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Tohr - HTTP 层上的洋葱路由器

Tohr (The Onion HTTP Router) 是我上个星期写的一个小的研究项目，它的名字起源于 Tor (The Onion Router)。简单地来说，它就是试图在 HTTP 层上实现类似于 Tor 实现的功能—— HTTP 层上的 HTTP(S) 隧道。

这个 idea 不是我想出来的，而是受到 GAppProxy 的启发（GAppProxy 是一个 great work）。但是 GAppProxy 只是利用 Google 的平台，而且受到 GAE 的很多限制。那么我的贡献呢，就是把这个 idea 通用化，设计一个协议使其支持多平台，解决了 GAppProxy 的一些 bug，完善了 HTTPS 的支持。（哦，忘记了，我还给它起了一个很 fancy 的名字 ^_^）目前 Tohr 的路由器可以是 Google App Engine 上的 Python 网站，也可以是普通的 Apache+PHP 站点。

Tohr 是怎么工作的？

Tohr 的工作原理

Tohr 的工作原理见上图。首先您得拥有一个墙外的主机（免费或者收费的）作为 Tohr 路由器，Tohr目前支持 Google App Engine 和 Apache+PHP 服务器，您将对应的 tohr-router 文件上传到服务器上；然后您在本地运行一个 tohr-daemon 守护程序，设置 tohr-daemon 连接 tohr-router 的 url，tohr-daemon 默认会开启 9090 来提供一个 HTTP(S) 代理服务，您只需要将浏览器的 HTTP 代理设置为 localhost:9090，您的访问请求就会通过 tohr-daemon 转发到 Tohr 路由器上，这样就能通过它来访问被防火墙禁止访问的网站了。

Tohr 是给什么人用的？

目前来讲 Tohr 仍然不很完善，而且还需要加入对其它类型的主机，比如 asp.net、jsp 的支持，还有对多跳和匿名的支持，还没有一个针对普通用户易用性的优化。要求普通用户都有一个墙外主机也是件比较为难的事情（虽然申请一个国外免费 PHP 空间并不困难，比如这里），因此 Tohr 目前还仅适合爱折腾的人使用，尤其是懂 Python 或 PHP 的爱折腾的人，所以在这里是找不到一个一步步的图文教程教普通用户怎么配置的。当然，如果哪位用户愿意做一个，请发送到邮件列表或者提交补丁，我很乐意将它放在项目文档里。

一个对 Tor 的新型重放攻击方法

Tor 是一个旨在抵御流量分析的匿名网络访问服务，它也可以被用为穿透网络 censorship 的工具，它的官方网站为：http://torproject.org (很可惜的是，大陆用户已经无法正常访问这个站点了)。

由于 Tor 在中国的使用还算比较广泛，我的朋友中也有不少使用它作为穿墙工具的，我想关于它的安全问题应该有人感兴趣。这篇博客将简要介绍 ICC(International Conference on Communications, 世界通信大会) 2008 的一篇论文 A New Replay Attack Against Anonymous Communication Networks 中描述的对 Tor 匿名性的一个很有效的攻击方法，这篇论文荣获了 ICC 2008 Best Paper Award(好好好好羡慕啊~~~)。

Tor 网络是由洋葱路由器(下简称路由器)、目录服务器和洋葱代理服务器(下简称代理服务器)组成的。所谓洋葱路由，就是用户发出的消息会被多层加密，每到一个路由节点，路由器解密一层来获得下一跳信息，就像剥洋葱一样一层一层解密，到最后一层才是用户的原始消息。

Tor 的工作方式是经过多次转发消息来保护原始地址不被侦知。其进行一次通信的流程是：用户在 PC 机上安装洋葱 socks 代理服务器，设置浏览器或应用程序通过本机的代理服务器访问网络；代理服务器从目录服务器得到可用的路由器列表，在用户发起 TCP 请求时，本机代理服务器选择中间通过哪些路由器转发消息，然后将用户的 TCP 包多层加密后发送出去；转发路径上经过的路由器对消息逐层解密转发，最后一跳的路由器(出口路由器)和目的主机进行正常的 TCP 通信，然后将返回的消息按照原始路径发送给用户。

这样入口路由器知道通信的发起者却不知道接收者，中间路由器只管转发，而出口洋葱路由器知道通信的接收者却不知道发起者，这就保证了用户访问网络的匿名性。

A 文中采取的攻击方法是：假定攻击者可以控制入口路由器和出口路由器，由于 Tor 采用计数器模式的 AES 加密算法(能否解密和包的顺序有关)，那么在入口路由器处重放已经发送过的消息(包的顺序被打乱)，就会造成出口路由器解密失败，收到错误的数据包。由于攻击者控制了入口和出口路由器，那么通过将入口路由器重放消息的时间和出口路由器检测到错误的时间联系起来，就能确定这次通信的源和目的地，破坏了网络访问的匿名性。

更坏的是如果消息的重放发生在用户通信的末尾，在用户结束通信后和 TCP 连接断开之间，用户甚至都不知道他的网络行为已经被发现。

虽然假定攻击者可以控制入口和出口路由器看起来是一个很强的条件，但 A 文中通过实验验证了拥有洋葱路由网络的路由器并成为入口并不算很难(Tor 网络本身就是由许多志愿者的主机组成的)，再加上一个修改过的代理服务器软件，完全可以实现对使用该软件的用户的路由选择策略的控制。如果攻击者拥有足够的资源(比如某些强力部门)，使用足够多的主机加入 Tor 网络，根据 Tor 的路径选择策略优化这些路由器的分布，我觉得也有可能实现上述条件。

总的来说，相比与其它一些对匿名网络流量进行监控的攻击方法，A 文的攻击是相当简单直接并且高效的。我简单查看了 Tor 软件的 ChangeLog，没有发现它对这一攻击进行有针对性的修改(也许是我看的不认真)。

所以呢，对中国用户来说，通过 Tor 来穿墙是可以的，但是过于相信 Tor 的匿名性并且用其去发布敏感信息或者进行其它不法行为是要三思而后行的，这也就是为什么 Tor 软件自己也说：
This is experimental software. Do not rely on it for strong anonymity.

Tor - Anonymity on Line

其实以前就见过 Baosheng 在博客里推荐 Tor 这个工具，据说可以访问 Wikipedia，只是当时潜意识里觉得太麻烦，就懒得搞。昨天晚上 Baosheng bg，请 ufx222, xum84, daoming, proline 我们一起吃饭，又提到了这个洋葱路由，今天就尝试了一下，果然好用。

简单来说，Tor 的功能就是，采用不同的“洋葱路由器(onion router 意思和代理服务器差不多)”来重定向网络请求，并且随时间更换路由，这样别人就无法监视你的网络访问情况，主要目的是为了保护隐私。而由此带来的副产品就是，onion routers 遍布全世界各地，所以就可以使用这个工具通过 onion routers 访问被“墙”封掉的站点(比如现在的 blogspot.com )。更多介绍请登录 Tor 官方网站 [href: http://tor.eff.org/ ] 。

从我的使用来看，刚开始使用访问网站速度可能慢点儿，用了一段时间之后速度就快很多了，大概是 Tor 自动在寻找洋葱路由服务器。而且最牛的是，我们公司的 DNS 坏了一小段时间，其间什么网站都没办法访问，而通过 Tor 居然访问正常，大概是 Tor 记录的是 IP 而不是 domain 吧。有意思的是访问 google.com 往往被重定向到某个欧洲的 Google 服务器，比如: google.de, google.es 之类的。

在 Linux 下 Tor 的配置很简单(我估计在 Windows 下会更简单，官方网站上有各种系统安装介绍)：

首先，安装 Tor 软件，在 Ubuntu 下面就是：
sudo apt-get install tor
使用默认配置即可，即在 9050 端口打开一个 SOCKS 服务器。Tor 程序会以后台方式一直运行在系统里。

其次，为 Firefox 下载 torbutton 插件[href: https://addons.mozilla.org/en-US/firefox/addon/2275 ]，安装。安装完成后，到"Tools->Add-ons->Extensions->Torbutton Preferences"，在 "Proxy Settings" 中选择 "Use custom proxy settings"，然后将前四个都留空，最后 "SOCKS Host:" 中填: localhost, Port: 9050，这样配置就完成了。

可以留意 Firefox 状态栏的最右端(窗口右下角)，这时候会出来一个 "Tor Disabled"，用鼠标点击该区域，就可以在 "Tor Disabled/Tor Enabled" 状态切换。这样在访问某些敏感站点时候就可以 Enable 它，在不需要时 Disable 它。也可以在 Torbutton Preferences中把这个文字格式的提醒改成一个洋葱头的图标提醒。

其实我想，不安装插件，只在网络设置中使用 SOCKS 代理也可以实现这种功能，如果这样的话，这里插件的作用只是启用和不启用代理的区别。那么，如果在校园网内，这个插件能否起到在 Firefox 的代理和插件这两个代理之间切换的目的呢?如果可以的话，就算不使用或者不能使用 Tor，这个插件也可以用作切换校园网代理使用了，倒也蛮方便的(只是我不需要用到了，所以就留给别人验证吧 X-D)。

PS: Yo2.cn 服务质量在下降，从 2007年7月19日8:25 到 9:00 之间都无法连接上，wget 可以下载但无法显示速度，更无法登录，最后出来一个错误：504 Gateway Time-out。唉，国产的 BSP 千万别学国产的足球队啊！烦死了，回去睡觉。