Cifrado en un sistema distribuido de intercambio de archivos

Ouisync ofrece a los usuarios una forma segura de compartir y sincronizar datos entre dispositivos. Debido a la naturaleza distribuida (peer-to-peer) de Ouisync, donde es posible realizar cambios simultáneos en archivos y directorios, la estructura de directorios de Ouisync es bastante elaborada. Siempre que dos o más usuarios modifiquen un archivo en un directorio simultáneamente, la arquitectura de Ouisync garantiza que no se pierda información. Además, Ouisync también protege el contenido (archivos y repositorios) y la estructura de sus sistemas de archivos mediante la implementación de cifrado de extremo a extremo.

Al compartir un repositorio en un modo específico (escritura, lectura o modo oculto), Ouisync genera claves (llamadas “tokens”) que puedes compartir con tus peers/nodos (dispositivos), ya sea como enlaces o como códigos QR. Importar un repositorio mediante un token le da a tu dispositivo la capacidad de descifrar sus directorios y archivos (excepto en el modo oculto).

Los datos se cifran tanto en reposo (cuando simplemente están almacenados) como en tránsito (durante la transferencia de datos). Es importante destacar que Ouisync puede sincronizar sin descifrar y ningún dispositivo necesita conocer la clave de descifrado para realizar la sincronización. Los nombres de los archivos, el contenido de los archivos e incluso los tamaños de los archivos y la estructura de los directorios se ocultan a los peers/nodos (dispositivos) que no poseen una clave de cifrado. Por lo tanto, los peers /nodos (dispositivos) que solo tienen acceso en modo oculto a sus repositorios no pueden ver ni el contenido de sus repositorios ni su estructura.

¿Qué algoritmos de cifrado se utilizan?

• En tránsito, Ouisync utiliza el framework del protocolo Noise, en particular el patrón NNpsk0. Esto permite a Ouisync generar claves efímeras con una clave precompartida. La clave precompartida en Ouisync es el ID del repositorio. Noise admite autenticación mutua y opcional, ocultamiento de identidad, secreto de reenvío, cifrado cero de ida y vuelta (zero round-trip encryption) y otras funciones criptográficas avanzadas.
• En reposo, Oyisync cifra los datos utilizando ChaCha20. En este caso, se utiliza la “Clave de lectura” como clave simétrica de cifrado/descifrado. Las claves se autentican utilizando firmas Ed25519, con la “Clave de escritura” como clave privada.
• Para el hashing, Ouisync se basa en la función hash BLAKE3, que se considera como consistentemente más rápida en diferentes plataformas y tamaños de entrada.

¿Qué es un Bloque?

Cada archivo y cada directorio almacenado en Ouisync se divide en bloques relativamente pequeños (p. ej., 32 KB) de tamaño constante. Cada bloque tiene un ID de bloque (generado mediante un generador de números aleatorios) que ayuda a Ouisync a identificar estos bloques. Todos los bloques se almacenan junto con un archivo llamado “localizador”. El localizador es una especie de “mapa” que indica dónde se encuentra cada bloque con respecto a otros bloques. Sin embargo, para no revelar esta estructura a los agentes que no poseen la clave secreta, los localizadores no se almacenan directamente, sino que se codifican.

Imagina que organizas una gran fiesta de bodas, a la que invitas a muchos invitados. Quienes ya han organizado este tipo de eventos saben lo difícil que es asignar los asientos correctos a todos los invitados, teniendo en cuenta sus relaciones, intereses, etc. Por cierto, también tienes que comunicar la información a los camareros, que tienen que estar atentos y recordar qué invitados tienen alergias o preferencias en la dieta. Y como tus invitados son VIP, no quieres revelar sus nombres reales a los camareros, así que inventas seudónimos aleatorios y los escribes en esas bonitas tarjetas de asignación de asientos. Así que, si nos atenemos a esta metáfora, el ID del bloque sería un seudónimo escrito en una tarjeta al lado del asiento de tu invitado, y el “localizador” sería un mapa de todas las mesas con asientos correctamente asignados.

¿Qué es un blob?

Un conjunto lineal de bloques se denominará blob. Los blobs pueden representar archivos y directorios. El blob de archivo es el más simple: consta de un encabezado que contiene el tamaño del archivo, los permisos y una marca de tiempo. El blob de directorio representa una lista de nombres de archivos presentes en un directorio, así como localizadores que apuntan a los blobs de archivo individuales.

¿Cómo se realiza la sincronización?

Cuando compartes un repositorio con tu peer/nodo (dispositivo), esto crea una “réplica” de tu repositorio. La estructura del repositorio se almacena en los llamados archivos de “índice/index”: cuando los dispositivos peers/nodos se conectan, primero intercambian esos índices. Si se ha modificado algo en una de las réplicas, Ouisync descargará los bloques faltantes. Ouisync siempre descarga primero los directorios y solo después los archivos en sí. Esto ayuda a Ouisync a reconstruir correctamente tus datos a partir de bloques sin estropearlos. Además, esto se hace sin filtrar información a los usuarios que no tienen acceso de “lectura” a tus repositorios.

No tienes que preocuparte por los conflictos entre las distintas réplicas: en el backend, la sincronización se realiza de tal manera que se evitan conflictos y divergencias. Lo que ve cuando abre Ouisync es lo que llamamos una “instantánea”: su vista de todo el árbol de directorios en un momento determinado. Cada modificación del sistema de archivos (en su dispositivo o en los dispositivos de sus peers/nodos) da como resultado una nueva “instantánea”.