I2P over Yggdrasil: анонимность в меш-сетях06.03.2021 18:17

I2P (Invisible Internet Protocol) — свободный инструмент организации анонимных коммуникаций через интернет. Является одноранговой сетью, в которой каждый пользователь по умолчанию является потенциальным звеном в анонимной цепочке других участников сети. Трафик I2P зашифрован и не поддается анализу. Понятие «сторожевого» узла в I2P, которое присутствует в сети Tor, нет: не существует никакого постоянного узла, через который осуществляется выход в сеть. Взаимодействие пользователя с I2P на стороне домашнего провайдера идентифицируется, как хаотичное подключение к случайным хостам. Количество подключений клиента с белым IP в среднем варьируется у отметки в четыре тысячи. Помимо полезной нагрузки, сюда входят обмен служебной информацией с другими роутерами сети и транзитный трафик.

Предпосылки

Существенное слабое место сети I2P заключается в необходимости обращения к одному из стартовых узлов через обычный интернет при первом запуске. Пакет с начальным рисунком сети в виде нескольких случайных роутеров и узел, который его отдает, называются ресидом. Стартовые узлы держат энтузиасты, их список имеется в общем доступе и нередко претерпевает изменения в силу обычных человеческих обстоятельств. Бутылочное горлышко заключается в возможности на стороне провайдера идентифицировать большинство обращений к ресиду через мониторинг DNS-запросов, а также в блокировке доменов стартовых узлов, что затруднит первый запуск для неопытного пользователя, т.к. потребует использование прокси или VPN.

В отличие от обычного интернета, пользователи I2P без выделенного адреса имеют худшее качество использования скрытой сети, чем абоненты с белым IP. Это связано с постоянной необходимостью прямого сообщения с другими роутерами сети. Каждый роутер публикует свой адрес, который включает в себя ключи шифрования, IP-адрес и порт для приема сообщений. Очевидно, что достучаться до узла сети за NAT-сервером — задача не из простых.

Однако работа роутеров без выделенного адреса возможна: клиенту сети за NAT-ом приходится постоянно поддерживать активное UDP-соединение, резервируя на выходном сервере провайдера порт, обращения на который будут переданы клиенту. Этот сценарий весьма сложен, особенно, когда речь заходит про инициализацию соединения извне. Механика работы клиента за NAT-ом — произведение инженерной мысли, которое заслуживает отдельной статьи.

Кратко об Yggdrasil

Yggdrasil — один из немногих работоспособных протоколов меш-сетей. Основная концепция заключатся в автоматической маршрутизации во внутренней IPv6 подсети (200::/7) и абсолютной масштабируемости. Yggdrasil является полностью одноранговой сетью: не существует каких-либо «мастер-узлов», которым делегируется какая-то глобальная ответственность. Является идеологическим продолжателем проекта CJDNS (Hyperborea).

Абстрактная идея меш-сети во главу угла ставит производительность, приватность и простоту использования: шифрование трафика и низкий порог вхождения новых пользователей. Yggdrasil не является инструментом анонимности, т.к. ближайшие к пользователю узлы видят его реальные сетевые интерфейсы в локальной сети, либо IP-адрес при подключении к публичному пиру через интернет. Меш-сети находят применение в организации псевдолокальных сетей, объединяя удаленные компьютеры в одну IPv6-сеть (по аналогии с Hamachi для игры в Minecraft и прочие мультиплеерные игры). Также служит для организации прочих внутрисетевых ресурсов вроде сайтов и VoIP-телефонии.

Первые попытки интеграции

I2P-роутер публикует свои адреса, в том числе IPv6, если он включен в конфиге и имеется фактически. Так как Yggdrasil предоставляет пользователю не локальный прокси, а полноценный сетевой интерфейс (туннель WireGuard), до недавних пор I2P-роутер публиковал адрес IPv6 из подсети Yggdrasil. Так как пользователей с включенным протоколом IPv6 в конфигурации I2P-роутера и установленным Yggdrasil было больше, чем один и даже два, периодически можно было видеть, что клиент I2P (роутер) сообщается с другими Yggdrasil-адресами.

Однако на лицо следующие недостатки:

1. обращение к ресиду в конечном счете должно осуществляться через обычный интернет;

2. опубликованный роутером адрес IPv6-Yggdrasil для подавляющего большинства пользователей I2P является неизвестным и недоступным;

3. успешный запуск I2P-роутера на Yggdrasil-Only устройстве маловероятен в силу возможного отсутствия в ресиде или локальной базе роутера узлов с адресом IPv6-Yggdrasil.

Начало полной совместимости

С версии 2.36.0 i2pd имеет несколько новых конфигурационных параметров, главный из которых meshnets.yggdrasil=true Этот параметр не зависит от конфигурации IPv4 и IPv6. В частности, реальные сетевые интерфейсы могут быть отключены. В таком случае I2P-роутер будет работать в режиме Yggdrasil-Only.

Также организован специальный ресид, доступный из Yggdrasil и отдающий пользователю пакет в первую очередь состоящий из известных роутеров с адресом IPv6-Yggdrasil. При каждом запуске I2P-роутера, работающего в режиме Yggdrasil-Only, проводится проверка наличия в локальной базе доступных узлов на транспортном уровне, т.е. наличие других узлов с IPv6-Yggdrasil. Если по каким-то причинам совместимых роутеров в локальной базе не оказалось, происходит повторное обращение к Yggdrasil-ресиду.

При современном использовании Yggdrasil по большей части через оверлейные подключения к публичным пирам через интернет, работа I2P-роутера в Yggdrasil сравнима со связкой «Tor-over-VPN»: подобный подход полностью скрывает факт использования скрытой сети от домашнего провайдера. В случае с I2P имеется еще одно специфичное преимущество: пользователю не нужно иметь выделенный IP от провайдера для беспроблемных внешних обращений, т.к. IPv6-Yggdrasil является глобально доступным в рамках сегмента сети Yggdrasil (физически соединенной группы участников, в том числе через публичные пиры в интернете).

Целостность сети

Описанное решение не является фактором фрагментации I2P. Построение туннелей скрытой сети — весьма емкий и даже ювелирный процесс, в рамках которого в том числе происходит согласование транспортных возможностей узлов. Формируя «чеснок» — зашифрованное сообщение группе узлов, которые должны образовать туннель, — роутер проверяет их адреса на совместимость. Например, узел с единственным адресом IPv4 не получит инструкцию, согласно которой ему необходимо установить контакт с адресом IPv6, т.к. это заведомо невозможно.

Чтобы Yggdrasil-Only роутеру построить туннель до узла с адресом из обычного интернета, как минимум будет подобран транзитный роутер, имеющий два интерфейса: IPv6-Yggdrasil и, например, обычный IPv4. В свою очередь, другие Yggdrasil-Only роутеры также могут выступать транзитными звеньями туннеля, но только для сообщения с узлами совместимыми по транспорту, т.е. также имеющими сетевой интерфейс Yggdrasil. Чем больше в сети I2P количество роутеров с одновременно включенными IPv4, IPv6 и Yggdrasil интерфейсами, тем связнее сеть.

Перспектива

Пример с Yggdrasil является частным шагом в будущее, а не самоцелью. Описанный опыт успешной интеграции скрытой сети в меш-сеть является важным концептуальным шагом, который при надобности позволит интегрировать сеть I2P в другие меш-сети. Перспектива открывается при рассмотрении самоорганизованных сегментов меш-сети, например, в многоквартирных домах без централизованного провайдера. В локальной сети клиент Yggdrasil автоматически находит другие узлы и сообщается с ними, сам выступая при надобности транзитным. При подключении хотя бы одного узла в таком сегменте к другому сегменту сети (например, к глобальному через интернет), сети автоматически объединяются. Такой подход к организации сети стал еще реальнее, т.к. теперь имеет место быть и вторая сторона привычного интернета — скрытая.

Для более детального ознакомления с I2P и Yggdrasil рекомендую видео: