Tor源码分析七 -- 握手协议

关注

VIP免费原创最新推荐文章于 2026-07-07 10:24:29 发布 9.3k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

Tor源码分析十 -- 连接和链路 源码分析到这个部分，为了让大家明白源码中的编码逻辑，不得不开始从头梳理程序内部的复杂连接和链接组织形式。否则大家后期会更加一头雾水。笔者开始分析源码之时，没有这些宏观的概念，只能死嚼代码，硬猜硬想，再加以检查代码进行验证，才得以明白程序的主要框架逻辑。如果再以猜测验证的模式向大家讲述源码，必定会越来越混乱。所以，在本节之中，我们会将系统中所有的连接类型，链路类型和他们之间的关系和代码之中的关联方式阅读详情

　　本节主要讲述Tor系统中所用到的握手协议。握手协议分三层：TCP握手；TLS握手；Tor握手。其中Tor握手又分为三个层次：OR握手；链路建立；流建立。

　　TCP的三次握手我想应该学计算机方向的朋友无人不知了，所以此处就略去。而TLS是SSL的升级版本，其握手过程与SSLv3几乎一致。同时由于TLS根据客户端的不同握手选择，会有些许握手过程中的差别，我们希望大家能够找到TLS相关的书籍翻阅。此处就不再过多的叙述TLS的握手过程。

　　本文的重心着眼于描述Tor握手全过程，更甚者是描述整个Tor协议。协议的主要内容包括协议使用的主要数据结构，连接的建立和初始化，连接的协商，链路管理，流管理以及流量控制等部分。在本文描述完全之后，大家会有个对Tor系统中结点之间如何进行交流的一个比较完整的印象。当然，可以说本文中几乎全部内容都来自tor-spec.txt，也就是Tor Protocol Specification。有兴趣的朋友可以参看原文，原文必定比笔者讲的要详细清楚。

1. 系统概述

　　Tor是一个用以保证用户匿名性的分布式网络。其主要的服务对象是用户所使用的基于TCP连接的应用。在使用Tor系统之时，客户端会选择一系列的结点建立Tor链路。链路中的结点，只知道其前继结点和后继结点，不知道链路中的其他结点信息。这样从某种程度上保证了坏结点存在对链路匿名性的破坏。链路中的数据流是以Cell数据包的形式进行传输的。Cell数据包的负载符合洋葱路由的特性，即由原点出发的负载被多层加密，传输过程中被层层解密；而由出口结点返回的数据在传输过程中层层加密，到原点后由原点一次性解密。而在这个加解密过程中所使用到的密钥，则是由Tor协议提供机制来协商生成的。下面先简要描述系统中所使用到的最常见的密钥：

　　1）Identity Key（非对称密钥的公钥）：系统中的结点均有其自身所对应的ID密钥，该密钥的作用是用以证书签名或标识路由身份。实际上，在前面的文章中我们也提到过，Tor结点根据自身的身份不同，会使用不同的Identity Key。但是，要说明的是，在目录服务器已注册的结点，不可以随意更改其Identity Key，否则就无法正常提供服务。

　　2）Onion Key（非对称密钥的公钥）：系统中提供中继服务的结点，即OR结点，均有一个比ID密钥更短期的一周一换的洋葱密钥。该密钥的主要作用是用来保护OP与OR之间进行DH密钥交换协议的前半部分信息（g^x）的安全性。利用Onion Key，OP与OR之间可以教安全的实行DH密钥交换协议从而协商出洋葱对称密钥。

　　3）Connection Key（对称密钥）：洋葱对称密钥，是OP与各个OR之间协商的临时对称密钥，用来完成上文中叙述的层层加解密功能。

　　另外，由于结点之间的通信都是由TLS连接来保障的，所以必定会在TLS那个层次中有一对保障TLS通信安全的对称密钥。这并非Tor系统所关心的密钥，所以略去。

　　注：这个部分的说明和Tor Protocol Specification之中的说明或许有所不同，大家请自行参照更多其它材料来进行分析。最终目标就是理解整个Tor系统的密钥组织结构及其使用。下面会再对整个系统的密码学相关过程做更详细的分析。