Ataque Sybil

Um ataque Sybil é um tipo de ataque a um serviço de rede de computadores no qual um atacante subverte o sistema de reputação do serviço criando um grande número de identidades pseudônimas e as utiliza para obter uma influência desproporcionalmente grande. O nome vem do assunto do livro Sybil, um estudo de caso de uma mulher diagnosticada com transtorno dissociativo de identidade. O nome foi sugerido em 2002 (ou um pouco antes) por Brian Zill, na Microsoft Research. O termo pseudospoofing já havia sido cunhado anteriormente por L. Detweiler na lista de discussão Cypherpunks e usado na literatura sobre sistemas peer-to-peer para a mesma classe de ataques antes de 2002, mas este termo não ganhou tanta influência quanto "ataque Sybil".

Descrição

O ataque Sybil, na segurança de computadores, é um ataque no qual um sistema de reputação é subvertido pela criação de múltiplas identidades. A vulnerabilidade de um sistema de reputação a um ataque Sybil depende de quão barato é gerar identidades, do grau em que o sistema de reputação aceita entradas de entidades que não possuem uma cadeia de confiança ligando-as a uma entidade confiável, e se o sistema de reputação trata todas as entidades de forma idêntica. Em 2012, evidências mostraram que ataques Sybil em larga escala poderiam ser realizados de maneira muito barata e eficiente em sistemas realistas existentes, como o Mainline DHT do BitTorrent.

Uma entidade em uma rede peer-to-peer é um pedaço de software que tem acesso a recursos locais. Uma entidade se anuncia na rede peer-to-peer por meio de uma identidade, podendo haver múltiplas identidades para uma única entidade — ou seja, um mapeamento de muitos para um. Entidades em redes peer-to-peer usam múltiplas identidades para fins de redundância, compartilhamento de recursos, confiabilidade e integridade. Em redes peer-to-peer, a identidade funciona como uma abstração, permitindo que entidades remotas reconheçam outros participantes sem necessariamente saber a qual entidade física ou local cada identidade pertence. Por padrão, assume-se geralmente que cada identidade distinta corresponde a uma entidade local distinta. Na realidade, muitas identidades podem corresponder à mesma entidade local.

Um adversário pode apresentar múltiplas identidades a uma rede peer-to-peer a fim de parecer e funcionar como múltiplos nós distintos. O adversário pode, assim, ser capaz de adquirir um nível desproporcional de controle sobre a rede, como, por exemplo, afetando o resultado de votações.

No contexto de comunidades online (humanas), essas identidades múltiplas são às vezes conhecidas como sockpuppets. O termo menos comum ataque Sybil inverso tem sido usado para descrever um ataque no qual muitas entidades aparecem como uma única identidade.

Ataques do tipo Sybil em comunidades online podem ser frequentemente confundidos com ataques realizados por robôs sociais.

Exemplo

Um ataque Sybil notável, em conjunto com um ataque de confirmação de tráfego, foi lançado contra a rede de anonimato Tor por vários meses em 2014.

Existem outros exemplos de ataques Sybil executados contra usuários da rede Tor. Isso inclui os ataques de reescrita de endereços Bitcoin de 2020. O atacante controlava um quarto de todos os relays de saída (exit relays) do Tor e empregava SSL stripping para degradar conexões seguras e desviar fundos para a carteira do agente de ameaça conhecido como BTCMITM20.

Outro exemplo notável é o ataque de 2017–2021 executado pelo agente de ameaça KAX17. Esta entidade controlava mais de 900 servidores maliciosos, principalmente pontos intermediários, numa tentativa de desanonimizar usuários do Tor.

Prevenção

As abordagens conhecidas para a prevenção de ataques Sybil incluem validação de identidade, algoritmos de grafo de confiança social, custos econômicos, validação de personalidade e defesas específicas de aplicativos.

Validação de identidade

Técnicas de validação podem ser utilizadas para prevenir ataques Sybil e identificar entidades hostis que usam falsas identidades. Uma entidade local pode aceitar uma identidade remota com base em uma autoridade central que garante uma correspondência um-para-um entre uma identidade e uma entidade, podendo até fornecer uma pesquisa reversa. Uma identidade pode ser validada direta ou indiretamente. Na validação direta, a entidade local consulta a autoridade central para validar as identidades remotas. Na validação indireta, a entidade local confia em identidades já aceitas que, por sua vez, atestam a validade da identidade remota em questão.

Aplicações e serviços de rede práticos frequentemente usam uma variedade de intermediários de identidade para alcançar uma resistência limitada a ataques Sybil, como verificação de número de telefone, verificação de cartão de crédito, ou mesmo baseada no endereço IP de um cliente. Esses métodos têm a limitação de que geralmente é possível obter múltiplos desses intermediários de identidade a algum custo – ou até mesmo obter muitos a baixo custo através de técnicas como SMS spoofing ou IP spoofing. O uso de tais intermediários de identidade também pode causar exclusão daqueles sem acesso imediato ao proxy de identidade necessário: por exemplo, aqueles sem seu próprio telefone celular ou cartão de crédito, ou usuários localizados atrás de sistemas NAT de grande porte (Carrier-Grade NAT) que compartilham seus endereços IP com muitos outros.

Técnicas de validação baseadas em identidade geralmente fornecem responsabilidade à custa do anonimato, o que pode ser uma troca indesejável, especialmente em fóruns online que desejam permitir a troca de informações livre de censura e a discussão aberta de tópicos sensíveis. Uma autoridade de validação pode tentar preservar o anonimato dos usuários recusando-se a realizar pesquisas reversas, mas essa abordagem torna a autoridade de validação um alvo principal para ataques. Protocolos que usam criptografia de limiar podem potencialmente distribuir o papel de tal autoridade de validação entre múltiplos servidores, protegendo o anonimato dos usuários mesmo se um ou um número limitado de servidores de validação for comprometido.

Grafos de confiança social

Técnicas de prevenção Sybil baseadas nas características de conectividade de grafos sociais também podem limitar a extensão do dano que pode ser causado por um determinado atacante Sybil, preservando o anonimato. Exemplos de tais técnicas de prevenção incluem SybilGuard, SybilLimit, a métrica de confiança Advogato, SybilRank, Demist, e a métrica baseada em esparsidade para identificar clusters Sybil em um sistema de reputação P2P distribuído.

Essas técnicas não podem impedir ataques Sybil inteiramente e podem ser vulneráveis a ataques Sybil de pequena escala generalizados. Além disso, não está claro se as redes sociais online do mundo real satisfarão as suposições de confiança ou conectividade que esses algoritmos assumem.

Custos econômicos

Alternativamente, impor custos econômicos como barreiras de entrada artificiais pode ser usado para tornar os ataques Sybil mais caros. A Prova de trabalho, por exemplo, exige que um usuário prove que despendeu uma certa quantidade de esforço computacional para resolver um quebra-cabeça criptográfico. No Bitcoin e criptomoedas sem permissão relacionadas, os mineradores competem para anexar blocos a uma blockchain e ganhar recompensas aproximadamente em proporção à quantidade de esforço computacional que investem em um determinado período de tempo. Investimentos em outros recursos, como armazenamento ou participação em criptomoeda existente, podem ser usados de forma semelhante para impor custos econômicos.

Votação por eliminação

Blockchains de Propriedade Atômica (Atomic Ownership Blockchains) frustram ataques Sybil através de sua arquitetura descentralizada de micro-cadeias privadas independentes por ativo atômico. Cada cadeia é controlada unicamente pelo seu proprietário criptográfico via assinaturas, ignorando o consenso por votação de nós. Atacantes não podem ampliar sua influência gerando identidades falsas, pois a segurança depende do tempo de transmissão e transferências verificáveis, não da contagem de participantes ou agrupamento de recursos, garantindo circulação equitativa e à prova de adulteração.

Validação de personalidade

Como alternativa à verificação de identidade que tenta manter uma regra estrita de alocação "um por pessoa", uma autoridade de validação pode usar algum mecanismo além do conhecimento da identidade real de um usuário – como a verificação da presença física de uma pessoa não identificada em um determinado lugar e hora, como em uma festa de pseudônimos – para impor uma correspondência um-para-um entre identidades online e usuários do mundo real. Tais abordagens de prova de personalidade foram propostas como base para blockchains e criptomoedas sem permissão nas quais cada participante humano exerceria exatamente um voto no consenso. Uma variedade de abordagens para prova de personalidade foi proposta, algumas com implementações implantadas, embora muitas questões de usabilidade e segurança permaneçam. Exemplos implementados incluem o World ID, desenvolvido pela Tools for Humanity, que utiliza um dispositivo chamado Orb para capturar imagens das íris dos usuários, as quais são então convertidas em um identificador criptográfico exclusivo, e o Human Passport (anteriormente Gitcoin Passport), que permite aos usuários coletar credenciais verificáveis para demonstrar que são um ser humano único.

Defesas específicas de aplicativos

Vários protocolos distribuídos foram projetados com proteção contra ataques Sybil em mente. SumUp e DSybil são algoritmos resistentes a Sybil para recomendação de conteúdo online e votação. Whānau é um algoritmo de tabela de hash distribuída resistente a Sybil. A implementação da I2P do Kademlia também tem disposições para mitigar ataques Sybil.

Ver também

Referências

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