BitTorrent protocol encryption

Protocol encryption (PE), message stream encryption (MSE) or protocol header encrypt (PHE)^[a] are related features of some peer-to-peerfile-sharingclients, including BitTorrent clients. They attempt to enhance privacy and confidentiality. In addition, they attempt to make traffic harder to identify by third parties including Internet service providers (ISPs). However, encryption will not protect one from DMCA notices from sharing illegal content, as one is still uploading material and the monitoring firms can merely connect to the swarm.

MSE/PE is implemented in BitComet, BitTornado, Deluge, Flashget, KTorrent, libtorrent (used by various BitTorrent clients, including qBittorrent), Mainline, μTorrent, qBittorrent, rTorrent, Transmission, Tixati and Vuze. PHE was implemented in old versions of BitComet. Similar protocol obfuscation is supported in up-to-date versions of some other (non-BitTorrent) systems including eMule.^[1]

As of January 2005, BitTorrent traffic made up more than a third of total residential internet traffic,^[2] although this dropped to less than 20% as of 2009.^[3] Some ISPs deal with this traffic by increasing their capacity whilst others use specialised systems to slow peer-to-peer traffic to cut costs. Obfuscation and encryption make traffic harder to detect and therefore harder to throttle. These systems were designed initially to provide anonymity or confidentiality, but became required in countries where ISPs were granted the power to throttle BitTorrent users and even ban those they believed were guilty of illegal file sharing.

バージョン0.60から0.62で使用されているBitComet PHE方式は公開されておらず、MSE/PEとの互換性もありません。

MSE/PEは、鍵交換とトレントのインフォハッシュを組み合わせてRC4暗号化キーを生成します。鍵交換は傍受のリスクを最小限に抑え、インフォハッシュは中間者攻撃の回避に役立ちます。RC4は処理速度が速いため採用されています。出力の最初の1024バイト（1キビバイト）は、Fluhrer、Mantin、Shamir攻撃を防ぐために破棄されます。

この仕様では、ヘッダーのみを暗号化するか、接続全体を暗号化するかを選択できます。接続全体を暗号化すると難読化の度合いは高まりますが、CPU時間を多く消費します。

この仕様をサポートしていない他のクライアントとの互換性を確保するため、ユーザーは暗号化されていない受信接続または送信接続を許可するかどうかを選択することもできます。

サポート対象のクライアントは、 PEXとDHTを通じてMSE/PEが有効になっていることを周知します。

暗号化の推定強度は、一般的な対称暗号の場合、約 60 ～ 80 ビットに相当します。^{[ 22 ]}暗号学的には、この実効鍵長はかなり低いですが、このプロトコルは安全なトランスポート プロトコルとしてではなく、高速かつ効率的な難読化方法として設計されたため、適切です。AESは暗号化方法として提案されましたが、CPU 時間を消費しすぎるため採用されませんでした。AES と同等のセキュリティを実現するために必要なDiffie-Hellman鍵ははるかに大きくなるか、楕円曲線暗号が必要となり、ハンドシェイクの CPU 使用時間という点でコストが高くなります。

BitTorrentプロトコル暗号化（別名MSE）の分析により、TCPセッションの最初の100パケットのパケットサイズとパケット方向の統計的測定を使用して、難読化されたプロトコルを96%以上の精度で識別できることが示されています。^{[ 23 ]}

Sandvineアプリケーションは、シードを不可能にすることで BitTorrent トラフィックを妨害する別のアプローチを使用します。Sandvine は、トラッカーから返されたピア リストの IP アドレスとポート番号に基づいてピアを識別するために、ピアとトラッカー間の通信を傍受します。Sandvine は、傍受したピア リスト内のピアへの接続を後で確認すると、（ポリシーに従って）偽の TCP リセットを送信することでこれらの接続を切断する可能性があります。^{[ 24 ]} Sandvine の攻撃から保護するためのさまざまなソリューションがあり、ピアとトラッカー間およびピア間の通信の両方を暗号化したり、Microsoft のTeredoを使用してTCP 接続を UDP パケット内にトンネルしたり、エンド ホストの TCP レイヤーに到達する前に TCP リセットをフィルタリングしたり、TCP ベースのトランスポートから UDP ベースのトランスポートに完全に切り替えたりすることができます。各ソリューションにはトレードオフがあります。TCP リセットをフィルタリングするには、通常カーネル アクセスとリモート ピアの参加が必要です。Sandvine はリセット パケットをローカル ピアとリモート ピアに送信するためです。

BitTorrentの発明者であるBram Cohen は、BitTorrent プロトコルに暗号化を追加することに反対しました。Cohen は、暗号化によってクライアント間の互換性が損なわれることを懸念していると述べました。また、ほとんどの ISP が torrent プロトコルをブロックしていない点も強調しました。2006 年に Cohen は、「開発者が ISP によってレート制限を受けており、インターネット全体のパフォーマンスよりも ISP の制限を回避しようとすることに関心があるのではないかと疑っている」と書いています。^{[ 25 ]}多くの BitTorrent コミュニティのユーザーは、Cohen の非難に強く反論しました。^{[ 26 ]} Cohen は後に、暗号化された接続を受信はできるが発信はできないようにして、メインライン クライアントに暗号化された接続を追加しました。 ^{[ 27 ]}特に、μTorrent が BitTorrent, Inc. に買収され、次のメインライン リリースになったとき、暗号化された接続を発信する機能は保持されましたが、デフォルトでは無効になりました。 2007年のインタビューで、コーエンは「BitTorrentトラフィックのいわゆる『暗号化』は実際には暗号化ではなく、難読化です。匿名性は全く提供されず、トラフィックシェーピングを一時的に回避するだけです。」と述べています。^{[ 28 ]}

• 「メッセージ ストリーム暗号化」は、 2016 年 12 月 31 日にWayback Machineにアーカイブされました。Vuze。
• 「BitTorrent を形成する ISP」 2016 年 11 月 26 日にWayback Machineにアーカイブされました。Vuze。
• μTorrent開発者による「BitTorrentのエンドツーエンド暗号化と帯域幅制限 - パート1」。Slyck News。
• Azureusの開発者による「BitTorrentのエンドツーエンド暗号化と帯域幅制限 - パートII」 Slyck News。
• 「BitTorrentとエンドツーエンド暗号化」。Slashdot。
• 「トラッカーピア難読化」。BitTorrent.org。
• 統計的プロトコル識別のための「メッセージストリーム暗号化（MSE）プロトコルの識別」。SourceForge。
• 「NBARを使用してCisco IOSルータでP2Pトラフィックをブロックする」。Cisco。
• 「Aria2c VPN/プロキシチュートリアル」。GoTux。