Nym (믹스넷)

**Nym**은 사용자 메타데이터를 가리고 소스 및 목적지 IP 주소를 분리하여 프라이버시를 보호하는 일종의 컴퓨터 망 인프라인 진화하는 믹스 네트워크(믹스넷)이다.**** 메시징, 파일 전송, 결제 거래 및 기본 웹 사이트에서의 웹 브라우징을 포함한 다양한 유형의 통신을 익명화한다. 이 프로젝트는 자유-오픈 소스 소프트웨어를 기반으로 하며 분권화되어 있고, 전 세계에 분산된 독립 노드 집합에 의해 유지된다.

Nym은 때때로 토르 및 I2P와 같은 익명 네트워크와 비교되지만, 일부 측면에서 차이가 있다. 이들과 달리 Nym은 숨겨진 서비스(예: 토르의 .onion 사이트 또는 I2P의 eepsite)를 지원하지 않는다.

Nym 믹스넷을 통해 전송되는 데이터 패킷은 여러 겹으로 암호화되어 진입 게이트웨이, 세 개의 "믹스 노드", 그리고 인터넷으로 향하는 종료 게이트웨이를 포함한 일련의 노드를 통해 라우팅된다. 트래픽 분석 위험을 완화하기 위해 패킷은 균일한 크기로 표준화되고, 커버 트래픽과 혼합되며, 트래픽 패턴을 가리기 위해 무작위 타이밍으로 전송된다. 이러한 방법은 광범위한 감시 기능을 가진 적들이 들어오는 데이터 흐름과 나가는 데이터 흐름을 연결하기 어렵게 만드는 것을 목표로 한다.

사용자는 클라이언트 애플리케이션인 "NymVPN"을 통해 네트워크와 상호 작용하거나, 소프트웨어 개발 키트(SDK)를 사용하여 Nym 기능을 타사 애플리케이션에 통합할 수 있다.

## 역사

믹스 네트워크(믹스넷)의 개념은 1979년 데이비드 차움에 의해 소개되었고 1981년에 출판되었다. 사이퍼펑크 운동은 1990년대에 믹스넷 개발에 기여했지만, 그 실제 적용은 주로 익명 재메일러 형태에 한정되었다. 2000년대에는 일부 익명 통신 네트워크, 특히 토르가 믹스넷의 원리를 통합했지만, 토르 자체는 믹스넷 구현보다는 어니언 라우팅을 기반으로 한다.

Nym 믹스넷은 미국과 영국 정부의 대규모 인터넷 감시에 대한 세계적 감시망의 폭로 (2013년~현재) 이후 유럽 연합 집행위원회에서 자금을 지원한 두 개의 Horizon 2020 연구 프로젝트에서 시작되었다. 파노라믹스 (2015–2019) 및 넥스트립 (2016–2018).

믹스넷은 학술 연구에서 시작되었으며, 프로젝트와 관련된 기술은 USENIX, NDSS, 및 Privacy Enhancing Technologies Symposium (PETS)를 포함한 사이버 보안 및 암호학 분야의 학술회의에서 정기적으로 발표된다.

이러한 프로젝트들은 믹스넷 기술의 발전에 기여하여 2017년 Nym의 기반을 마련했다.

* 당시 INRIA의 컴퓨터 과학자였던 해리 할핀은 2017년 애덤 백과의 논의에서 패킷을 혼합하기 위해 여유 컴퓨팅 파워를 활용할 수 있는 분산 컴퓨팅 네트워크를 통해 온라인 프라이버시를 개선하는 방법에 대한 아이디어를 구상했다.
* 유니버시티 칼리지 런던 (UCL)의 암호학자 아니아 피오트로프스카와 조지 다네지스는 Nym에 영향을 미친 "Loopix" 아키텍처를 도입했다. Loopix는 "스핑크스" 패킷 형식, 커버 트래픽, 지수적 혼합 지연, 계층형 네트워크 토폴로지, 및 푸아송 과정 기반 패킷 전송을 포함하여 믹스넷 속성을 강화하기 위해 기존 프라이버시 강화 기술을 통합했다.

2018년, 해리 할핀은 시그널의 목시 말린스파이크와 트레버 페린에게 아이디어를 화이트보드에 설명하고 Nym을 출시하기로 결정했다. Nym의 알파 버전은 2019년 12월 제36회 카오스 커뮤니케이션 콩그레스 (36C3)에서 발표되었다. 2021년 2월, 해리 할핀, 클라우디아 디아즈 (뢰번 가톨릭 대학교), 그리고 아게로스 키아이아스가 공동 저술한 백서는 Nym의 기술적 및 운영적 설계에 대한 세부 정보를 제공했다.

2021년, 전 미 육군 정보 분석관이자 내부고발자인 첼시 매닝은 Nym에 대한 보안 감사를 실시하여 잠재적 취약점을 식별했다. 2022년 1월, 그녀는 보안 컨설턴트 및 홍보 고문으로 Nym 개발 팀에 합류했다.

Nym 네트워크의 라이브 출시는 2022년 4월 14일 파리의 스테이션 F에서 에드워드 스노든이 기조 연설자로 참석하여 이루어졌다. 2022년 6월, 클라우디아 디아즈, 해리 할핀, 아게로스 키아이아스는 믹스 네트워크 내 운영자에게 인센티브를 제공하도록 설계된 보상 공유 체계를 도입했다. 2025년 2월 현재, Nym 믹스넷은 계속해서 활발하게 개발되고 있다.

이 프로젝트는 뢰번 가톨릭 대학교 (COSIC 연구 그룹을 통해) 및 로잔 연방 공과대학교 (SPRING 연구실을 통해)와 같은 연구 기관과의 협력을 통해 계속 개발되고 있다. 프라이버시 강화 기술, 암호학, 분산 시스템에 대한 다른 여러 연구팀도 Nym 믹스넷 설계에 대한 연구 논문을 발표했다.

## 이해 관계자
Nym은 믹스 네트워크 아키텍처를 중심으로 구성되며, 사용자, 노드 운영자 및 검증자라는 세 가지 주요 역할을 포함한다. 네트워크는 기능 및 분산화를 유지하도록 설계된 인센티브 기반 경제 모델로 운영된다.

* **사용자**는 Nym을 통해 네트워크 트래픽을 전송하여 온라인 활동 및 통신의 프라이버시를 강화한다.
* **노드 운영자**는 두 가지 유형의 노드 역할을 관리한다.
** 게이트웨이는 네트워크의 진입 및 종료 지점 역할을 한다. 사용자에게 접근 자격 증명이 있는지 확인하고 패킷을 내부 "믹스 노드"(진입 게이트웨이) 또는 인터넷(종료 게이트웨이)으로 전달한다.
** 믹스 노드는 패킷을 전달하기 전에 암호화 해독하고 혼합하여 트래픽을 처리하며, 통신 패턴이 난독화되도록 한다.
* 기술 전문 지식이 있는 누구든지 Nym 서버 소프트웨어를 다운로드하여 토르 릴레이가 작동하는 방식과 유사하게 운영자가 될 수 있다. 분산형 보상 및 평판 시스템은 네트워크 안정성 및 효율성을 촉진하는 것을 목표로 운영자를 모니터링하는 데 사용된다.
* **검증자**는 활성 노드 및 보상에 대한 공개 정보를 저장하는 분산 데이터베이스를 유지 관리한다. 또한 영지식 증명 및 디지털 서명을 사용하여 익명 자격 증명을 발행하여 사용자가 자신의 신원을 밝히지 않고도 인증할 수 있도록 한다.

유틸리티 토큰은 두 가지 주요 목적을 수행한다.

# 네트워크 인프라에 기여하는 운영자 및 검증자에게 보상하여 네트워크가 사용자 요구에 맞춰 조정되도록 한다.
# 다음을 통해 네트워크 품질을 유지한다.
#* 신뢰성, 속도 및 지연 시간을 기준으로 고성능 운영자의 우선 순위를 정하는 평판 시스템.
#* 악의적인 개체가 네트워크의 상당 부분을 장악하는 데 리소스 집약적으로 만들어 시빌 공격을 완화한다.

이 아키텍처는 프라이버시 보존 및 네트워크 보안과 인센티브가 일치하는 분산형 거버넌스 모델을 지원하도록 설계되었다.

## 기술 아키텍처

### 접근 제어
네트워크에 대한 초기 접근은 결제와 연결할 수 없는 익명 접근 자격 증명 및 디지털 서명을 통해 관리된다. 이 암호학적 접근 방식은 사용자가 인증을 통해 각 노드에 대한 접근 권한을 식별 가능한 정보를 공개하지 않고도 확인할 수 있도록 하여 네트워크의 프라이버시를 강화한다.

### 동적 재구성이 가능한 네트워크 아키텍처
Nym 믹스넷은 독립적인 노드 운영자에 의해 유지 관리되는 5계층 네트워크 아키텍처로 구성된다.

* **진입 게이트웨이**: 첫 번째 계층은 네트워크에 대한 접근 지점 역할을 하는 진입 게이트웨이로 구성된다. 사용자는 평판, 성능 또는 지리적 위치와 같은 기준에 따라 게이트웨이를 선택할 수 있다.
* **세 개의 믹스 노드 계층**: 믹스넷의 핵심은 계층화된 아키텍처로 구성된 세 개의 믹스 노드 계층으로 구성된다. 이 설계는 프라이버시 보호, 네트워크 탄력성, 및 노드 간 연결 유지의 효율성 균형을 맞추기 위한 것이다.
* **종료 게이트웨이**: 마지막 계층은 트래픽을 공용 인터넷으로 전달하는 종료 게이트웨이로 구성된다. 사용자는 진입 게이트웨이를 선택하는 것과 유사하게 종료 게이트웨이를 선택할 수 있다.

세 가지 믹싱 계층의 네트워크 토폴로지는 프라이버시를 향상시키기 위해 **시간별로 업데이트된다**. 각 에포크가 시작되기 전에:

* 서비스 품질 메트릭을 평가하는 평판 시스템을 기반으로 네트워크 트래픽을 라우팅할 믹스 노드 하위 집합이 선택된다.
* 선택된 노드는 다른 계층에 무작위로 할당되어 악의적인 행위자가 네트워크 내에 전략적으로 위치하여 트래픽을 모니터링하거나 조작할 위험을 줄인다.

### 프라이버시 보호 메커니즘
Nym은 통신의 내용과 관련 메타데이터를 모두 보호하기 위해 여러 프라이버시 강화 기술을 사용한다. 메타데이터는 사용자 활동 및 통신 패턴에 대한 정보를 드러낼 수 있어 트래픽 분석 및 대중감시의 표적이 된다. 믹스넷은 네트워크 전체 모니터링, 암호 해독, 고급 통계적 추론, 또는 악의적인 노드를 통한 능동적인 참여가 가능한 광범위한 감시 기능을 가진 적에 저항하는 것을 목표로 한다.

* **균일한 패킷 크기**: 믹스넷을 통해 전송되는 메시지는 "스핑크스" 패킷 형식을 사용하여 고정 크기 패킷으로 분할된다. 패킷 크기를 표준화하면 메시지 길이에 기반한 트래픽 상관 공격을 방지하는 데 도움이 된다.
* **계층형 암호화**: 토르의 어니언 암호화와 유사하게 각 패킷은 다섯 계층의 암호화로 캡슐화된다. 패킷이 네트워크를 통과할 때 각 노드는 패킷을 전달하기 전에 할당된 계층만 해독한다. 시퀀스의 최종 노드만이 패킷의 최종 목적지를 안다.
* **무작위 패킷 전송**: 패킷은 푸아송 과정을 따라 무작위 간격으로 사용자에게서 방출된다.
* **커버 트래픽 주입**: 사용자는 실제 메시지와 함께 더미 패킷을 생성하고 전송한다. 이는 적이 활성 통신을 식별하는 것을 방지하고 상관 공격을 더 어렵게 만든다.
* **믹스 노드에서의 시간적 재정렬**: 표준 믹스 네트워크 모델에 따라 각 믹스 노드는 사용 가능할 때 패킷을 전달하는 대신 무작위 지연(지수 분포를 따름)을 도입하고 전달하기 전에 패킷을 재정렬한다. 이는 또한 패킷 입력과 출력 간의 시간 상관 관계를 방해하여 트래픽 분석을 더 어렵게 만드는 것을 목표로 한다.

## 암호화 메커니즘
Nym은 안전하고 익명으로 패킷을 전송하기 위해 와이어가드 및 노이즈 프로토콜 프레임워크와 같은 오픈 소스 암호학 프로토콜을 사용한다. 클라이언트는 진입 게이트웨이와 안전한 통신 채널을 설정한 다음 종료 게이트웨이용 1개, 믹스 노드용 3개, 진입 게이트웨이용 1개 등 5개의 계층으로 각 패킷을 암호화한다. 패킷이 네트워크를 통과할 때 각 노드는 다음 노드로 전달하기 전에 지정된 계층만 해독한다.

통신을 시작하기 위해 클라이언트는 진입 게이트웨이를 선택하고 다음을 사용하여 **보안 채널을 설정한다**.

* 타원 곡선 디피-헬먼 (ECDH) 키 교환 프로토콜인 X25519는 기밀 키 합의에 사용된다.
* 디지털 서명 체계인 Ed25519는 연결의 신뢰성을 보장한다.

전송 전에 클라이언트는 **각 패킷을 통과할 노드에 해당하는 5개의 연속 계층으로 암호화한다**.

* 세 개의 믹스 노드 및 종료 게이트웨이: 4계층 "스핑크스" 패킷 암호화:
** 패킷 헤더는 AES-CTR (스트림 암호 모드)을 사용하여 암호화된다.
** 패킷 내용은 Lioness Wide Block Cipher를 사용하여 암호화된다.
* 진입 게이트웨이: 최외곽 암호화 계층은 기밀성 및 무결성을 위해 AES-GCM 256비트를 사용하여 보호된다.

Nym의 2025년 로드맵에 따르면, 개발 팀이 스핑크스 패킷 형식을 새로운 경량 형식인 "Outfox"로 대체할 것을 제안했기 때문에 양자 후 암호 저항을 통합할 계획이 있다. 이는 강력한 익명 보장을 유지하면서 네트워크 효율성을 최적화하는 것을 목표로 한다.

## 연구 개발 (R&D)
믹스넷은 학술 연구에서 시작되었으며, 프로젝트와 관련된 기술은 USENIX, NDSS, 및 Privacy Enhancing Technologies Symposium (PETS)를 포함한 사이버 보안 및 암호학 분야의 학술회의에서 정기적으로 발표된다. 이 프로젝트는 뢰번 가톨릭 대학교 (COSIC 연구 그룹을 통해) 및 로잔 연방 공과대학교 (SPRING 연구실을 통해)와 같은 연구 기관과의 협력을 통해 계속 개발되고 있다. 프라이버시 강화 기술, 암호학, 분산 시스템에 대한 다른 여러 연구팀도 Nym 믹스넷 설계에 대한 연구 논문을 발표했다.

Nym의 개발은 컴퓨터 과학, 컴퓨터 망, 암호학, 및 프라이버시 보호 분야의 연구자와 실무자로 구성된 과학 자문 위원회 및 외부 고문의 지도를 받는다. 주요 구성원은 다음과 같다.

* 카르티케얀 바르가반, 전 INRIA 연구원이자 TLS 1.3 및 IETF 표준화 노력에 기여한 것으로 알려져 있다. 그는 TLS 연구로 2016년에 레프친 상을 공동 수상했다.
* 대니얼 J. 번스타인, 일리노이 대학교 시카고 및 보훔 루르 대학교와 연계된 수학자이자 암호학자. 그는 X25519, Ed25519, ChaCha20, SipHash, Streamlined NTRU Prime 및 Classic McEliece와 같은 여러 암호화 원시 요소 개발에 기여했다. Classic McEliece는 양자 후 키 캡슐화 메커니즘 (KEM)이다.
* 조지 다네지스, 유니버시티 칼리지 런던 및 앨런 튜링 연구소와 연계된 익명 통신 및 보안 전문 연구원.
* 아게로스 키아이아스, 에든버러 대학교의 암호학자이자 교수. 그는 카르다노 블록체인, 우로보로스 지분증명 프로토콜 및 전자투표 시스템에 대한 연구로 유명하다. 그는 2024년에 러브레이스 메달을 공동 수상했다.
* 벤 로리, 아파치 소프트웨어 재단의 창립 멤버이자 OpenSSL 및 FreeBSD에 기여했으며, 전 위키리크스와 연계되어 있었다. 그는 인증서 투명성 연구로 2024년에 레프친 상을 공동 수상했다.
* 바르트 프레넬, 뢰번 가톨릭 대학교의 암호학자이자 미야구치-프레넬 구성, RIPEMD 해시 함수 및 MUGI 의사 난수 생성기를 포함한 암호화 함수 공동 설계자. 그는 전 국제 암호 연구 협회 (IACR) 회장이었다.
* 카르멜라 트론코소, 로잔 연방 공과대학교의 컴퓨터 보안 및 프라이버시 교수. 그녀는 프라이버시 강화 기술에 대한 기여로 유명하다.

## 실제적인 고려 사항

### 사용자 경험
사용자는 그래픽 사용자 인터페이스와 명령줄 인터페이스를 모두 지원하는 "NymVPN" 클라이언트를 통해 Nym 믹스넷에 접근하거나, 소프트웨어 개발 키트 (SDK)를 사용하여 타사 애플리케이션에 네트워크를 통합할 수 있다. Nym의 프라이버시 기능은 가상 사설망 (VPN) 및 토르와 유사하며, 특히 사용자의 IP 주소를 가리고 위치를 난독화하는 데 있어 유사하다. 또한 Nym은 대중감시 및 트래픽 분석 시스템에서 자주 악용되는 메타데이터를 숨기도록 설계되었다.

### 채택 과제
2024~2025년 기술 저널리즘 매체에서 실시한 독립적인 테스트에 따르면, 실제 Nym 믹스넷은 눈에 띄는 지연 시간을 유발하여 실시간 애플리케이션 및 주류 채택에 적합하지 않다. 이는 지난 10년간 개발된 브레이브 (개인 웹 브라우저), ProtonMail (암호화 이메일), 덕덕고 (익명 검색 엔진)와 같이 널리 사용되는 프라이버시 강화 기술과는 다르다. 믹스넷은 메시징, 이메일링, 데이터 전송, 일괄 처리, IoT 애플리케이션과 같이 지연 시간에 민감하지 않은 사용 사례에 더 적합하다고 간주된다.

### 프라이버시 속성
Nym 믹스넷이 향상된 프라이버시 기능을 제공하는 것을 목표로 하지만, 연구원들은 프라이버시 강화 기술과 감시 방법이 시간이 지남에 따라 진화하여 익명화 기술과 트래픽 분석 전략 간의 지속적인 적응으로 이어진다는 점을 인정한다. 신흥 기술인 Nym과 같은 믹스넷은 대규모로 광범위하게 검증되지 않았다.

더 구체적으로, 학술 연구는 Nym의 기반이 되는 "Loopix" 믹스넷 아키텍처에서 여러 잠재적 취약점을 식별했다. 이러한 우려에는 트래픽 분석에 대한 취약성, 진입 게이트웨이가 사용자 정보를 식별할 가능성, 주장된 프라이버시 속성을 보장하는 데 필요한 상당한 양의 커버 트래픽, 그리고 전체 경로가 손상될 가능성을 포함하여 악의적인 서비스 제공업체에 노출될 위험이 포함된다.

### 보안 속성
네트워크를 구동하는 Nym 소프트웨어는 오픈 소스이며 GPLv3 라이선스에 따라 배포된다. 소스 코드는 깃허브에 공개되어 보안 커뮤니티의 독립적인 검토 및 보안 감사가 가능하다. Nym은 암호학자 장-필립 오마송 (2021년), Oak Security (2023년), Cryspen (2023~2024년) 및 Cure53 (2024년)을 포함한 여러 보안 감사를 거쳤다. 그러나 현재 보안 취약점 보고를 장려하기 위한 공개 버그 바운티 프로그램은 없다.

### 에너지 소비
믹스 네트워크는 다계층 암호화를 사용하고 5홉 연결을 통해 데이터를 라우팅하여 사용자 프라이버시를 강화한다. 이 프로세스는 단일 홉 연결에 비해 추가적인 컴퓨팅 오버헤드를 발생시켜 에너지 소비를 증가시킨다. 실제 데이터 흐름을 난독화하기 위해 설계된 인공 패킷인 커버 트래픽의 생성은 데이터 전송 볼륨과 에너지 사용량을 더욱 증가시킨다. 일부 분석에 따르면 이러한 오버헤드는 기존 인터넷 트래픽보다 최대 10배 더 클 수 있다고 한다.

## 같이 보기

* 익명 P2P
* 암호 무정부주의
* 다크넷
* 정보의 자유
* 인터넷 검열 우회
* 인터넷 프라이버시
* 믹스 네트워크

## 각주

## 외부 링크
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## 외부 링크
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분류:컴퓨터 네트워킹
분류:응용 계층 프로토콜
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