توجيه البصل

لإنشاء رسالة بصل ونقلها، يختار المرسل مجموعة من العُقد من قائمة تُقدّمها "عقدة الدليل". تُرتّب العُقد المختارة في مسار يُسمى "سلسلة" أو "دائرة"، تُنقل الرسالة من خلاله. وللحفاظ على سرية هوية المرسل، لا تستطيع أي عقدة في الدائرة معرفة ما إذا كانت العقدة التي تسبقها هي المرسل أم وسيط آخر مثلها. وبالمثل، لا تستطيع أي عقدة في الدائرة معرفة عدد العُقد الأخرى فيها، ولا تستطيع سوى العقدة الأخيرة، "عقدة الخروج"، تحديد موقعها في السلسلة. ^{[ 13 ]}

باستخدام التشفير غير المتماثل، يحصل المرسل على مفتاح عام من عقدة الدليل لإرسال رسالة مشفرة إلى العقدة الأولى ("عقدة الإدخال")، مما يُنشئ اتصالاً ومفتاحاً سرياً مشتركاً ("مفتاح الجلسة"). باستخدام الرابط المشفر المُنشأ إلى عقدة الإدخال، يستطيع المرسل بعد ذلك إعادة توجيه رسالة عبر العقدة الأولى إلى عقدة ثانية في السلسلة باستخدام تشفير لا يمكن فك تشفيره إلا بواسطة العقدة الثانية، وليس الأولى. عندما تستقبل العقدة الثانية الرسالة، تُنشئ اتصالاً مع العقدة الأولى. في حين أن هذا يُوسع الرابط المشفر من المرسل، لا تستطيع العقدة الثانية تحديد ما إذا كانت العقدة الأولى هي المرسل أم مجرد عقدة أخرى في الدائرة. يستطيع المرسل بعد ذلك إرسال رسالة عبر العقدتين الأولى والثانية إلى عقدة ثالثة، مشفرة بحيث لا يمكن فك تشفيرها إلا بواسطة العقدة الثالثة. تصبح العقدة الثالثة، كما هو الحال مع الثانية، مرتبطة بالمرسل ولكنها تتصل فقط بالعقدة الثانية. يمكن تكرار هذه العملية لبناء سلاسل أكبر فأكبر، ولكنها عادةً ما تكون محدودة للحفاظ على الأداء. ^{[ 13 ]}

عند اكتمال سلسلة التشفير، يستطيع المرسل إرسال البيانات عبر الإنترنت بشكل مجهول. وعندما يرسل المتلقي النهائي البيانات مرة أخرى، تحافظ العقد الوسيطة على نفس الرابط مع المرسل، مع إعادة تشفير البيانات بطبقات متعددة، ولكن بترتيب عكسي، بحيث تضيف العقدة النهائية هذه المرة الطبقة الأولى من التشفير، وتضيف العقدة الأولى الطبقة الأخيرة قبل إرسال البيانات، كصفحة ويب مثلاً، إلى المرسل، الذي يستطيع فك تشفير جميع الطبقات. ^{[ 13 ]}

أحد أسباب عدم اعتبار اتصالات الإنترنت التقليدية مجهولة الهوية هو قدرة مزودي خدمة الإنترنت على تتبع وتسجيل الاتصالات بين أجهزة الكمبيوتر. على سبيل المثال، عند دخول شخص ما إلى موقع ويب معين، قد تكون البيانات نفسها مؤمنة عبر اتصال مثل HTTPS، بحيث لا يمكن لأي طرف خارجي رؤية كلمة مرور المستخدم أو بريده الإلكتروني أو أي محتوى آخر، ولكن يتم تسجيل الاتصال نفسه، ووقت حدوثه، وحجم البيانات المنقولة. يقوم توجيه Onion بإنشاء مسار بين جهازين وإخفائه بحيث لا يمكن تمييز أي اتصال مباشر من شخص ما إلى موقع الويب، ولكن تظل هناك سجلات للاتصالات بين أجهزة الكمبيوتر. يبحث تحليل حركة البيانات في سجلات الاتصالات التي أنشأها مُرسِل محتمل، ويحاول مطابقة التوقيت وعمليات نقل البيانات مع الاتصالات التي تمت مع مُستقبِل محتمل. إذا تمكن مهاجم من اختراق طرفي المسار، فقد يُلاحظ أن مُرسِلًا ما قد نقل كمية من البيانات إلى جهاز كمبيوتر غير معروف قبل عدد محدد من الثواني من قيام جهاز كمبيوتر آخر غير معروف بنقل بيانات بنفس الحجم إلى وجهة معينة. ^{[ 14 ] [ 15 ]} تشمل العوامل التي قد تسهل تحليل حركة البيانات تعطل العقد أو مغادرتها للشبكة ^{[ 15 ]} وعقدة مخترقة تحتفظ بسجل للجلسة أثناء حدوثها عند إعادة بناء السلاسل بشكل دوري. ^{[ 16 ]}

يُعدّ توجيه الثوم نوعًا من أنواع توجيه البصل المرتبط بشبكة I2P ، حيث يقوم بتشفير عدة رسائل معًا، مما يزيد من سرعة نقل البيانات ويجعل من الصعب على المهاجمين تحليل حركة البيانات. ^{[ 17 ] [ 18 ]}

على الرغم من أن الرسالة المرسلة تُنقل عبر عدة طبقات من التشفير، فإن مهمة عقدة الخروج، باعتبارها العقدة الأخيرة في السلسلة، هي فك تشفير الطبقة الأخيرة وإيصال الرسالة إلى المُستلم. وبالتالي، تستطيع عقدة الخروج المخترقة الحصول على البيانات الأولية المُرسلة، والتي قد تشمل كلمات المرور، والرسائل الخاصة، وأرقام الحسابات المصرفية، وغيرها من المعلومات الشخصية. وقد استخدم الباحث السويدي دان إيغرستاد هجومًا مماثلًا لجمع كلمات مرور أكثر من 100 حساب بريد إلكتروني تابع لسفارات أجنبية. ^{[ 19 ]}

تتشابه ثغرات عقدة الخروج مع تلك الموجودة في الشبكات اللاسلكية غير الآمنة، حيث يمكن اعتراض البيانات التي يرسلها مستخدم على الشبكة من قِبل مستخدم آخر أو من قِبل مُشغّل جهاز التوجيه. ويتم حل كلتا المشكلتين باستخدام اتصال آمن من طرف إلى طرف مثل SSL/TLS أو HTTP الآمن (S-HTTP). فإذا كان هناك تشفير من طرف إلى طرف بين المُرسِل والمُستقبِل، ولم يقع المُرسِل ضحيةً لشهادة SSL مزيفة تُقدّمها عقدة الخروج، فلن يتمكن حتى الوسيط الأخير من رؤية الرسالة الأصلية.