Mix Network membawa pesan melalui komputer penerus pesan yang disebut simpul atau mix. Simpul ini melepas lapisan enkripsi dan mengolah lalu lintas agar pesan masuk sulit dipasangkan dengan pesan keluar. David Chaum menjelaskan dasarnya pada 1981. Tujuannya melindungi hubungan pengirim dengan penerima, bukan hanya isi pesan. Hasilnya bergantung pada protokol, lalu lintas lain, dan kemampuan pengamat; jumlah perantara saja tidak menjamin anonimitas.
Anna mengirim pesan pribadi kepada Peter. Tidak ada yang bisa membacanya di perjalanan, tetapi pengamat mungkin melihat data keluar dari Anna lalu tiba di Peter tak lama kemudian. Pola berulang dapat memberi petunjuk siapa berkomunikasi dengan siapa. Petunjuk ini disebut metadata: informasi di sekitar pesan, seperti waktu, ukuran, dan alamat jaringan. Makalah Chaum pada 1981 membahas persoalan surat elektronik ini. Pertanyaannya bukan hanya cara mengunci surat, melainkan juga cara mempersulit penelusuran perjalanannya. Jadi, jaringan mix memberi perlindungan yang berbeda dari enkripsi isi semata. [1] [2] [9]
Bayangkan rute sederhana melalui A, B, dan C. Anna pertama-tama mengenkripsi pesan inti untuk Peter. Ia lalu membungkusnya untuk simpul terakhir C, membungkus paket itu untuk B, dan terakhir untuk simpul pertama A. Ia memakai kunci publik mereka: informasi yang dapat membuat pembungkus terenkripsi yang dibuka oleh kunci privat pasangannya. Kunci adalah data numerik yang dipakai perangkat lunak enkripsi. Kunci publik dapat dibagikan, sedangkan setiap simpul merahasiakan kunci privatnya. Setelah membuka lapisannya, A mengetahui tujuan paket di dalamnya, tetapi tidak memperoleh semua kunci lain. Lapisan disiapkan terbalik agar dapat dibuka sesuai urutan perjalanan. Ini model penjelasan, bukan klaim bahwa semua jaringan mix memiliki tepat tiga simpul. [1] [4] [5]
Jika hanya pesan Anna yang masuk ke A lalu satu pesan langsung keluar, pekerjaan pengamat mudah. Karena itu, mix klasik berbasis kelompok mengumpulkan beberapa pesan sebelum meneruskannya. Pemrosesan bersama memperbanyak kemungkinan pasangan antara pesan masuk dan keluar. Ukuran paket juga perlu diseragamkan: kiriman yang sangat besar akan tetap mudah dikenali. Penambahan data hingga panjang tertentu disebut padding. Jumlah orang atau pesan saja bukan ukuran privasi yang tepat; pengetahuan awal pengamat juga berpengaruh. [1] [3]
Mix melepas lapisan enkripsinya, memeriksa pesan sesuai protokol, dan tidak sekadar menyalin paket luar yang sama untuk diteruskan. Pengamat tidak bisa hanya mencari data yang persis sama pada pintu masuk dan keluar. Urutannya juga berubah: rancangan awal Chaum mengurutkan keluaran kelompok berdasarkan datanya, sedangkan rancangan lain memakai cara berbeda. Yang penting, urutan keluar tidak membocorkan urutan kedatangan. Mix juga memeriksa pesan yang diajukan ulang. Simpul berikutnya melanjutkan proses serupa, dan simpul terakhir meneruskan kiriman ke arah penerima. Isi untuk Peter tetap dilindungi oleh enkripsi terpisah yang ditujukan bagi penerima. [1] [3] [5]
Pesan juga dapat terus mengalir dengan waktu tunggu acak yang berbeda, alih-alih menunggu satu kelompok bersama. Ini melemahkan hubungan waktu antara datang dan perginya paket, yaitu sekumpulan data. Lalu lintas penyamaran menambah pesan tanpa komunikasi nyata pengguna, yang dirancang agar tampak seperti pesan sungguhan. Dari gerakan data saja, pengamat lebih sulit mengetahui kapan Anna benar-benar menulis. Rancangan Loopix bekerja demikian, dan Nym memakai gagasannya. Perlindungan ini memerlukan data tambahan, kerja perangkat, dan waktu tunggu. Pengaturan biaya tersebut ikut menentukan privasi yang diperoleh. [3] [5]
Dalam model klasik, setidaknya satu mix yang mengikuti protokol dan tidak membocorkan hubungan masukan-keluarannya kepada penyerang dapat menyembunyikan pemetaan internal itu. Jujur berarti perilaku khusus tersebut, bukan penilaian menyeluruh atas operator. Ini tidak berarti satu server jujur menyelesaikan semua keadaan. Jika penyerang mengenali seluruh pesan lain dalam kelompok, pesan Anna dapat ditemukan melalui eliminasi. Pengamatan pada ujung jaringan, aktivitas pengguna dalam jangka panjang, dan kemampuan mengubah lalu lintas juga penting. Karena itu, penelitian menetapkan model ancaman: apa tepatnya yang dapat dilihat dan dikendalikan lawan. [1] [3]
Penyerang dapat mengirim ulang paket yang ditangkap dan mencari pengulangan yang sesuai di ujung lain. Ia dapat mencoba menandai pesan dengan mengubah data, sengaja menunda lalu lintas, atau membuang sebagian pesan. Pertahanan mencakup pemeriksaan keutuhan data dan pencatatan pengulangan. Format Sphinx, yang digunakan Loopix dan Nym, memberi simpul informasi untuk pemeriksaan ini. Dalam beberapa rancangan, pesan penyamaran juga membantu mendeteksi kehilangan lalu lintas. Ini pertahanan khusus dengan asumsi khusus, bukan janji jaringan tidak bisa diganggu. Pesan terenkripsi pun dapat gagal sampai. [3] [5]
Anna dapat memberi Peter petunjuk terenkripsi untuk perjalanan kembali. Peter memakainya untuk membalas tanpa perlu mengetahui alamat jaringan biasa Anna. Chaum sudah menjelaskan alamat balasan semacam ini. Sejumlah sistem modern memakai blok balasan sekali pakai, disebut SURB (Single-Use Reply Block); penggunaan sekali itu bagian dari perlindungan, bukan hambatan sembarangan. Nama samaran dapat menunjukkan beberapa pesan berasal dari penulis yang sama tanpa membuka nama aslinya, tetapi juga menghubungkan pesan-pesan tersebut. Jika Anna memperkenalkan diri dalam teks atau mengirim data pribadi, menyembunyikan rute tidak membatalkan pengungkapan itu. [1] [10]
Tor juga melewatkan komunikasi melalui beberapa perantara, tetapi mengutamakan penundaan rendah agar penjelajahan web tetap nyaman. Pengamat yang berada pada kedua ujung dapat membandingkan waktu dan volume lalu lintas. Tor juga memiliki mekanisme padding, sehingga tidak tepat mengatakan bahwa Tor sama sekali tidak memakai lalu lintas penyamaran. Mixnet klasik menerima waktu tunggu lebih panjang, misalnya untuk mengantarkan pesan. Loopix meneliti kompromi dengan penundaan dalam hitungan detik. Nym membedakan mode mixnet dari mode dVPN yang lebih cepat. Dalam mode dVPN, data melewati terowongan terenkripsi, bukan proses pencampuran pesan yang dijelaskan di sini. Jadi, nama dan panjang rute tidak cukup: perilaku pengiriman nyata serta ancaman yang ingin dihindari menentukan pilihan perlindungan. [4] [9] [8] [3] [5] [11]
Dompet Bitcoin adalah aplikasi yang membantu menerima dan mengirim pembayaran. Jika dompet atau aplikasi lain mendukung jalur yang sesuai, mixnet dapat mempersulit pengaitan lalu lintasnya dengan koneksi Internet tertentu. Ini bukan fitur otomatis protokol Bitcoin dan bukan pula layanan pencampuran koin. Hubungan publik antartransaksi Bitcoin tetap ada di blockchain, catatan bersama transaksi; menyembunyikan rute tidak menghapusnya. BIP 324 juga mengenkripsi koneksi antarsimpul, bukan mencampur pesan untuk menyembunyikan pengirim. Jadi, privasi pengiriman perlu dibedakan dari privasi riwayat pembayaran. Mix Network membantu menjelaskan lapisan pertama, tetapi tidak membuat semua pembayaran menjadi uang tunai anonim. [6] [7]
Untuk gambaran yang lebih utuh, baca entri ini bersama David Chaum, Privasi Bitcoin, Pseudonimitas, Bitcoin, Bitcoin Anonymity Networks, BIP324.