AnonPubSub - Anonymous group communication for internet services using publish/subscribe

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Anonyme Kommunikation in der digitalen Welt erlaubt es Personen in einem Kommunikationssystem Nachrichten auszutauschen, ohne dabei ihre Identität preiszugeben. Je nach Anwendungsfall wird die Identität dabei vor i) anderen Teilnehmern der Kommunikation, ii) anderen Teilnehmern des Kommunikationssystems, die jedoch nicht an dieser konkreten Kommunikation beteiligt sind, und iii) Außenstehenden, die das Kommunikationssystem oder Teile des Systems beobachten (z.B. Internet Service Provider oder Geheimdiensten) verborgen. Anonyme Kommunikation ist essentiell für freie Meinungsäußerung, insbesondere im Kontext elektronischer Wahlen oder staatlicher Zensur.
Die Kommunikation im Internet ist systematisch eine Punkt-zu-Punkt Kommunikation, bei der ein Sender eine Nachricht an einen Empfänger schickt. Daher sind auch die heutigen Anonymisierungsdienste, wie etwa Tor, grundsätzlich auf Punkt-zu-Punkt Kommunikation ausgelegt. In den letzten Jahren gewinnt die Gruppenkommunikation allerdings immer mehr an Bedeutung. Hier gehen wir bei der Gruppenkommunikation davon aus, dass M potentielle Sender eine Nachricht an N Empfänger schicken. Bekannte Beispiele sind soziale Dienste wie Twitter , aber M -zu-N -Kommunikation wird auch als das bevorzugte Kommunikationsparadigma für das aufkommende Internet-der-Dinge, in dem eine Vielzahl an diversen bisher autonomen Geräten miteinander verbunden sind, verstanden. Als Ver teilungsprinzip von Nachrichten bei der Gruppenkommunikation wird üblicherweise Publish-Subscribe, kurz Pub/Sub, eingesetzt. Hierbei registrieren sich Empfänger einmalig für eine Gruppe und erhalten dann die an diese Gruppe geschickten Nachrichten. Dies verringert den Konfigurationsaufwand für Sender und Empfänger, da nicht für jede einzelne Nachricht explizit entschieden werden muss, wem sie zuzustellen ist. Ein bekanntes Beispiel für Pub/Sub ist die Registrierung für hashtags in Twitter . Die enorme und zunehmende Beliebtheit Twitter mit mehr als 300 Millionen Nutzern betont sowohl die Wichtigkeit der Pub/Sub-Gruppenkommunikation wie auch den Bedarf zur Anonymisierung dieser Kommunikation.
Anonyme Gruppenkommunikation lässt sich effizient nicht durch bloßes Übertragen der existierenden Anonymisierungstechniken erreichen. Tatsächlich ergeben sich zahlreiche Unterschiede im Bezug auf i) die Wahl der Algorithmen wie auch ii) die Bewertung dieser Algorithmen. Zwar ließe sich anonyme Gruppenkommunikation durch existierende Algorithmen simulieren, indem die N -zu-M Kommunikation als N · M Punkt-zu-Punkt Kommunikationen aufgefasst werden. Allerdings skaliert dieser Ansatz nicht mit der Gruppengröße, da die Anzahl an Nachrichten drastisch erhöht wird. Es ist demnach notwendig, effizientere Methoden zu entwickeln. Zudem gefährdet der Einsatz anonymer Punkt-zu-Punkt Kommunikation die Anonymisierung, da sie unter Umständen die Wahrscheinlichkeit erhöht, Sender oder Empfänger zu identifizieren. In der Gruppenkommunikation ist die Anzahl an Teilnehmern potentiell unbekannt. Trotzdem muss bedacht werden, wie die Kenntnis einzelner Sender oder Empfänger Identifikationswahrscheinlichkeit weiterer Teilnehmer beeinflusst. Die gängigen Metriken zur Evaluierung der anonymen Kommunikation sind hierzu unzureichend, sodass eine weitere entscheidende Herausforderung in der Erarbeitung erweiterter Metriken und Evaluationsmethoden liegt. Zusammenfassend ist dasThema der anonymen Pub/Sub-Kommunikation sowohl von hoher praktischer Bedeutung wie auch von wissenschaftlichen Interesse.

Zu diesem Feld werden in diesem Projekt Forschungsbeiträge im Bereich anonyme Kommunikation geleistet d.h. das Ausspähen von Kommunikation-Metadaten (Identität von Sendern und Empfängern, Kommunikations-Beziehungen und -Interessen der Dienstnutzer) in Kommunikations-Flüssen wird bekämpft.
Enger eingegrenzt heißt der Forschungsgegenstand anonyme Gruppenkommunikation. Als potenzielle Anwendungen hierfür hat das Projekt eine weit verbreitete Klasse von Internet-Diensten im Blick, nämlich Plattformen für Micro-Blogging und Dienstvermittlung. Hierunter fallen viele prominente Nachrichten-Verteil-Dienste wie WhatsApp , Twitter und Facebook , aber auch Vermittlungsbörsen mit hohen Wachstumsraten wie Badoo , uber oder AirBnB . Solche Dienste unterstützen für Gruppen Gleichgesinnter die Informationsvermittlung, aber auch Funktionen wie Gruppen-Bildung, -Modifikation und -Organisation. Die Gruppenkommunikation wird allerdings bisher oft nur per zentralisiertem Broker nachempfunden, jedoch weder an der Bedienungsschnittstelle, noch zur Nachrichtenverteilung systematisch implementiert.
Zunächst zur Benutzerschnittstelle: dort sind Facebook-Pinnwände oder WhatsApp-Gruppen Beispiele für Gruppenkommunikations-Konzepte. Punkt-zu-Punkt-Kommunikation ist aber an dieser Schnittstelle bei vielen Dienste noch immer vorherrschend, nicht zuletzt weil auch der Nachrichtentransport-Dienst noch im Punkt-zu-Punkt-Modus arbeitet (s.u.). Um etwa Nachrichten an eine ganze Gruppe zu senden, wird noch oft die Operation für Punkt-zu-Punkt-Kommunikation n Mal (für jeden Empfänger) ausgeführt, nur die Funktionsaufruf-Syntax ist oft vereinfacht (Angabe aller Empfänger hintereinander weg in einer Adresszeile); ein weiteres Beispiel sind Videokonferenzen, die noch oft durch sukzessives Hinzuschalten und Punkt-zu-Punkt-Verbinden von Teilnehmern aufgebaut werden.
Was die Schnittstelle zum Nachrichtentransport-Dienst betrifft, so führt die beherrschende Rolle heutiger Dienstanbieter dazu, dass fast jede Funktion realisiert wird über sternförmige Punkt-zu-Punkt-Kommunikation von den Nutzern zu zentralen Dienstanbietern bzw. zurück – was anonyme Kommunikation ganz erheblich erschwert.