【学习记录】obfs4proxy 协议验证方式和部分源代码结构、函数分析

1 obfs4协议验证逻辑

• 握手过程

• data内容
  涉及算法：curve25519

  客户端及服务端都必须有自己的Keypair实例。根据curve25519包中的定义，PrivateKey在一定范围内随机生成。根据ECC算法，PublicKey可以通过调用curve25519.ScalarBaseMult()从私钥生成。

  Representative秘钥根据公钥生成，在需要的时候可以调用extra25519.RepresentativeToPublicKey()函数再次转换为公钥。Keypair的定义及初始化代码位于NewKeypair()函数中，该函数在ntor.go文件中定义。

  用extra25519.go里的ScalarBaseMult()，根据privatekey生成public和representative。representative通过Elligator 2映射完成混淆，避免收集到相当数量的公钥后推断出加密算法。
  算法详细说明

  客户端及服务端都应当保存好私钥，将公钥以Representative秘钥的形式发送给对方。Obfs4客户端的连接过程从握手报文开始，因此我们来看一下客户端的握手报文。该报文的整体结构如下所示：

  

  1. Keypair.representative，其长度为20h字节。在服务器端，它可以作为还原客户端的公钥。（obfs4 bridge配置行）
  2. 使用随机字节的填充数据，其数据大小范围在4Dh至1FC0h之间，该填充数据会混淆握手数据包的大小，从而使其更难识别。
  3. 第一部分Keypair.representative的HMAC值。Obfs4使用SHA-256生成HMAC，长度为20h字节。Obfs4仅将前10h字节保留为HMAC，其余10h字节将被丢弃。
  4. Obfs4使用当前系统时间来计算UNIX Epoch时间（从UTC时间1970年1月1日星期四00:00:00开始）的小时值。计算数据包中前三个部分的HMAC值，加上（指拼接起来）字符串中的小时值。同样，其结果长度为20h字节，前10h字节作为数据包的第四部分。（防重放）

2 obfs4proxy源代码部分结构

• common/ 密码学、socks5等组件
• internal/ 更新的混淆算法
• obfs4proxy/
  obfs4proxy.go 主函数
• transports/
  包含meeklite、obfs2、3、4、 scramblesuit传输协议的实现
  • obfs4/
    • framing/ 数据帧的处理
      • handshake_ntor.go 完成obfs4握手，包括验证
      • obfs4.go 握手相关函数

3 obfs4proxy源代码部分函数

• obfs4.go

  • WrapConn()
    调用了serverHandshake()，不管返回什么错，都closeAfterDelay()。

  • serverHandshake()
    新建服务端握手，设置基准超时时间。
    然后按能读取的最大长度（8192）设置缓冲区，读取收包，保存收包内容，接下来parseClientHandshake()解析内容。
    如果解析错误是ErrMarkNotFoundYet，继续读包，其他错误则函数返回错误。
    解析正常则清空缓冲区。

• handshake_ntor.go

  • parseClientHandshake()
    对于接收内容过少/接收内容长度未达上限时，或找不到MarkMAC，准备了ErrMarkNotFoundYet的错误处理，可以返回继续读。
    其他错误都关闭连接。找不到markMAC/HMAC/包长度不合规（有握手中不需要的数据），返ErrInvalidHandshake。
    重放，返ErrReplayedHandshake。
    计算验证不通过，返ErrNtorFailed。

  • closeAfterDelay()
    closeAfterDelay()被修改，修复了因阈值产生FIN和RST的漏洞。旧版本会在延迟30s/接收一定长度数据后终止连接，新版本都是延迟30s终止连接。

  • SetReadDeadline()
    开始读数据30s后，再有数据进入也返回超时错误，并终止连接。（论文里说有随机延迟，我没找到）

• obfs4proxy.go

  • serverHandler()
    调用WrapConn()，如果返回错误，在日志中记录握手失败。
  • serverAcceptLoop()
    让服务器循环开启与客户端的握手，调用serverHandler()。