A decentralizált hálózati technológia, amely eredetileg harcterekre és a Burning Man fesztiválra készült, mára teljesen újragondolva, a legnehezebb környezetekben is működőképes megoldássá vált.
Mi az a mesh hálózat?
A mesh hálózatokat nevük a halhálóhoz hasonló összeköttetéseikről kapták. Az elmúlt évtizedekben matematikai kutatások eredményeként fejlődtek ki, amelyek célja az volt, hogy az adatáramlás fennmaradjon még akkor is, ha a rendszer egyes részei meghibásodnak vagy kiesnek.
Az elmélet azonban nem mindig vált be a gyakorlatban: a valós mesh hálózatok bizonyos helyzetekben – például nagy tömegek között – sebezhetőnek bizonyultak, pedig pont ilyen környezetekben kellene jól működniük.
Az Amigo prototípus: egy új mesh hálózati rendszer politikai tüntetésekhez
A New York-i City College, a Harvard Egyetem és a Johns Hopkins Egyetem kutatói egy olyan prototípust fejlesztettek ki, amely kifejezetten a legnehezebb és legellenségesebb környezetekre – például politikai tüntetésekre – lett optimalizálva. A rendszert Amigonak nevezték el.
A kutatók az ACM Conference on Computer and Communications Security konferencián (Taipei, Tajvan) mutatták be az Amigo-t, amely képes működni olyan helyeken is, ahol az internetet lekapcsolták – ilyen esetekről tudunk Indiában, Irakban vagy Szíriában.
Tushar Jois, a City College elektromérnöki adjunktusa így fogalmazott: „Az internet lekapcsolása nagy társadalmi tiltakozások idején arra szolgál, hogy megakadályozza az emberek szerveződését és összegyűlését. Pont erre fejlesztjük ki technológiánkat.”
Hogyan javítja az Amigo a hagyományos mesh hálózatokat?
A hagyományos mesh hálózatokkal kapcsolatos kutatások rámutattak több problémára:
- Üzenetek nem érkeznek meg vagy nem megfelelő sorrendben érkeznek;
- A felhasználók könnyen követhetők maradnak;
- A hálózat bizonyos esetekben túlterhelődik és leállhat.
A kutatók mélyebbre ástak az alapvető Wi-Fi működésbe, és olyan lehetőségeket fedeztek fel, amelyeket korábbi rendszerek nem használtak ki. Jois szerint „a kriptográfia önmagában nem elég” a biztonság garantálásához.
Politikai tüntetések tanulságai az Amigo fejlesztésében
Az Amigo fejlesztése során fontos tanulságokat merítettek több politikai tüntetésből is, például a 2019-2020-as hongkongi demokráciapárti mozgalmakból.
Egyik probléma volt például az üzenetek útvonalának kezelése: korábbi rendszerekben előfordult, hogy túl sok redundáns üzenet árasztotta el a hálózatot, ami lelassította vagy akár le is állította azt.
Az Amigo ezt úgy oldja meg, hogy dinamikus „klikkeket” hoz létre: ezekben csak kijelölt vezető csomópontok kommunikálnak egymással, míg a többi csomópont csak a saját vezetőjével tart kapcsolatot. Ez jelentősen csökkenti az üzenetforgalmat és növeli a hálózat stabilitását.
Tushar Jois szerint: „Felfedeztük, hogy a biztonságos mesh üzenetküldés terén eddig volt egy vakfoltunk. Új algoritmusokat javasoltunk ennek kezelésére. A dinamikus klikkes útvonalválasztás lehetővé teszi, hogy földrajzi területenként önszerveződő egységek alakuljanak GPS-alapú koordinációval.”
Kryptográfia és anonimitás újragondolva
A korábbi mesh rendszerek nem biztosítottak egyszerű módot arra, hogy titkosított csoportokból tagokat eltávolítsanak – ami például akkor fontos lehet egy tüntetésen, ha egy eszközt vagy felhasználót elfogtak az hatóságok.
Ezen kívül régebbi szabványok metadata szivárgást okoztak, ami felfedhette más csoporttagokat is.
Az Amigo mindkét problémát orvosolja: új algoritmusokat vezet be az „outsider anonymity” (külső személyek számára láthatatlanság) és a csoporttag eltávolítás terén. Ezek mellett megtartja olyan ismert titkosított üzenetküldő rendszerek (pl. WhatsApp vagy Signal) védelmi mechanizmusait is.
- Forward secrecy: múltbéli üzenetek védelme akkor is, ha kulcsokat ellopták;
- Post-compromise security: egy kompromittált rendszer képes regenerálni kulcsokat és kizárni illetékteleneket a jövőbeli kommunikációból.
Kiterjesztett alkalmazási lehetőségek: természeti katasztrófák
Diogo Baradas, a kanadai Waterloo Egyetem számítástechnikai adjunktusa szerint az Amigo nemcsak politikai tüntetéseken lehet hasznos:
„Természeti katasztrófák – mint árvizek, tűzesetek vagy földrengések – esetén is kritikus lehet egy megbízható kommunikációs rendszer, amikor az internet elérhetetlen. Ilyenkor az érintett polgárok, elsősegélynyújtók és önkéntesek összehangoltan kell dolgozzanak.”
Tömegek viselkedésének modellezése: pszichológiai tömegek integrálása
A jelenlegi mesh hálózatok tömegmozgásokat általában „random walk” (véletlenszerű séta) modell alapján kezelik – mintha minden csomópont függetlenül mozogna véletlenszerű irányba anélkül, hogy figyelembe venné a környezetét vagy más csomópontokat.
Cora Ruiz, Jois laborjának doktorandusz hallgatója rámutatott: „Ez a modell nem veszi figyelembe azt, ahogy valódi tüntetők mozognak. Ha nem értjük meg ezt fizikailag és pszichológiailag sem, szinte lehetetlen igazán hatékony megoldást fejleszteni.”
Ruiz ezért pszichológiai tömegmodelleket próbál beépíteni az algoritmusokba. Ezek lényege:
- A tömeg tagjai közös identitással rendelkeznek;
- Közeli egymáshoz tartanak;
- Kisebb távolságot tolerálnak egymás között;
- Lassabban mozognak együtt.
Cora Ruiz: „A pszichológiai tömegek mozgása jelentősen eltér attól, amit eddig feltételeztünk. Ezért fontos ezt beépíteni ahhoz, hogy olyan hálózatot építsünk, amely valóban működik ilyen helyzetekben.”
Kutatás és valós igények találkozása
A fejlesztés során Jois és csapata aktívan konzultált tüntetőkkel és újságírókkal olyan országokban, ahol gyakoriak az internetleállások. Ez segített pontosan megérteni az igényeket és kihívásokat.
Tushar Jois: „A mesh hálózatokat erősen befolyásolja a fizikai mozgás és forgalmi mintázatok alakulása. Ezért kulcsfontosságú ezek pontos megértése ahhoz, hogy továbbfejlesszük az Amigot és más jövőbeli eszközöket.”
Inspirációk és jövőkép
Az Amigo fejlesztésében inspirációt jelentett egy 2019-es dokumentum is, amelyet hongkongi demokráciapárti tüntetők készítettek arról, hogyan érdemes menetelniük és gyülekezniük hatékonyan.
Jois szerint ez egy fontos lépcsőfok abban, hogy a mesh hálózatok végre valódi alkalmazási környezetükbe kerüljenek:
„Akadémiai körökben sokszor csak elméleti elképzelések vannak arról, mi lenne szükséges. De ha nem hallgatunk közvetlenül azok hangjára, akik használják ezeket a rendszereket valós helyzetekben, sosem fogjuk igazán jól csinálni.”
Forrás: https://spectrum.ieee.org/mesh-network-political-protests-amigo