, büyük bir dosyanın paylaşılıp paylaşılmadığını ortaya çıkarabilir. Görüntülü görüşme kalitesi ayarları, eğitimli bir gözlemci tarafından tanınabilen karakteristik paket boyutu dağılımları oluşturur.

Trafik analizi, içeriği incelemeden kimin kiminle, ne zaman, ne sıklıkta ve ne kadar süreyle iletişim kurduğunu inceler. Tamamen şifrelenmiş iletişimler bile bir sosyal grafik ortaya çıkarır. Bir gazetecinin belirli bir hükümet yetkilisinin IP adresiyle düzensiz aralıklarla iletişim kurduğunu bilmek, ne söylendiğinden bağımsız olarak değerli bir istihbarattır. Trafik analizi, telgraf iletişimi döneminden beri gözetimde kullanılmaktadır.

Bir tarayıcı TLS bağlantısı kurduğunda, şifreleme başlamadan önce ilk ClientHello iletisinde Sunucu Adı Belirtimi uzantısını gönderir. SNI, istemcinin bağlanmak istediği alan adını içerir. Ağ yolu üzerindeki herhangi bir gözlemci SNI değerini okuyarak, sonraki HTTP istekleri şifrelenmiş olsa bile tam olarak hangi web sitesini ziyaret ettiğinizi öğrenebilir. Sunucunun doğru sertifikayı seçebilmesi gerektiği için SNI düz metin olarak gönderilir.

QUIC, Google tarafından geliştirilen ve UDP üzerinden çalışan modern bir aktarım protokolüdür. TLS el sıkışmasını, SNI dahil olmak üzere, Encrypted Client Hello (ECH) mekanizmasını kullanarak en başından itibaren şifreler. ECH, gerçek ana bilgisayar adını içeren iç ClientHello iletisini, bir CDN giriş noktasına yöneltilen dış ClientHello iletisinin içinde şifreler. Bu, TCP üzerinden çalışan klasik TLS 1.3'te kaçınılmaz olan ana bilgisayar adı sızıntısını önler.

Web sitesi parmak izi çıkarma saldırıları, her web sitesinin belirli bir kaynak isteği örüntüsü oluşturmasından yararlanır: belirli sayıda nesne, belirli boyutlarda ve belirli bir sırayla yüklenir. Bir sınıflandırıcıyı bu örüntüler üzerinde eğiterek saldırgan, şifrelenmiş bir VPN üzerinden bile yalnızca trafik örüntülerinden kullanıcının hangi web sitesini ziyaret ettiğini belirleyebilir. Araştırmalar, yaygın web sitelerine karşı yüzde 90'ın üzerinde doğruluk oranlarına ulaşıldığını göstermektedir.

Tor, trafiği her atlamada şifreleme uygulayan üç gönüllü aktarım noktası üzerinden yönlendirerek kaynak ile hedef arasındaki bağlantıyı gizler. Ancak hem Tor giriş düğümünü hem de çıkış düğümünü gözlemleyebilen bir hasım, trafik korelasyonunu kullanabilir: içerik şifrelenmiş olsa bile girişteki ve çıkıştaki zamanlama ile hacim örüntüleri birbiriyle örtüşür. İnternetin büyük bölümlerinde gözetim yapabilen ulus-devlet hasımları bu korelasyon saldırısını gerçekleştirebilir.

Netflix ve YouTube, video kalitesini kullanılabilir bant genişliğine göre uyarlar ve farklı çözünürlükler farklı paket hızı ile boyut dağılımları oluşturur. Araştırmacılar, gözlemlenen trafik örüntüsünü farklı kalite düzeylerindeki bilinen videolardan oluşan bir parmak izi veri tabanıyla eşleştirerek bir gözlemcinin izlenen videonun adını çıkarabileceğini göstermiştir. İçerik uzunluğu ve zamanlama örüntüleri görünür olduğundan bu yöntem HTTPS üzerinden bile çalışır.

VPN, kullanıcı ile VPN sunucusu arasındaki trafiği şifreleyerek hedefleri yerel ISP'den gizler. Ancak VPN sağlayıcısı tüm hedefleri görür; her hedefe ilişkin toplam trafik hacmi sağlayıcı tarafından görülebilir ve VPN tüneli başlamadan önce gönderilen DNS sorguları yine ISP'ye sızabilir. Ayrıca, açıkça engellenmediği sürece tarayıcılardaki WebRTC, VPN etkin olsa bile kullanıcının gerçek IP adresini açığa çıkarabilir.

TLS bağlantısı kurulmadan önce tarayıcı, alan adını bir IP adresine çözümlemek için DNS sorgusu gerçekleştirir. DNS şifrelenmemişse (DoH veya DoT kullanılmıyorsa), DNS sorgusu düz metin olarak iletilir ve hedefi yerel çözümleyiciye, ISP'ye ve ağ üzerindeki herhangi bir gözlemciye açığa çıkarır. Sonraki TLS bağlantısı şifrelenmiş ve ECH SNI bilgisini gizlemiş olsa bile DNS sorgusu hedefi daha önce zaten açıklamıştır.

Trafik analizine karşı korunmak için gerçek örüntüleri gizleyecek örtü trafiği eklemek, trafik şekillendirme kullanan anonimlik ağlarından yararlanmak ve DNS'yi DoH veya DoT ile şifrelemek gerekir. HTTPS dolgusu, nesne boyutlarını gizleyebilir. Takılabilir taşıma kullanan Tor, sansür temelli algılamaya direnmek için trafik örüntülerini gizler. Hiçbir tek önlem tüm trafik analizi saldırılarını etkisizleştiremez; etkili koruma, birden çok tekniğin katmanlı biçimde kullanılmasını gerektirir.

TLS 1.3, HTTP isteğini şifrelediğinde bile bir ağ gözlemcisi için hangi meta veri parçası görünür?

Şifreleme içeriği korur, ancak meta verileri korumaz. Zamanlama, paket boyutları ve iletişim örüntüleri önemli miktarda bilgi açığa çıkarır. TLS SNI, ana bilgisayar adını düz metin olarak sızdırır; QUIC'in Encrypted Client Hello özelliği bunu önler. Web sitesi parmak izi çıkarma, trafik örüntülerinden ziyaret edilen siteleri belirleyebilir. Tor, küresel hasımlar tarafından gerçekleştirilen trafik korelasyonuna karşı savunmasızdır. TLS öncesindeki DNS sorguları, DoH veya DoT kullanılmadığı sürece hedefleri açığa çıkarır.