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Cos'è Freenet?

Freenet:
• Rete peer-to-peer decentralizzata
• Protocollo di rete

Perchè Freenet?
• Rispettare la libertà di espressione
• Resistere alla censura
• Proteggere l'anonimato

# --- cenni storici, decidere se tenere tutto o tagliare

Cenni Storici

• Ideata da Ian Clarke nel 1999
• Fondazione nel 2001, paper di Clarke
• Nel paper, le basi di Freenet

Anonimato
→ Decentralizzazione

Idea:
• Dividere i dati in blocchi
• Cifrarli
• Distribuirli a tutti nodi della rete

Risultato:
• Nodi formano una cache distribuita
• Impossibile il client-server

Dal 2001: sviluppo continuo
• Cross-Platform
• Implementazione in Java
• Necessita solo di una JVM

2008: Freenet 0.7
• Riscrittura estensiva
• Opennet
• Darknet
# espandere il punto su TCP, magari togliere da qui e parlarne alla fine
• Supporta TCP e UDP

Stato attuale:
• FProxy: interfaccia web
• Supporto a OpenJDK

# --- Fine cenni storici, inizio architettura

Architettura

Freenet
→ Rete di nodi

Tutti i nodi sono uguali
• No gerarchie
• No central points of failure

Contenuti:
associati a chiavi
→ Key Based Routing

Storage:
condiviso in rete
→ Decentralized Storage

Comunicazione:
solo con nodi vicini
→ Small World Network

# --- KBR
Key
Based
Routing

Tre tipi di chiavi:
• KSK (Keyword Signed Key)
• SSK (Subspace Signed Key)
• CHK (Content Hash Key)

Le chiavi sono ottenute
applicando hash functions
(DSA, SHA256)

KSK non più utilizzata
     (poco sicura)

SSK (DSA):
• Chiave asimmetrica (Pub/Priv)
• Indentifica un namespace

Un namespace
→ Un utente

Files associati a:
• Stringa descrittiva
• Namespace dell'uploader

SSK:
Sequenza di cifratura
1. Hash (pubkey)
2. Hash (descrizione)
3. XOR tra i due hash,
4. Hash (result)
5. Firma del file (chiave privata)
→ Risultato: File Key

CHK (SHA256):
• Hash diretto del file
• Chiave pseudo-unica
• Utili per file statici
  (pdf, mp3, ...)

Upload
di Files

Un utente rende pubbliche:
• Stringa descrittiva
• Public namespace key

File caricati
→ Immutabili

Update tramite indirezione:
→ Sia CHK che SSK

Indirezione:
• File inserito sotto CHK
• CHK salvata in un file indiretto
• File indiretto inserito sotto SSK

Indirezione:
Ottenere un file

Il file viene ottenuto in due step:
1. SSK → CHK
2. CHK → File

Routing

Routing Table:
(Forwarding Table)
• Salvata in ogni nodo
• Associa chiavi e nodi
• Permette routing dinamico

Richieste

Una richiesta e' formata da:
• Hops-To-Live (HTL)
• ID pseudo-unico, casuale

Passaggio delle richieste:
catena di Proxy Requests

Ogni nodo decide
dove indirizzare la richiesta
(simile a IP)

Invio di una richiesta:
(utente)
1. Ottieni File Key
2. Invia richiesta al nodo

Ricezione di una richiesta:
(nodo)
1. File presente in storage?
    Si: ritorna risultato all'upstream
    No: forward della richiesta

Request Forwarding
• Richiesta mandata
   al nodo piu' vicino
   a quello cercato

Vicinanza:
• Distanza lessicografica
   dalla File Key cercata

@./friends-nodes.png

Nodo piu' vicino
→ Nodo contenente
   la chiave piu' vicina
   a quella cercata

Risultato di una richiesta:
• Data not found / HTL expired
      → failure
• Data found
      → success
      → data cached
         (per ogni nodo)

Il risultato e' restituito
lungo la catena di nodi
che ha mandato la richiesta
(Upstream)

@./requestseq.png

# -------------------------- Routing Adattivo
Analisi:
Routing Adattivo

Routing Adattivo:
• Richieste per
   chiavi vicine
   mandate verso
   stessi nodi

Routing Adattivo:
• Replica trasparente
   di dati piu' richiesti

Routing adattivo:
• Favorisce i nodi
   che rispondono con successo
   a piu' richieste,
   guadagnando entry
   nella Forwarding Table

Routing adattivo:
• Si creano link diretti
   alle sorgenti dei dati

# ----------------------- DDS
Decentralized
Data
Storage

Ogni nodo
condivide
spazio locale

Lo spazio condiviso
e' dedicato esclusivamente
al data storage

Local storage
→ LRU Cache
   (Least Recently Used)

LRU Cache:
• Ordina i dati salvati
   in maniera decrescente
   in base al ricevimento
   delle richieste

Significa:
• I file piu' richiesti
   in cima alla lista

Problema:
Come gestire una cache piena?

Soluzione:
• Drop-Tail approach

Drop-Tail:
• Files meno richiesti
   eliminati dallo storage,
• Entry corrispondenti
   rimangono nella
   Forwarding Table

Mantenere le entry
→ Evitare la perdita
   di file poco richiesti
(Probabilita' che vengano
 salvati in cache di nuovo)

Vantaggi:
• Performance migliora
   nel tempo
• Update di files
   trasparente

File Update:
• Files "vecchi" rimpiazzati da
   files aggiornati in automatico
• Files "vecchi" ma ancora in uso
   sono preservati dalle richieste

Data
Encryption

Necessita':
• Operatori di nodi
   non devono conoscere
   i dati salvati

Soluzione:
File Encryption

File Encryption:
• Utilizza chiavi (SSK, CHK)
• Utente puo' conoscere solo la File Key
   (Invertire l'hash e' complesso)
• Dictionary attack puo' avere successo
   ma e' estremamente costoso

Freenet:
Protocollo

Protocollo:
• P2P adattivo
   (rete di nodi)
• Packet-oriented
• Self-contained
   messages

Ogni messaggio
contiene un ID
della transazione
→ Insert, request
   sono tracciabili

Trasporto:
Grande flessibilita',
principalmente:
• TCP
• UDP

I nodi che utilizzano
connessioni persistenti
(TCP)
possono mandare
piu' di un messaggio
sulla stessa connessione

Naming Prefix:
Utilizza ARK
(Address Resolution Keys)
• Chiavi SSK
   aggiornate all'indirizzo
   corrente del nodo
   (semplifica la mobilita')

# ----------------------- SWN 

Small
World
Network

Il mondo è piccolo

@./darknet_peers.png


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