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\chapter{Modelo de protocolo para un sistema an\'onimo basado en estrategias bio-inspiradas}
\chapterauthors{Rodolfo Sumoza
\chapteraffil{Fundación Centro Nacional de Desarrollo e Investigación en Tecnologías Libres}
}

% Se crea un ambiente bibunit para el cual se creará la bibliografía
\begin{bibunit}[unsrt]


%\section{Modelo de protocolo para un sistema anónimo basado en estrategias bio-inspiradas}


\textbf{Resumen}

En este artículo se propuso utilizar algunas herramientas provistas
en el área de la Computación Emergente, específicamente en Inteligencia
Artificial Distribuida (IAD), y en particular se utilizaron las
Colonias Artificiales de Hormigas para construir sistemas anónimos
que tengan la virtud de poseer niveles de anonimato aceptables a un
bajo costo. Este costo se refiere a un criterio de rendimiento
comúnmente utilizado en los procesos de los sistemas de enrutamiento
en telecomunicaciones, tal como son los tiempos de respuesta
(latencia), consumo de recursos de la red, entre otros.

%\subsection{Introducción}
\section{Introducción}
Para preservar la privacidad de los datos de cada una de las
personas que participan en una red de interacción, tal como Internet,
se deben utilizar herramientas que sean capaces de proveer protección 
contra al menos algunos de los ataques típicos. Los ataques en este 
caso de estudio en particular están orientados, sin autorización, a 
obtener información privada de los usuarios, incluyendo su propia 
identidad. Para contrarrestar este tipo de ataques se han propuesto 
varias ideas que apuntan a establecer cierto nivel de Anonimato, el 
cual en la mayoría de los casos tienden a socavar el rendimiento 
de las comunicaciones. Esto es aun un problema abierto: los sistemas 
anónimos aún necesitan asegurar el Anonimato a un bajo costo (bajos 
tiempos de respuesta, bajo consumo de recursos, mayor usabilidad, etc.), 
y a esto es lo que se le denomina \emph{Anonimato Eficiente}. Este trabajo 
presente un nuevo enfoque que aplica por primera vez la idea de utilizar 
la Inteligencia Artificial Distribuida en esta rama de la 
seguridad en las Tecnologías de Información y Comunicación (TIC), esto 
quiere decir que se le delega la responsabilidad de alcanzar niveles de 
Anonimato Eficiente a la Inteligencia Artificial Distribuida,  
específicamente se propone utilizar las Colonias Artificiales de Hormigas.

%\subsection{Colonias Artificiales de Hormigas en Anonimato}
\section{Colonias Artificiales de Hormigas en Anonimato}
\label{rlsm:ia-anonimato}

Considerando las ideas propuestas en los sistemas anónimos probabilísticos 
\cite{rlsm:chaum-mix,rlsm:mixminion,rlsm:diaz-mixes,rlsm:tor-design} y las 
características de los Colonias Artificiales de Hormigas utilizadas en 
las redes de telecomunicaciones 
\cite{rlsm:antnet,rlsm:ants-white,rlsm:ants-loadbalancing}, se propone 
seleccionar las rutas de los mensajes de forma pro\-ba\-bi\-lís\-ti\-ca, 
utilizando las probabilidades que configuran los agentes móviles adaptativos 
(las hormigas). Estas rutas, teniendo componentes probabilísticos pueden, 
dependiendo de los parámetros de configuración, proporcionar ciertos niveles 
de Anonimato. En este sentido, se podría tener un ``control inteligente'' 
sobre los tiempos de respuesta generados y se podría tener un ``control 
inteligente'' sobre otros índices que pudiesen ser incorporados, tal como 
el consumo de recursos (balanceo de cargas).

Se propone mimetizar los mensaje reales con los agentes, esto es, cada 
mensaje tiene la misma estructura que las hormigas, y la única diferencia 
entre ellos radica en el contenido del mensaje, estos mensajes mimetizados 
se encriptan con las claves públicas de los nodos destino. Para hacer 
similar sus tamaños, se propone utilizar un tamaño  único para el envío 
de mensajes y para cada agente, incluyendo la estructura de datos que 
almacena la información necesaria para actualizar las tablas de 
enrutamiento de cada nodo, más un relleno inválido y la clave 
pública del destino. Si un mensaje se fragmenta para cumplir con el 
requisito del tamaño único, el mismo es reensamblado en el nodo destino, 
utilizando un número de secuencia establecido por el nodo emisor. 
Los fragmentos de los mensajes también tienen la tarea de actualizar 
las tablas de enrutamiento de los nodos que visitan, de esta manera 
los atacantes no pueden ditinguir entre las hormigas y los mensajes 
reales. De este modo, se puede comparar los mensajes 
enviados con hormigas de carga que llevan el alimento a los nidos, 
y es por esto que se identifican dos tipos de hormigas, las de carga 
y las exploradoras, sin tener diferencias aparentes.

Se utiliza una estrategia de cifrado por capas, cada nodo que una 
hormiga visita cifra la información relacionada al nodo anterior 
con una técnica de cifrado simétrico, e involucra solo la clave 
del nodo anterior, y para alcanzar cada destino, incluyendo el 
final, se pueden registrar sólo los nodos previos, y no la ruta 
completa hacia el origen. Para hacer la ruta de retorno (respuesta 
del  nodo destino), este nodo final envía su respuesta al nodo 
anterior, y éste desencripta la capa que contiene la información 
del nodo anterior a él, y así hasta llegar el nodo origen (el emisor).

Para optimizar el o los criterios de rendimiento usualmente 
utilizados en los sistemas de enrutamiento y a su vez incrementar 
los niveles de Anonimato, se debe configurar apropiadamente la 
tabla de rutas. Para hacer ésto, cada vez que una hormiga se 
mueve de un lugar a otro, actualiza la tabla de rutas. Para 
cambiar las probabilidades de las rutas, se selecciona un mecanismo 
basado en los criterios de rendimiento.

En los pasos siguientes se muestra el proceso:

\begin {description}
  \item [A.] Se considera un sistema de $N$ nodos, formando 
una red P2P (tal como Gnutella u otra con características similares), 
junto con sus servidores bootstrap.
  \item [B.] Se configuran los valores de los parámetros a 
utilizar, junto con el índice de uniformidad. 
  \item [C.] Cada nodo participante solicita a uno o varios servidores 
una lista de los otros nodos en la red. Esta lista contiene sus 
claves públicas (certificados electrónicos).
  \item [D.] Se inicializan la tablas de rutas con la probabilidad 
$1/M$. $M$ depende del número de vecinos que cada nodo posea.
  \item [E.] El sistema se representa por un grafo el cual 
forma el espacio de solución por el cual viajarán las hormigas.
  \item [F.] El procedimiento siguiente se repite sobre el 
grafo hasta alcanzar una solución estable:
  \begin {description}
    \item [1.] Se generan $m$ hormigas exploradoras en cada nodo.
    \item [2.] Por cada $N-1$ lugares desde cada nodo se envían $m$ 
hormigas exploradoras que escogen el salto a nodo vecino utilizando 
las probabilidades de transición de la tabla de rutas.
    \item [3.] Se actualizan las tablas de rutas. 
  \end {description}
  \item [G.] Cuando un nodo envía un mensaje anónimamente, éste lo 
cifra con la clave pública del nodo receptor y utiliza una estructura 
de datos similar al de las hormigas exploradoras, es decir, se crea 
una hormiga de carga. Cada hormiga de carga traslada una parte del 
mensaje, el cual se fragmenta para que el tamaño de cada fragmento 
pueda cumplir con el requisito de igualar su tamaño con el de la 
hormiga exploradora. A cada fragmento del mensaje se le asigna un 
número de secuencia. 
  \item [H.] Por cada salto de la hormiga, el nodo intermedio cifra la 
identidad del nodo anterior con su clave privada. 
  \item [I.] Cuando una hormiga de carga alcanza el nodo final, y todas 
las otras hormigas de carga vinculadas a un mensajes también han llegado, 
es posible reensamblar el mensaje original descifrándolo con su clave 
privada, y utilizando los números de secuencia correspondientes.
  \item [J.] Para enviar un mensaje de respuesta, el nodo final utiliza 
el camino de retorno cifrado en capas.
\end {description}

%\subsection{Conclusión}
\section{Conclusión}
\label{rlsm:conclusion}

Se propuso implementar un sistema distribuido P2P basado en 
anonimato probabilístico provisto por sistemas de colonias 
artificiales de hormigas. Para lograr esto se configuran los 
nodos participantes como potenciales enrutadores de los mensajes 
anónimos.  Las rutas para los mensajes de envío se construyen en 
base a las estrategias propuestas en los sistemas de telecomunicaciones 
para optimizar criterios de rendimiento a través del uso de Colonias 
Artificiales de Hormigas. Una vez que se crean la rutas, el Anonimato 
se logra al seleccionar probabilísticamente las rutas de los mensajes 
enviados utilizando cifrado en capas establecido para la ruta de retorno 
o respuesta.

%\subsection*{Agradecimientos}
\section*{Agradecimientos}
Se agradece a José Lisandro Aguilar Castro por su revisión, 
consejos y recomendaciones sobre todo el contenido propuesto.


% \begin{thebibliography}{1}
% 
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% \end{thebibliography}






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\putbib[bibliografia]

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\end{bibunit}