Onion routing is the most widely used approach to anonymous communication online. The idea is that Alice wraps her message to Bob in layers of encryption to form an "onion," and routes it through a series of intermediaries. Each intermediary's job is to decrypt ("peel") the onion it receives to obtain instructions for where to send it next, and what to send. The intuition is that, by the time it gets to Bob, the onion will have mixed with so many other onions, that its origin will be hard to trace even for an adversary that observes the entire network and controls a fraction of the participants, possibly including Bob. In spite of its widespread use in practice, until now no onion routing protocol was known that simultaneously achieved, in the presence of an active adversary that observes all network traffic and controls a constant fraction of the participants, (a) fault-tolerance, where even if a few of the onions are dropped, the protocol still delivers the rest; (b) reasonable communication and computational complexity as a function of the security parameter and the number of participants; and (c) anonymity. In this paper, we give the first onion routing protocol that meets these goals: our protocol (a) tolerates a polylogarithmic (in the security parameter) number of dropped onions and still delivers the rest; (b) requires a polylogarithmic number of rounds and a polylogarithmic number of onions sent per participant per round; and (c) achieves anonymity. We also show that to achieve anonymity in a fault-tolerant fashion via onion routing, this number of onions and rounds is necessary. Of independent interest, our analysis introduces two new security properties of onion routing -- mixing and equalizing -- and we show that together they imply anonymity.


翻译:洋葱路由是最广泛使用的匿名在线通信方法。 想法是, 爱丽丝用加密的层将信息包裹给鲍勃, 以形成“ 离子 ”, 并通过一系列中间媒介将其传递。 每个中间人的任务是解密( “ peel ” ) 洋葱, 以获得下一步发送指令, 以及发送什么。 直觉是, 当它到达鲍勃时, 洋葱将与其他许多洋葱混在一起, 即使是观察整个网络并控制部分参与者( 包括鲍勃) 的敌人, 也很难追踪其信息的来源。 尽管它在实践中广泛使用“ 离子 ”, 并且通过一系列中介将信息传送给鲍勃 。 目前为止, 每个中间人的任务是解密( “ peel ” ) 洋葱的洋葱线, 并控制参与者的经常的一小部分 。 (a) 过错容忍, 即使有少量的洋葱被丢弃, 协议仍然能提供休息时间 ;(b) 合理的通讯和计算方式的复杂程度, 作为安全参数和参与者人数的功能; (c) 匿名。 (c) 在纸上, 我们的路径上, 实现一个安全的路径上, 我们的路径分析。 (c)

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