Enrutamiento de cebolla

Para crear y transmitir una cebolla, el originador selecciona un conjunto de nodos de una lista proporcionada por un "nodo de directorio". Los nodos elegidos se organizan en una ruta, denominada "cadena" o "circuito", a través de la cual se transmitirá el mensaje. Para preservar el anonimato del remitente, ningún nodo del circuito puede saber si el nodo anterior es el originador u otro intermediario como él mismo. Del mismo modo, ningún nodo del circuito puede saber cuántos otros nodos hay en el circuito, y solo el nodo final, el "nodo de salida", puede determinar su propia ubicación en la cadena. ^{[ 13 ]}

Mediante criptografía de clave asimétrica, el originador obtiene una clave pública del nodo de directorio para enviar un mensaje cifrado al primer nodo ("de entrada"), estableciendo una conexión y un secreto compartido ("clave de sesión"). Utilizando el enlace cifrado establecido con el nodo de entrada, el originador puede reenviar un mensaje a través del primer nodo a un segundo nodo de la cadena mediante un cifrado que solo el segundo nodo, y no el primero, puede descifrar. Cuando el segundo nodo recibe el mensaje, establece una conexión con el primer nodo. Si bien esto extiende el enlace cifrado desde el originador, el segundo nodo no puede determinar si el primer nodo es el originador o simplemente otro nodo en el circuito. El originador puede entonces enviar un mensaje a través del primer y segundo nodo a un tercer nodo, cifrado de tal manera que solo el tercer nodo puede descifrarlo. El tercer nodo, al igual que el segundo, se vincula al originador, pero se conecta únicamente con el segundo. Este proceso puede repetirse para construir cadenas cada vez más grandes, pero generalmente se limita para preservar el rendimiento. ^{[ 13 ]}

Cuando la cadena se completa, el originador puede enviar datos a través de Internet de forma anónima. Cuando el destinatario final de los datos envía datos de vuelta, los nodos intermedios mantienen el mismo enlace con el originador, con los datos nuevamente en capas, pero en orden inverso, de modo que esta vez el nodo final agrega la primera capa de cifrado y el primer nodo agrega la última capa de cifrado antes de enviar los datos, por ejemplo, una página web, al originador, quien puede descifrar todas las capas. ^{[ 13 ]}

Una de las razones por las que las conexiones típicas a Internet no se consideran anónimas es la capacidad de los proveedores de servicios de Internet para rastrear y registrar las conexiones entre ordenadores. Por ejemplo, cuando una persona accede a un sitio web, los datos pueden estar protegidos mediante una conexión HTTPS, de modo que la contraseña, los correos electrónicos u otro contenido del usuario no sean visibles para terceros. Sin embargo, queda un registro de la conexión, la hora en que se produjo y la cantidad de datos transferidos. El enrutamiento cebolla crea y oculta una ruta entre dos ordenadores, de manera que no existe una conexión directa discernible entre una persona y un sitio web, pero aún existen registros de las conexiones entre ordenadores. El análisis de tráfico busca en esos registros de conexiones realizadas por un posible remitente e intenta relacionar la sincronización y las transferencias de datos con las conexiones realizadas a un posible destinatario. Si un atacante ha comprometido ambos extremos de una ruta, se puede observar que un remitente transfirió una cantidad de datos a un ordenador desconocido unos segundos antes de que otro ordenador desconocido transfiriera datos del mismo tamaño a un destino específico. ^{[ 14 ] [ 15 ]} Los factores que pueden facilitar el análisis del tráfico incluyen fallos o abandono de la red por parte de los nodos ^{[ 15 ]} y un nodo comprometido que realiza un seguimiento de una sesión a medida que se produce cuando las cadenas se reconstruyen periódicamente. ^{[ 16 ]}

El enrutamiento de ajo es una variante del enrutamiento de cebolla asociada con la red I2P que cifra múltiples mensajes juntos, lo que aumenta la velocidad de transferencia de datos y dificulta ^{[ 17 ]} que los atacantes realicen análisis de tráfico. ^{[ 18 ]}

Aunque el mensaje se transmite mediante varias capas de cifrado, la función del nodo de salida, como último nodo de la cadena, es descifrar la última capa y entregar el mensaje al destinatario. Un nodo de salida comprometido puede, por lo tanto, obtener los datos sin procesar que se transmiten, incluyendo potencialmente contraseñas, mensajes privados, números de cuenta bancaria y otra información personal. Dan Egerstad, un investigador sueco, utilizó este tipo de ataque para obtener las contraseñas de más de 100 cuentas de correo electrónico relacionadas con embajadas extranjeras. ^{[ 19 ]}

Las vulnerabilidades de los nodos de salida son similares a las de las redes inalámbricas no seguras, donde los datos transmitidos por un usuario pueden ser interceptados por otro usuario o por el operador del enrutador. Ambos problemas se solucionan mediante una conexión segura de extremo a extremo, como SSL/TLS o HTTP seguro (S-HTTP). Si existe cifrado de extremo a extremo entre el remitente y el destinatario, y el remitente no es engañado para confiar en un certificado SSL falso ofrecido por el nodo de salida, ni siquiera el último intermediario podrá ver el mensaje original.