DIME - w obronie prywatności

W ostatniej dekadzie amerykanie stracili części swojej prywatność na rzecz bezpieczeństwa, z czym nie wszyscy do końca zdołali się pogodzić. Jedną z takich osób jest Ladar Levison. W 2013 roku został on zmuszony przez władze U.S. do zamknięcia swojego biznesu, który rozwijał przez 10 lat. Jego firma Lavabit oferowała hosting dla usługi szyfrowanej poczty, która zapewniała prywatność jej użytkownikom. Głównym powodem zamknięcia Lavabit było to, że z jej usług korzystał Edward Snowden’s, w wyniku czego nawet FBI było bezradne. Otóż poczta była zaszyfrowana w taki sposób, że nawet administrator serwisu (Ladar Levison) nie mógł jej podejrzeć bez znajomości odpowiedniego hasła ustalanego przez użytkownika skrzynki.

Ladar Levison zaprzestał hostowania szyfrowanej poczty pod naciskami władz i nowego prawa, ale nie porzucił marzeń o wolności i prywatności użytkowników poczty elektronicznej. Niedługo po tych wydarzeniach utworzył nowy projekt o nazwie Dark Mail, który był kontynuacją rozwoju usługi szyfrowanej poczty jako projektu open source, którą wcześniej oferowała jego firma. Na konferencji DEF CON 22 Levison zaprezentował nowości w projekcie Dark Mail i ogłosił jego nową nazwę Dark Internet Mail Environment (DIME), która ma oznaczać nową bezpieczną architekturę poczty.

Levison chce, aby DIME stał się domyślnym standardem poczty. Trwają prace nad opracowaniem standardu w formie dokumentów RFC. Obecnie nie można nazwać projektu standardem, ale raczej prototypem, a jego rozwój dopiero się rozpoczyna. Ponieważ DIME to nie tylko serwer ale i klient poczty, więc przed autorami jeszcze dużo pracy, dlatego Levison zachęca do współpracy. Obecny klient poczty dla DIME to Volcano, który jest forkiem Thunderbirda, natomiast serwerem jest fork serwera magma używanego wcześniej przez firmę Lavebit. Większość kodu jest dostępna na GitHub Lavabit.

Zanim przejdziemy do omówienia architektury i zasady działania DIME warto wspomnieć na czym polega zasadnicza różnica, pomiędzy pocztą elektroniczną a innymi usługami. Otóż obecnie króluje architektura klient-server, jest tak w przypadku HTTP, FTP, czy DNS. Poczta natomiast w uproszczonym ujęciu działa w architekturze server-server. Jest to chyba jedyna usługa, która do prawidłowego działania wymaga zgodnej konfiguracji dwóch niezależnych serwerów. Innymi słowy mówiąc, nie można wysłać e-maila za pomocą DIME, jeżeli jego odbiorca również nie posiada konta na serwerze obsługującym taką architekture. Poza tym, taki e-mail może przejść przez więcej niż dwa serwery zanim trafi do serwera odbiorcy.

Nie bez znaczenia jest sama architektura serwerów poczty, które implementują kilka protokołów. I tak na przykład do wysłania przeciętnego e-maila zostaną użyte następujące protokoły: SMTP -> SMTP -> POP3/IMAP. Ponieważ jest to dość złożony model, to serwery poczty posiadają modułową budowę, pomijając fakt, że zazwyczaj serwer poczty wychodzącej i przychodzącej to dwa oddzielne serwery (demony). Z grubsza możemy wyróżnić trzech najważniejszych agentów. Mail User Agent (MUA) zajmuje się obsługą swojego użytkownika, ma tu miejsce komunikacja klienta poczty z serwerem poczty. Mail Transport Agent (MTA) zajmuje się transportem listów pomiędzy serwerami nadawcy i odbiorcy. Mail Delivery Agent (MDA) zajmuje się przechowywaniem i dostarczaniem poczty przychodzącej z serwera docelowego do klienta poczty, czyli MUA.  W wysyłce przytoczonego wcześniej przeciętnego e-maila wezmą udział następujące moduły: MUA -> MTA -> MTA -> MDA -> MUA. Jak widać jest to dość złożony proces w porównaniu do HTTP, mimo iż jest to najprostszy model. Dlatego implementacja DIME wcale nie jest prosta.

Architektura DIME składa się z wielu niezależnie zaszyfrowanych warstw oraz menadżera kluczy szyfrujących. Poza tym, jest tak przemyślany, aby każdy podmiot biorący udział w dostarczaniu listu
miał dostęp tylko do minimum potrzebnych mu danych aby wykonać swoje zadanie. Z grubsza możemy wydzielić trzy niezależnie szyfrowane warstwy: koperta (zawiera dane dla serwera źródłowego i docelowego), nagłówek i treść listu. Mimo, iż w warstwie koperty znajdują się dane dla obu serwerów, to są one szyfrowane oddzielnymi kluczami, w wyniku czego serwer nadawcy (Origin) nie ma dostępu do danych przeznaczonych dla serwera odbiorcy (Destination).

Warstwa Envelope (koperta) obsługiwana jest głównie przez agenta MTA, nagłówek obsługiwany jest zarówno przez MUA i MDA, w zależności po której stronie przetwarzanie ma miejsce (nadawca SMTP i odbiorca POP3). Warto nadmienić, że w DIME mamy odczynienie z protokołami Dark Mail Transfer Protocol (DMTP), a nie SMTP i będziemy mieli odczynienia z DMAP zamiast IMAP. W wyniku takiej architektury serwer nadawcy (MTA) nie ma dostępu (klucza) do warstwy nagłówka listu i nie zna adresu odbiorcy. Z kolei serwer odbiorcy nie zna adresu e-mail nadawcy, ponieważ znajduje się on w zaszyfrowanej dla niego warstwie nagłówka, do której klucze posiadają tylko nadawca i odbiorca listu. Dzięki takiemu podejściu nie wystarczy dostęp do któregokolwiek z serwerów poczty aby rozszyfrowaną treść wiadomości, a nawet adresata lub odbiorce w zależności od tego, który serwer został skompromitowany. Do treści listu dostęp mają tylko nadawca i odbiorca listu. DIME korzysta również opcjonalnie z DNSSEC w celu weryfikowania autentyczności domen biorących udział w procesie transportu poczty.

Głównym założeniem projektu Dark Mail jest stworzenie ogólnodostępnego (na zasadach open source) standardu przesyłania szyfrowanej poczty w łatwy do użycia sposób, który w przyszłości zastąpiłby obecny standard poczty elektronicznej. Zaszyfrowany list w architekturze DIME podczas przesyłania przez otwarty Internet dostarcza tylko informacji na temat serwera (hosta) docelowego i źródłowego, nic poza tym. Całość mechanizmu przypomina rosyjską matrioszkę, im głębiej tym mniej podmiotów posiada do niej klucz. Takie podejście gwarantuje nienaruszalność treści listu, co zaczyna budzić duże kontrowersje, zarówno po stronie przeciwników jak i zwolenników. Jednak jak zostało napisane wcześniej, obecnie implementacja DIME ma bardziej charakter demonstracyjny niż produkcyjny, ale już istnieją plany jego implementacji w serwerze Postfix. Nie mniej jednak do upowszechnienia się DIME czeka go jeszcze długa droga, być może nie tylko techniczna ale i prawna, a raczej polityczna.

Dark Internet Mail Environment: Architecture and Specifications [pdf]