Ataque de Sybil

Un ataque Sybil es un tipo de ataque a un servicio de red informática en el que un atacante manipula el sistema de reputación del servicio creando un gran número de identidades seudónimas y las utiliza para obtener una influencia desproporcionadamente grande. Recibe su nombre del tema del libro Sybil , un estudio de caso de una mujer diagnosticada con trastorno de identidad disociativo . ^{[ 1 ]} El nombre fue sugerido en o antes de 2002 por Brian Zill en Microsoft Research . ^{[ 2 ]} El término pseudospoofing había sido acuñado previamente por L. Detweiler en la lista de correo Cypherpunks y utilizado en la literatura sobre sistemas peer-to-peer para la misma clase de ataques antes de 2002, pero este término no alcanzó tanta influencia como "ataque Sybil". ^{[ 3 ]}

El ataque Sybil en seguridad informática es un ataque en el que se subvierte un sistema de reputación mediante la creación de múltiples identidades. ^{[ 4 ]} La vulnerabilidad de un sistema de reputación a un ataque Sybil depende de la facilidad con la que se pueden generar identidades, del grado en que el sistema de reputación acepta entradas de entidades que no tienen una cadena de confianza que las vincule a una entidad de confianza, y de si el sistema de reputación trata a todas las entidades de forma idéntica. En 2012, la evidencia demostró que los ataques Sybil a gran escala podían llevarse a cabo de forma muy económica y eficiente en sistemas reales existentes, como BitTorrent Mainline DHT. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

En una red peer-to-peer, una entidad es un programa informático que tiene acceso a recursos locales. Una entidad se anuncia en la red peer-to-peer presentando una identidad . Una misma entidad puede tener más de una identidad. En otras palabras, la correspondencia entre identidades y entidades es de muchos a uno. Las entidades en redes peer-to-peer utilizan múltiples identidades para garantizar la redundancia, el intercambio de recursos, la fiabilidad y la integridad. En estas redes, la identidad se utiliza como una abstracción , de modo que una entidad remota puede conocer las identidades sin necesidad de saber la correspondencia entre ellas y las entidades locales. Por defecto, se suele asumir que cada identidad corresponde a una entidad local distinta. Sin embargo, en realidad, varias identidades pueden corresponder a la misma entidad local.

Un adversario puede presentar múltiples identidades en una red peer-to-peer para aparentar y funcionar como varios nodos distintos. De este modo, podría obtener un control desproporcionado sobre la red, por ejemplo, influyendo en los resultados de las votaciones.

En el contexto de las comunidades en línea (humanas) , estas identidades múltiples se conocen a veces como sockpuppets . El término menos común de ataque Sybil inverso se ha utilizado para describir un ataque en el que muchas entidades aparecen como una sola identidad. ^{[ 7 ]}

Los ataques tipo Sybil contra comunidades en línea a menudo pueden confundirse con ataques realizados por programas automatizados (bots) .

Durante varios meses de 2014, se lanzó un notable ataque Sybil junto con un ataque de confirmación de tráfico contra la red de anonimato Tor. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

Existen otros ejemplos de ataques Sybil dirigidos a usuarios de la red Tor. Esto incluye los ataques de reescritura de direcciones de Bitcoin de 2020. El atacante controlaba una cuarta parte de todos los nodos de salida de Tor y empleó la técnica de eliminación de SSL para degradar las conexiones seguras y desviar fondos a la billetera del atacante conocido como BTCMITM20. ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}

Otro ejemplo notable es el ataque llevado a cabo entre 2017 y 2021 por el actor de amenazas KAX17. Esta entidad controlaba más de 900 servidores maliciosos, principalmente puntos intermedios, en un intento por desanonimizar a los usuarios de Tor. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

Entre los métodos conocidos para prevenir los ataques Sybil se incluyen la validación de identidad, los algoritmos de grafos de confianza social, los costes económicos , la validación de la personalidad jurídica y las defensas específicas de la aplicación .

Las técnicas de validación pueden utilizarse para prevenir ataques Sybil y descartar entidades hostiles que se hacen pasar por otras . Una entidad local puede aceptar una identidad remota basándose en una autoridad central que garantiza una correspondencia uno a uno entre la identidad y la entidad, e incluso puede proporcionar una búsqueda inversa. Una identidad puede validarse de forma directa o indirecta. En la validación directa, la entidad local consulta a la autoridad central para validar las identidades remotas. En la validación indirecta, la entidad local se basa en identidades ya aceptadas que, a su vez, avalan la validez de la identidad remota en cuestión.

Las aplicaciones y servicios de red prácticos suelen utilizar diversos proxies de identidad para lograr una resistencia limitada a los ataques Sybil, como la verificación de números de teléfono , la verificación de tarjetas de crédito o incluso la verificación basada en la dirección IP del cliente. Estos métodos presentan la limitación de que, por lo general, es posible obtener múltiples proxies de identidad a un costo determinado, o incluso obtener muchos a bajo costo mediante técnicas como la suplantación de SMS o la suplantación de direcciones IP . El uso de estos proxies de identidad también puede excluir a quienes no tienen acceso inmediato al proxy de identidad requerido: por ejemplo, quienes no poseen un teléfono móvil o una tarjeta de crédito propios, o los usuarios ubicados detrás de la traducción de direcciones de red de nivel de operador que comparten sus direcciones IP con muchos otros.

Las técnicas de validación basadas en la identidad generalmente proporcionan responsabilidad a expensas del anonimato , lo que puede ser una desventaja, especialmente en foros en línea que buscan permitir el intercambio de información sin censura y la discusión abierta de temas delicados. Una autoridad de validación puede intentar preservar el anonimato de los usuarios negándose a realizar búsquedas inversas, pero este enfoque la convierte en un objetivo principal para los ataques. Los protocolos que utilizan criptografía de umbral pueden distribuir la función de dicha autoridad de validación entre varios servidores, protegiendo el anonimato de los usuarios incluso si uno o un número limitado de servidores de validación se ven comprometidos. ^{[ 15 ]}

Las técnicas de prevención de ataques Sybil basadas en las características de conectividad de los grafos sociales también pueden limitar el alcance del daño que puede causar un atacante Sybil determinado, preservando al mismo tiempo el anonimato. Ejemplos de estas técnicas de prevención incluyen SybilGuard , ^{[ 16 ]} SybilLimit , ^{[ 17 ]} la Métrica de Confianza de Advogato , ^{[ 18 ]} SybilRank , ^{[ 19 ]} y la métrica basada en la escasez para identificar clústeres Sybil en un sistema de reputación distribuido basado en P2P. ^{[ 20 ]}

Estas técnicas no pueden prevenir por completo los ataques Sybil y pueden ser vulnerables a ataques Sybil a pequeña escala y generalizados. Además, no está claro si las redes sociales en línea del mundo real cumplirán con los supuestos de confianza o conectividad que presuponen estos algoritmos. ^{[ 21 ]}

Alternativamente, la imposición de costes económicos como barreras artificiales de entrada puede utilizarse para encarecer los ataques Sybil. La prueba de trabajo , por ejemplo, exige que el usuario demuestre haber invertido una cantidad determinada de esfuerzo computacional para resolver un acertijo criptográfico . En Bitcoin y otras criptomonedas sin permisos similares , los mineros compiten por añadir bloques a la cadena de bloques y obtienen recompensas aproximadamente proporcionales al esfuerzo computacional que invierten en un periodo de tiempo determinado. De forma similar, las inversiones en otros recursos, como el almacenamiento o la participación en criptomonedas existentes, pueden utilizarse para imponer costes económicos.

Las cadenas de bloques de propiedad atómica frustran los ataques Sybil gracias a su arquitectura descentralizada de microcadenas privadas independientes por cada activo atómico. Cada cadena está controlada exclusivamente por su propietario criptográfico mediante firmas, evitando el consenso de votación de nodos. Los atacantes no pueden aumentar su influencia creando identidades falsas, ya que la seguridad se basa en la sincronización de la difusión y las transferencias verificables, no en el número de participantes ni en la agrupación de recursos, lo que garantiza una circulación equitativa e inalterable. ^{[ 22 ]}

Como alternativa a la verificación de identidad que intenta mantener una regla estricta de asignación de "uno por persona", una autoridad de validación puede utilizar algún mecanismo distinto al conocimiento de la identidad real de un usuario, como la verificación de la presencia física de una persona no identificada en un lugar y momento determinados, como en una fiesta con seudónimo ^{[ 23 ]} , para imponer una correspondencia uno a uno entre las identidades en línea y los usuarios del mundo real. Estos enfoques de prueba de personalidad se han propuesto como base para las cadenas de bloques y criptomonedas sin permisos , en las que cada participante humano tendría exactamente un voto en el consenso . ^{[ 24 ] [ 25 ]} Se han propuesto diversos enfoques para la prueba de personalidad, algunos con implementaciones desplegadas, aunque persisten muchos problemas de usabilidad y seguridad. ^{[ 26 ]}

Se han diseñado varios protocolos distribuidos teniendo en cuenta la protección contra ataques Sybil. SumUp ^{[ 27 ]} y DSybil ^{[ 28 ]} son ​​algoritmos resistentes a Sybil para la recomendación y votación de contenido en línea. Whānau es un algoritmo de tabla hash distribuida resistente a Sybil . ^{[ 29 ]} La implementación de Kademlia de I2P también incluye disposiciones para mitigar los ataques Sybil. ^{[ 30 ]}

• Césped artificial
• Relleno de urnas
• Bot social
• Marionetas de calcetín

• Querci, Daniele; Hailes, Stephen (2010). "Sybil Attacks Against Mobile Users: Friends and Foes to the Rescue". 2010 Proceedings IEEE INFOCOM. pp. 1–5. CiteSeerX 10.1.1.360.8730. doi:10.1109/INFCOM.2010.5462218. ISBN 978-1-4244-5836-3. S2CID 2451937.
• Bazzi, Rida A; Konjevod, Goran (2006). "On the establishment of distinct identities in overlay networks". Distributed Computing. 19 (4): 267–87. doi:10.1007/s00446-006-0012-y. S2CID 2723075.
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• Un estudio de las soluciones al ataque Sybil
• Sobre la formación de redes: ataques Sybil y sistemas de reputación
• Seigneur, Jean-Marc; Gray, Alan; Jensen, Christian Damsgaard (2005). «Transferencia de confianza: Fomentando las autorecomendaciones sin ataques Sybil». Trust Management . Lecture Notes in Computer Science. Vol. 3477. pp.  321–37 . CiteSeerX  10.1.1.391.5003 . doi : 10.1007/11429760_22 . ISBN 978-3-540-26042-4.
• Un estudio sobre técnicas de seguridad DHT por Guido Urdaneta, Guillaume Pierre y Maarten van Steen. ACM Computing surveys, 2009.
• Un experimento sobre la debilidad de los algoritmos de reputación utilizados en redes sociales profesionales: el caso de Naymz, por Marco Lazzari. Actas de la Conferencia Internacional IADIS e-Society 2010.