fix some dangling refs in dirspec
[tor.git] / doc / spec / dir-spec.txt
blob0a2b01db681ef67112c13ca4d7bd2999fc1a5078
2                       Tor directory protocol, version 3
4 0. Scope and preliminaries
6    This directory protocol is used by Tor version 0.2.0.x-alpha and later.
7    See dir-spec-v1.txt for information on the protocol used up to the
8    0.1.0.x series, and dir-spec-v2.txt for information on the protocol
9    used by the 0.1.1.x and 0.1.2.x series.
11    Caches and authorities must still support older versions of the
12    directory protocols, until the versions of Tor that require them are
13    finally out of commission.
15    This document merges and supersedes the following proposals:
17        101  Voting on the Tor Directory System
18        103  Splitting identity key from regularly used signing key
19        104  Long and Short Router Descriptors
21    AS OF 14 JUNE 2007, THIS SPECIFICATION HAS NOT YET BEEN COMPLETELY
22    IMPLEMENTED, OR COMPLETELY COMPLETED.
24    XXX when to download certificates.
25    XXX timeline
26    XXX fill in XXXXs
28 0.1. History
30    The earliest versions of Onion Routing shipped with a list of known
31    routers and their keys.  When the set of routers changed, users needed to
32    fetch a new list.
34    The Version 1 Directory protocol
35    --------------------------------
37    Early versions of Tor (0.0.2) introduced "Directory authorities": servers
38    that served signed "directory" documents containing a list of signed
39    "router descriptors", along with short summary of the status of each
40    router.  Thus, clients could get up-to-date information on the state of
41    the network automatically, and be certain that the list they were getting
42    was attested by a trusted directory authority.
44    Later versions (0.0.8) added directory caches, which download
45    directories from the authorities and serve them to clients.  Non-caches
46    fetch from the caches in preference to fetching from the authorities, thus
47    distributing bandwidth requirements.
49    Also added during the version 1 directory protocol were "router status"
50    documents: short documents that listed only the up/down status of the
51    routers on the network, rather than a complete list of all the
52    descriptors.  Clients and caches would fetch these documents far more
53    frequently than they would fetch full directories.
55    The Version 2 Directory Protocol
56    --------------------------------
58    During the Tor 0.1.1.x series, Tor revised its handling of directory
59    documents in order to address two major problems:
61       * Directories had grown quite large (over 1MB), and most directory
62         downloads consisted mainly of router descriptors that clients
63         already had.
65       * Every directory authority was a trust bottleneck: if a single
66         directory authority lied, it could make clients believe for a time
67         an arbitrarily distorted view of the Tor network.  (Clients
68         trusted the most recent signed document they downloaded.) Thus,
69         adding more authorities would make the system less secure, not
70         more.
72    To address these, we extended the directory protocol so that
73    authorities now published signed "network status" documents.  Each
74    network status listed, for every router in the network: a hash of its
75    identity key, a hash of its most recent descriptor, and a summary of
76    what the authority believed about its status.  Clients would download
77    the authorities' network status documents in turn, and believe
78    statements about routers iff they were attested to by more than half of
79    the authorities.
81    Instead of downloading all router descriptors at once, clients
82    downloaded only the descriptors that they did not have.  Descriptors
83    were indexed by their digests, in order to prevent malicious caches
84    from giving different versions of a router descriptor to different
85    clients.
87    Routers began working harder to upload new descriptors only when their
88    contents were substantially changed.
91 0.2. Goals of the version 3 protocol
93    Version 3 of the Tor directory protocol tries to solve the following
94    issues:
96       * A great deal of bandwidth used to transmit router descriptors was
97         used by two fields that are not actually used by Tor routers
98         (namely read-history and write-history).  We save about 60% by
99         moving them into a separate document that most clients do not
100         fetch or use.
102       * It was possible under certain perverse circumstances for clients
103         to download an unusual set of network status documents, thus
104         partitioning themselves from clients who have a more recent and/or
105         typical set of documents.  Even under the best of circumstances,
106         clients were sensitive to the ages of the network status documents
107         they downloaded.  Therefore, instead of having the clients
108         correlate multiple network status documents, we have the
109         authorities collectively vote on a single consensus network status
110         document.
112       * The most sensitive data in the entire network (the identity keys
113         of the directory authorities) needed to be stored unencrypted so
114         that the authorities can sign network-status documents on the fly.
115         Now, the authorities' identity keys are stored offline, and used
116         to certify medium-term signing keys that can be rotated.
118 0.3. Some Remaining questions
120    Things we could solve on a v3 timeframe:
122      The SHA-1 hash is showing its age.  We should do something about our
123      dependency on it.  We could probably future-proof ourselves here in
124      this revision, at least so far as documents from the authorities are
125      concerned.
127      Too many things about the authorities are hardcoded by IP.
129      Perhaps we should start accepting longer identity keys for routers
130      too.
132    Things to solve eventually:
134      Requiring every client to know about every router won't scale forever.
136      Requiring every directory cache to know every router won't scale
137      forever.
140 1. Outline
142    There is a small set (say, around 5-10) of semi-trusted directory
143    authorities.  A default list of authorities is shipped with the Tor
144    software.  Users can change this list, but are encouraged not to do so,
145    in order to avoid partitioning attacks.
147    Every authority has a very-secret, long-term "Authority Identity Key".
148    This is stored encrypted and/or offline, and is used to sign "key
149    certificate" documents.  Every key certificate contains a medium-term
150    (3-12 months) "authority signing key", that is used by the authority to
151    sign other directory information.  (Note that the authority identity
152    key is distinct from the router identity key that the authority uses
153    in its role as an ordinary router.)
155    Routers periodically upload signed "routers descriptors" to the
156    directory authorities describing their keys, capabilities, and other
157    information.  Routers may also upload signed "extra info documents"
158    containing information that is not required for the Tor protocol.
159    Directory authorities serve router descriptors indexed by router
160    identity, or by hash of the descriptor.
162    Routers may act as directory caches to reduce load on the directory
163    authorities.  They announce this in their descriptors.
165    Periodically, each directory authority generates a view of
166    the current descriptors and status for known routers.  They send a
167    signed summary of this view (a "status vote") to the other
168    authorities.  The authorities compute the result of this vote, and sign
169    a "consensus status" document containing the result of the vote.
171    Directory caches download, cache, and re-serve consensus documents.
173    Clients, directory caches, and directory authorities all use consensus
174    documents to find out when their list of routers is out-of-date.
175    (Directory authorities also use vote statuses.) If it is, they download
176    any missing router descriptors.  Clients download missing descriptors
177    from caches; caches and authorities download from authorities.
178    Descriptors are downloaded by the hash of the descriptor, not by the
179    server's identity key: this prevents servers from attacking clients by
180    giving them descriptors nobody else uses.
182    All directory information is uploaded and downloaded with HTTP.
184    [Authorities also generate and caches also cache documents produced and
185    used by earlier versions of this protocol; see dir-spec-v1.txt and
186    dir-spec-v2.txt for notes on those versions.]
188 1.1. What's different from version 2?
190    Clients used to download multiple network status documents,
191    corresponding roughly to "status votes" above.  They would compute the
192    result of the vote on the client side.
194    Authorities used to sign documents using the same private keys they used
195    for their roles as routers.  This forced them to keep these extremely
196    sensitive keys in memory unencrypted.
198    All of the information in extra-info documents used to be kept in the
199    main descriptors.
201 1.2. Document meta-format
203   Router descriptors, directories, and running-routers documents all obey the
204   following lightweight extensible information format.
206   The highest level object is a Document, which consists of one or more
207   Items.  Every Item begins with a KeywordLine, followed by zero or more
208   Objects. A KeywordLine begins with a Keyword, optionally followed by
209   whitespace and more non-newline characters, and ends with a newline.  A
210   Keyword is a sequence of one or more characters in the set [A-Za-z0-9-].
211   An Object is a block of encoded data in pseudo-Open-PGP-style
212   armor. (cf. RFC 2440)
214   More formally:
216     NL = The ascii LF character (hex value 0x0a).
217     Document ::= (Item | NL)+
218     Item ::= KeywordLine Object*
219     KeywordLine ::= Keyword NL | Keyword WS ArgumentChar+ NL
220     Keyword = KeywordChar+
221     KeywordChar ::= 'A' ... 'Z' | 'a' ... 'z' | '0' ... '9' | '-'
222     ArgumentChar ::= any printing ASCII character except NL.
223     WS = (SP | TAB)+
224     Object ::= BeginLine Base-64-encoded-data EndLine
225     BeginLine ::= "-----BEGIN " Keyword "-----" NL
226     EndLine ::= "-----END " Keyword "-----" NL
228     The BeginLine and EndLine of an Object must use the same keyword.
230   When interpreting a Document, software MUST ignore any KeywordLine that
231   starts with a keyword it doesn't recognize; future implementations MUST NOT
232   require current clients to understand any KeywordLine not currently
233   described.
235   The "opt" keyword was used until Tor 0.1.2.5-alpha for non-critical future
236   extensions.  All implementations MUST ignore any item of the form "opt
237   keyword ....." when they would not recognize "keyword ....."; and MUST
238   treat "opt keyword ....."  as synonymous with "keyword ......" when keyword
239   is recognized.
241   Implementations before 0.1.2.5-alpha rejected any document with a
242   KeywordLine that started with a keyword that they didn't recognize.
243   When generating documents that need to be read by older versions of Tor,
244   implementations MUST prefix items not recognized by older versions of
245   Tor with an "opt" until those versions of Tor are obsolete.  [Note that
246   key certificates, status vote documents, extra info documents, and
247   status consensus documents will never be read by older versions of Tor.]
249   Other implementations that want to extend Tor's directory format MAY
250   introduce their own items.  The keywords for extension items SHOULD start
251   with the characters "x-" or "X-", to guarantee that they will not conflict
252   with keywords used by future versions of Tor.
254   In our document descriptions below, we tag Items with a multiplicity in
255   brackets.  Possible tags are:
257     "At start, exactly once": These items MUST occur in every instance of
258       the document type, and MUST appear exactly once, and MUST be the
259       first item in their documents.
261     "Exactly once": These items MUST occur exactly one time in every
262       instance of the document type.
264     "At end, exactly once": These items MUST occur in every instance of
265       the document type, and MUST appear exactly once, and MUST be the
266       last item in their documents.
268     "At most once": These items MAY occur zero or one times in any
269       instance of the document type, but MUST NOT occur more than once.
271     "Any number": These items MAY occur zero, one, or more times in any
272       instance of the document type.
274     "Once or more": These items MUST occur at least once in any instance
275       of the document type, and MAY occur more.
277 1.3. Signing documents
279    Every signable document below is signed in a similar manner, using a
280    given "Initial Item", a final "Signature Item", a digest algorithm, and
281    a signing key.
283    The Initial Item must be the first item in the document.
285    The Signature Item has the following format:
287      <signature item keyword> [arguments] NL SIGNATURE NL
289    The "SIGNATURE" Object contains a signature (using the signing key) of
290    the PKCS1-padded digest of the entire document, taken from the
291    beginning of the Initial item, through the newline after the Signature
292    Item's keyword and its arguments.
294    Unless otherwise, the digest algorithm is SHA-1.
296    All documents are invalid unless signed with the correct signing key.
298    The "Digest" of a document, unless stated otherwise, is its digest *as
299    signed by this signature scheme*.
301 1.4. Voting timeline
303    Every consensus document has a "valid-after" (VA) time, a "fresh-until"
304    (FU) time and a "valid-until" (VU) time.  VA MUST precede FU, which MUST
305    in turn precede VU.  Times are chosen so that every consensus will be
306    "fresh" until the next consensus becomes valid, and "valid" for a while
307    after.  At least 3 consensuses should be valid at any given time.
309    The timeline for a given consensus is as follows:
311    VA-DistSeconds-VoteSeconds: The authorities exchange votes.
313    VA-DistSeconds-VoteSeconds/2: The authorities try to download any
314    votes they don't have.
316    VA-DistSeconds: The authorities calculate the consensus and exchange
317    signatures.
319    VA-DistSeconds/2: The authorities try to download any signatures
320    they don't have.
322    VA: All authorities have a multiply signed consensus.
324    VA ... FU: Caches download the consensus.  (Note that since caches have
325         no way of telling what VA and FU are until they have downloaded
326         the consensus, they assume that the present consensus's VA is
327         equal to the previous one's FU, and that its FU is one interval after
328         that.)
330    FU: The consensus is no longer the freshest consensus.
332    FU ... (the current consensus's VU): Clients download the consensus.
333         (See note above: clients guess that the next consensus's FU will be
334         two intervals after the current VA.)
336    VU: The consensus is no longer valid.
338    VoteSeconds and DistSeconds MUST each be at least 20 seconds; FU-VA and
339    VU-FU MUST each be at least 5 minutes.
341 2. Router operation and formats
343    ORs SHOULD generate a new router descriptor and a new extra-info
344    document whenever any of the following events have occurred:
346       - A period of time (18 hrs by default) has passed since the last
347         time a descriptor was generated.
349       - A descriptor field other than bandwidth or uptime has changed.
351       - Bandwidth has changed by a factor of 2 from the last time a
352         descriptor was generated, and at least a given interval of time
353         (20 mins by default) has passed since then.
355       - Its uptime has been reset (by restarting).
357       [XXX this list is incomplete; see router_differences_are_cosmetic()
358        in routerlist.c for others]
360    ORs SHOULD NOT publish a new router descriptor or extra-info document
361    if none of the above events have occurred and not much time has passed
362    (12 hours by default).
364    After generating a descriptor, ORs upload them to every directory
365    authority they know, by posting them (in order) to the URL
367       http://<hostname:port>/tor/
369 2.1. Router descriptor format
371    Router descriptors consist of the following items.  For backward
372    compatibility, there should be an extra NL at the end of each router
373    descriptor.
375    In lines that take multiple arguments, extra arguments SHOULD be
376    accepted and ignored.  Many of the nonterminals below are defined in
377    section 2.3.
379      "router" nickname address ORPort SOCKSPort DirPort NL
381        [At start, exactly once.]
383        Indicates the beginning of a router descriptor.  "nickname" must be a
384        valid router nickname as specified in 2.3.  "address" must be an IPv4
385        address in dotted-quad format.  The last three numbers indicate the
386        TCP ports at which this OR exposes functionality. ORPort is a port at
387        which this OR accepts TLS connections for the main OR protocol;
388        SOCKSPort is deprecated and should always be 0; and DirPort is the
389        port at which this OR accepts directory-related HTTP connections.  If
390        any port is not supported, the value 0 is given instead of a port
391        number.  (At least one of DirPort and ORPort SHOULD be set;
392        authorities MAY reject any descriptor with both DirPort and ORPort of
393        0.)
395     "bandwidth" bandwidth-avg bandwidth-burst bandwidth-observed NL
397        [Exactly once]
399        Estimated bandwidth for this router, in bytes per second.  The
400        "average" bandwidth is the volume per second that the OR is willing to
401        sustain over long periods; the "burst" bandwidth is the volume that
402        the OR is willing to sustain in very short intervals.  The "observed"
403        value is an estimate of the capacity this server can handle.  The
404        server remembers the max bandwidth sustained output over any ten
405        second period in the past day, and another sustained input.  The
406        "observed" value is the lesser of these two numbers.
408     "platform" string NL
410        [At most once]
412        A human-readable string describing the system on which this OR is
413        running.  This MAY include the operating system, and SHOULD include
414        the name and version of the software implementing the Tor protocol.
416     "published" YYYY-MM-DD HH:MM:SS NL
418        [Exactly once]
420        The time, in GMT, when this descriptor (and its corresponding
421        extra-info document if any)  was generated.
423     "fingerprint" fingerprint NL
425        [At most once]
427        A fingerprint (a HASH_LEN-byte of asn1 encoded public key, encoded in
428        hex, with a single space after every 4 characters) for this router's
429        identity key. A descriptor is considered invalid (and MUST be
430        rejected) if the fingerprint line does not match the public key.
432        [We didn't start parsing this line until Tor 0.1.0.6-rc; it should
433         be marked with "opt" until earlier versions of Tor are obsolete.]
435     "hibernating" bool NL
437        [At most once]
439        If the value is 1, then the Tor server was hibernating when the
440        descriptor was published, and shouldn't be used to build circuits.
442        [We didn't start parsing this line until Tor 0.1.0.6-rc; it should be
443         marked with "opt" until earlier versions of Tor are obsolete.]
445     "uptime" number NL
447        [At most once]
449        The number of seconds that this OR process has been running.
451     "onion-key" NL a public key in PEM format
453        [Exactly once]
455        This key is used to encrypt EXTEND cells for this OR.  The key MUST be
456        accepted for at least 1 week after any new key is published in a
457        subsequent descriptor. It MUST be 1024 bits.
459     "signing-key" NL a public key in PEM format
461        [Exactly once]
463        The OR's long-term identity key.  It MUST be 1024 bits.
465     "accept" exitpattern NL
466     "reject" exitpattern NL
468        [Any number]
470        These lines describe an "exit policy": the rules that an OR follows
471        when deciding whether to allow a new stream to a given address.  The
472        'exitpattern' syntax is described below.  There MUST be at least one
473        such entry.  The rules are considered in order; if no rule matches,
474        the address will be accepted.  For clarity, the last such entry SHOULD
475        be accept *:* or reject *:*.
477     "router-signature" NL Signature NL
479        [At end, exactly once]
481        The "SIGNATURE" object contains a signature of the PKCS1-padded
482        hash of the entire router descriptor, taken from the beginning of the
483        "router" line, through the newline after the "router-signature" line.
484        The router descriptor is invalid unless the signature is performed
485        with the router's identity key.
487     "contact" info NL
489        [At most once]
491        Describes a way to contact the server's administrator, preferably
492        including an email address and a PGP key fingerprint.
494     "family" names NL
496         [At most once]
498         'Names' is a space-separated list of server nicknames or
499         hexdigests. If two ORs list one another in their "family" entries,
500         then OPs should treat them as a single OR for the purpose of path
501         selection.
503         For example, if node A's descriptor contains "family B", and node B's
504         descriptor contains "family A", then node A and node B should never
505         be used on the same circuit.
507     "read-history" YYYY-MM-DD HH:MM:SS (NSEC s) NUM,NUM,NUM,NUM,NUM... NL
508         [At most once]
509     "write-history" YYYY-MM-DD HH:MM:SS (NSEC s) NUM,NUM,NUM,NUM,NUM... NL
510         [At most once]
512         Declare how much bandwidth the OR has used recently. Usage is divided
513         into intervals of NSEC seconds.  The YYYY-MM-DD HH:MM:SS field
514         defines the end of the most recent interval.  The numbers are the
515         number of bytes used in the most recent intervals, ordered from
516         oldest to newest.
518         [We didn't start parsing these lines until Tor 0.1.0.6-rc; they should
519          be marked with "opt" until earlier versions of Tor are obsolete.]
521         [See also migration notes in section 2.2.1.]
523     "eventdns" bool NL
525         [At most once]
527         Declare whether this version of Tor is using the newer enhanced
528         dns logic.  Versions of Tor with this field set to false SHOULD NOT
529         be used for reverse hostname lookups.
531         [All versions of Tor before 0.1.2.2-alpha should be assumed to have
532          this option set to 0 if it is not present.  All Tor versions at
533          0.1.2.2-alpha or later should be assumed to have this option set to
534          1 if it is not present.  Until 0.1.2.1-alpha-dev, this option was
535          not generated, even when the new DNS code was in use.  Versions of Tor
536          before 0.1.2.1-alpha-dev did not parse this option, so it should be
537          marked "opt".  The dnsworker logic has been removed, so this option
538          should not be used by new server code.  However, it can still be
539          used, and should still be recognized by new code until Tor 0.1.2.x
540          is obsolete.]
542    "caches-extra-info" NL
544        [At most once.]
546        Present only if this router is a directory cache that provides
547        extra-info documents.
549        [Versions before 0.2.0.1-alpha don't recognize this, and versions
550         before 0.1.2.5-alpha will reject descriptors containing it unless
551         it is prefixed with "opt"; it should be so prefixed until these
552         versions are obsolete.]
554    "extra-info-digest" digest NL
556        [At most once]
558        "Digest" is a hex-encoded digest (using upper-case characters) of the
559        router's extra-info document, as signed in the router's extra-info
560        (that is, not including the signature).  (If this field is absent, the
561        router is not uploading a corresponding extra-info document.)
563        [Versions before 0.2.0.1-alpha don't recognize this, and versions
564         before 0.1.2.5-alpha will reject descriptors containing it unless
565         it is prefixed with "opt"; it should be so prefixed until these
566         versions are obsolete.]
568    "hidden-service-dir" *(SP VersionNum) NL
570        [At most once.]
572        Present only if this router stores and serves hidden service
573        descriptors. If any VersionNum(s) are specified, this router
574        supports those descriptor versions. If none are specified, it
575        defaults to version 2 descriptors.
577        [Versions of Tor before 0.1.2.5-alpha rejected router descriptors
578         with unrecognized items; the protocols line should be preceded with
579         an "opt" until these Tors are obsolete.]
581    "protocols" SP "Link" SP LINK-VERSION-LIST SP "Circuit" SP
582           CIRCUIT-VERSION-LIST NL
584        [At most once.]
586        Both lists are space-separated sequences of numbers, to indicate which
587        protocols the server supports.  As of 30 Mar 2008, specified
588        protocols are "Link 1 2 Circuit 1".  See section 4.1 of tor-spec.txt
589        for more information about link protocol versions.
591        [Versions of Tor before 0.1.2.5-alpha rejected router descriptors
592         with unrecognized items; the protocols line should be preceded with
593         an "opt" until these Tors are obsolete.]
595    "allow-single-hop-exits"
597        [At most once.]
599        Present only if the router allows single-hop circuits to make exit
600        connections.  Most Tor servers do not support this: this is
601        included for specialized controllers designed to support perspective
602        access and such.
605 2.2. Extra-info documents
607    Extra-info documents consist of the following items:
609     "extra-info" Nickname Fingerprint NL
610         [At start, exactly once.]
612         Identifies what router this is an extra info descriptor for.
613         Fingerprint is encoded in hex (using upper-case letters), with
614         no spaces.
616     "published"
618        [Exactly once.]
620        The time, in GMT, when this document (and its corresponding router
621        descriptor if any) was generated.  It MUST match the published time
622        in the corresponding router descriptor.
624     "read-history" YYYY-MM-DD HH:MM:SS (NSEC s) NUM,NUM,NUM,NUM,NUM... NL
625         [At most once.]
626     "write-history" YYYY-MM-DD HH:MM:SS (NSEC s) NUM,NUM,NUM,NUM,NUM... NL
627         [At most once.]
629         As documented in 2.1 above.  See migration notes in section 2.2.1.
631     ("geoip-start" YYYY-MM-DD HH:MM:SS NL)
632     ("geoip-client-origins" CC=N,CC=N,... NL)
634         Only generated by bridge routers (see blocking.pdf), and only
635         when they have been configured with a geoip database.
636         Non-bridges SHOULD NOT generate these fields.  Contains a list
637         of mappings from two-letter country codes (CC) to the number
638         of clients that have connected to that bridge from that
639         country (approximate, and rounded up to the nearest multiple of 8
640         in order to hamper traffic analysis).  A country is included
641         only if it has at least one address.  The time in
642         "geoip-start" is the time at which we began collecting geoip
643         statistics.
645         "geoip-start" and "geoip-client-origins" have been replaced by
646         "bridge-stats-end" and "bridge-stats-ips" in 0.2.2.4-alpha. The
647         reason is that the measurement interval with "geoip-stats" as
648         determined by subtracting "geoip-start" from "published" could
649         have had a variable length, whereas the measurement interval in
650         0.2.2.4-alpha and later is set to be exactly 24 hours long. In
651         order to clearly distinguish the new measurement intervals from
652         the old ones, the new keywords have been introduced.
654     "bridge-stats-end" YYYY-MM-DD HH:MM:SS (NSEC s) NL
655         [At most once.]
657         YYYY-MM-DD HH:MM:SS defines the end of the included measurement
658         interval of length NSEC seconds (86400 seconds by default).
660         A "bridge-stats-end" line, as well as any other "bridge-*" line,
661         is only added when the relay has been running as a bridge for at
662         least 24 hours.
664     "bridge-ips" CC=N,CC=N,... NL
665         [At most once.]
667         List of mappings from two-letter country codes to the number of
668         unique IP addresses that have connected from that country to the
669         bridge and which are no known relays, rounded up to the nearest
670         multiple of 8.
672     "dirreq-stats-end" YYYY-MM-DD HH:MM:SS (NSEC s) NL
673         [At most once.]
675         YYYY-MM-DD HH:MM:SS defines the end of the included measurement
676         interval of length NSEC seconds (86400 seconds by default).
678         A "dirreq-stats-end" line, as well as any other "dirreq-*" line,
679         is only added when the relay has opened its Dir port and after 24
680         hours of measuring directory requests.
682     "dirreq-v2-ips" CC=N,CC=N,... NL
683         [At most once.]
684     "dirreq-v3-ips" CC=N,CC=N,... NL
685         [At most once.]
687         List of mappings from two-letter country codes to the number of
688         unique IP addresses that have connected from that country to
689         request a v2/v3 network status, rounded up to the nearest multiple
690         of 8. Only those IP addresses are counted that the directory can
691         answer with a 200 OK status code.
693     "dirreq-v2-reqs" CC=N,CC=N,... NL
694         [At most once.]
695     "dirreq-v3-reqs" CC=N,CC=N,... NL
696         [At most once.]
698         List of mappings from two-letter country codes to the number of
699         requests for v2/v3 network statuses from that country, rounded up
700         to the nearest multiple of 8. Only those requests are counted that
701         the directory can answer with a 200 OK status code.
703     "dirreq-v2-share" num% NL
704         [At most once.]
705     "dirreq-v3-share" num% NL
706         [At most once.]
708         The share of v2/v3 network status requests that the directory
709         expects to receive from clients based on its advertised bandwidth
710         compared to the overall network bandwidth capacity. Shares are
711         formatted in percent with two decimal places. Shares are
712         calculated as means over the whole 24-hour interval.
714     "dirreq-v2-resp" status=num,... NL
715         [At most once.]
716     "dirreq-v3-resp" status=nul,... NL
717         [At most once.]
719         List of mappings from response statuses to the number of requests
720         for v2/v3 network statuses that were answered with that response
721         status, rounded up to the nearest multiple of 4. Only response
722         statuses with at least 1 response are reported. New response
723         statuses can be added at any time. The current list of response
724         statuses is as follows:
726         "ok": a network status request is answered; this number
727            corresponds to the sum of all requests as reported in
728            "dirreq-v2-reqs" or "dirreq-v3-reqs", respectively, before
729            rounding up.
730         "not-enough-sigs: a version 3 network status is not signed by a
731            sufficient number of requested authorities.
732         "unavailable": a requested network status object is unavailable.
733         "not-found": a requested network status is not found.
734         "not-modified": a network status has not been modified since the
735            If-Modified-Since time that is included in the request.
736         "busy": the directory is busy.
738     "dirreq-v2-direct-dl" key=val,... NL
739         [At most once.]
740     "dirreq-v3-direct-dl" key=val,... NL
741         [At most once.]
742     "dirreq-v2-tunneled-dl" key=val,... NL
743         [At most once.]
744     "dirreq-v3-tunneled-dl" key=val,... NL
745         [At most once.]
747         List of statistics about possible failures in the download process
748         of v2/v3 network statuses. Requests are either "direct"
749         HTTP-encoded requests over the relay's directory port, or
750         "tunneled" requests using a BEGIN_DIR cell over the relay's OR
751         port. The list of possible statistics can change, and statistics
752         can be left out from reporting. The current list of statistics is
753         as follows:
755         Successful downloads and failures:
757         "complete": a client has finished the download successfully.
758         "timeout": a download did not finish within 10 minutes after
759            starting to send the response.
760         "running": a download is still running at the end of the
761            measurement period for less than 10 minutes after starting to
762            send the response.
764         Download times:
766         "min", "max": smallest and largest measured bandwidth in B/s.
767         "d[1-4,6-9]": 1st to 4th and 6th to 9th decile of measured
768            bandwidth in B/s. For a given decile i, i/10 of all downloads
769            had a smaller bandwidth than di, and (10-i)/10 of all downloads
770            had a larger bandwidth than di.
771         "q[1,3]": 1st and 3rd quartile of measured bandwidth in B/s. One
772            fourth of all downloads had a smaller bandwidth than q1, one
773            fourth of all downloads had a larger bandwidth than q3, and the
774            remaining half of all downloads had a bandwidth between q1 and
775            q3.
776         "md": median of measured bandwidth in B/s. Half of the downloads
777            had a smaller bandwidth than md, the other half had a larger
778            bandwidth than md.
780     "entry-stats-end" YYYY-MM-DD HH:MM:SS (NSEC s) NL
781         [At most once.]
783         YYYY-MM-DD HH:MM:SS defines the end of the included measurement
784         interval of length NSEC seconds (86400 seconds by default).
786         An "entry-stats-end" line, as well as any other "entry-*"
787         line, is first added after the relay has been running for at least
788         24 hours.
790     "entry-ips" CC=N,CC=N,... NL
791         [At most once.]
793         List of mappings from two-letter country codes to the number of
794         unique IP addresses that have connected from that country to the
795         relay and which are no known other relays, rounded up to the
796         nearest multiple of 8.
798     "cell-stats-end" YYYY-MM-DD HH:MM:SS (NSEC s) NL
799         [At most once.]
801         YYYY-MM-DD HH:MM:SS defines the end of the included measurement
802         interval of length NSEC seconds (86400 seconds by default).
804         A "cell-stats-end" line, as well as any other "cell-*" line,
805         is first added after the relay has been running for at least 24
806         hours.
808     "cell-processed-cells" num,...,num NL
809         [At most once.]
811         Mean number of processed cells per circuit, subdivided into
812         deciles of circuits by the number of cells they have processed in
813         descending order from loudest to quietest circuits.
815     "cell-queued-cells" num,...,num NL
816         [At most once.]
818         Mean number of cells contained in queues by circuit decile. These
819         means are calculated by 1) determining the mean number of cells in
820         a single circuit between its creation and its termination and 2)
821         calculating the mean for all circuits in a given decile as
822         determined in "cell-processed-cells". Numbers have a precision of
823         two decimal places.
825     "cell-time-in-queue" num,...,num NL
826         [At most once.]
828         Mean time cells spend in circuit queues in milliseconds. Times are
829         calculated by 1) determining the mean time cells spend in the
830         queue of a single circuit and 2) calculating the mean for all
831         circuits in a given decile as determined in
832         "cell-processed-cells".
834     "cell-circuits-per-decile" num NL
835         [At most once.]
837         Mean number of circuits that are included in any of the deciles,
838         rounded up to the next integer.
840     "exit-stats-end" YYYY-MM-DD HH:MM:SS (NSEC s) NL
841         [At most once.]
843         YYYY-MM-DD HH:MM:SS defines the end of the included measurement
844         interval of length NSEC seconds (86400 seconds by default).
846         An "exit-stats-end" line, as well as any other "exit-*" line, is
847         first added after the relay has been running for at least 24 hours
848         and only if the relay permits exiting (where exiting to a single
849         port and IP address is sufficient).
851     "exit-kibibytes-written" port=N,port=N,... NL
852         [At most once.]
853     "exit-kibibytes-read" port=N,port=N,... NL
854         [At most once.]
856         List of mappings from ports to the number of kibibytes that the
857         relay has written to or read from exit connections to that port,
858         rounded up to the next full kibibyte.
860     "exit-streams-opened" port=N,port=N,... NL
861         [At most once.]
863         List of mappings from ports to the number of opened exit streams
864         to that port, rounded up to the nearest multiple of 4.
866     "router-signature" NL Signature NL
867         [At end, exactly once.]
869         A document signature as documented in section 1.3, using the
870         initial item "extra-info" and the final item "router-signature",
871         signed with the router's identity key.
873 2.2.1. Moving history fields to extra-info documents.
875    Tools that want to use the read-history and write-history values SHOULD
876    download extra-info documents as well as router descriptors.  Such
877    tools SHOULD accept history values from both sources; if they appear in
878    both documents, the values in the extra-info documents are authoritative.
880    New versions of Tor no longer generate router descriptors
881    containing read-history or write-history.  Tools should continue to
882    accept read-history and write-history values in router descriptors
883    produced by older versions of Tor until all Tor versions earlier
884    than 0.2.0.x are obsolete.
886 2.3. Nonterminals in router descriptors
888    nickname ::= between 1 and 19 alphanumeric characters ([A-Za-z0-9]),
889       case-insensitive.
890    hexdigest ::= a '$', followed by 40 hexadecimal characters
891       ([A-Fa-f0-9]). [Represents a server by the digest of its identity
892       key.]
894    exitpattern ::= addrspec ":" portspec
895    portspec ::= "*" | port | port "-" port
896    port ::= an integer between 1 and 65535, inclusive.
898       [Some implementations incorrectly generate ports with value 0.
899        Implementations SHOULD accept this, and SHOULD NOT generate it.
900        Connections to port 0 are never permitted.]
902    addrspec ::= "*" | ip4spec | ip6spec
903    ipv4spec ::= ip4 | ip4 "/" num_ip4_bits | ip4 "/" ip4mask
904    ip4 ::= an IPv4 address in dotted-quad format
905    ip4mask ::= an IPv4 mask in dotted-quad format
906    num_ip4_bits ::= an integer between 0 and 32
907    ip6spec ::= ip6 | ip6 "/" num_ip6_bits
908    ip6 ::= an IPv6 address, surrounded by square brackets.
909    num_ip6_bits ::= an integer between 0 and 128
911    bool ::= "0" | "1"
913 3. Formats produced by directory authorities.
915    Every authority has two keys used in this protocol: a signing key, and
916    an authority identity key.  (Authorities also have a router identity
917    key used in their role as a router and by earlier versions of the
918    directory protocol.)  The identity key is used from time to time to
919    sign new key certificates using new signing keys; it is very sensitive.
920    The signing key is used to sign key certificates and status documents.
922    There are three kinds of documents generated by directory authorities:
924      Key certificates
925      Status votes
926      Status consensuses
928    Each is discussed below.
930 3.1. Key certificates
932    Key certificates consist of the following items:
934     "dir-key-certificate-version" version NL
936         [At start, exactly once.]
938         Determines the version of the key certificate.  MUST be "3" for
939         the protocol described in this document.  Implementations MUST
940         reject formats they don't understand.
942     "dir-address" IPPort NL
943         [At most once]
945         An IP:Port for this authority's directory port.
947     "fingerprint" fingerprint NL
949         [Exactly once.]
951         Hexadecimal encoding without spaces based on the authority's
952         identity key.
954     "dir-identity-key" NL a public key in PEM format
956         [Exactly once.]
958         The long-term authority identity key for this authority.  This key
959         SHOULD be at least 2048 bits long; it MUST NOT be shorter than
960         1024 bits.
962     "dir-key-published" YYYY-MM-DD HH:MM:SS NL
964         [Exactly once.]
966         The time (in GMT) when this document and corresponding key were
967         last generated.
969     "dir-key-expires" YYYY-MM-DD HH:MM:SS NL
971         [Exactly once.]
973         A time (in GMT) after which this key is no longer valid.
975     "dir-signing-key" NL a key in PEM format
977         [Exactly once.]
979         The directory server's public signing key.  This key MUST be at
980         least 1024 bits, and MAY be longer.
982     "dir-key-crosscert" NL CrossSignature NL
984         [At most once.]
986         NOTE: Authorities MUST include this field in all newly generated
987         certificates.  A future version of this specification will make
988         the field required.
990         CrossSignature is a signature, made using the certificate's signing
991         key, of the digest of the PKCS1-padded hash of the certificate's
992         identity key.  For backward compatibility with broken versions of the
993         parser, we wrap the base64-encoded signature in -----BEGIN ID
994         SIGNATURE---- and -----END ID SIGNATURE----- tags.  Implementations
995         MUST allow the "ID " portion to be omitted, however.
997         When encountering a certificate with a dir-key-crosscert entry,
998         implementations MUST verify that the signature is a correct signature
999         of the hash of the identity key using the signing key.
1001     "dir-key-certification" NL Signature NL
1003         [At end, exactly once.]
1005         A document signature as documented in section 1.3, using the
1006         initial item "dir-key-certificate-version" and the final item
1007         "dir-key-certification", signed with the authority identity key.
1009    Authorities MUST generate a new signing key and corresponding
1010    certificate before the key expires.
1012 3.2. Vote and consensus status documents
1014    Votes and consensuses are more strictly formatted then other documents
1015    in this specification, since different authorities must be able to
1016    generate exactly the same consensus given the same set of votes.
1018    The procedure for deciding when to generate vote and consensus status
1019    documents are described in section 1.4 on the voting timeline.
1021    Status documents contain a preamble, an authority section, a list of
1022    router status entries, and one or more footer signature, in that order.
1024    Unlike other formats described above, a SP in these documents must be a
1025    single space character (hex 20).
1027    Some items appear only in votes, and some items appear only in
1028    consensuses.  Unless specified, items occur in both.
1030    The preamble contains the following items.  They MUST occur in the
1031    order given here:
1033     "network-status-version" SP version NL.
1035         [At start, exactly once.]
1037         A document format version.  For this specification, the version is
1038         "3".
1040     "vote-status" SP type NL
1042         [Exactly once.]
1044         The status MUST be "vote" or "consensus", depending on the type of
1045         the document.
1047     "consensus-methods" SP IntegerList NL
1049         [Exactly once for votes; does not occur in consensuses.]
1051         A space-separated list of supported methods for generating
1052         consensuses from votes.  See section 3.4.1 for details.  Method "1"
1053         MUST be included.
1055     "consensus-method" SP Integer NL
1057         [Exactly once for consensuses; does not occur in votes.]
1059         See section 3.4.1 for details.
1061         (Only included when the vote is generated with consensus-method 2 or
1062         later.)
1064     "published" SP YYYY-MM-DD SP HH:MM:SS NL
1066         [Exactly once for votes; does not occur in consensuses.]
1068         The publication time for this status document (if a vote).
1070     "valid-after" SP YYYY-MM-DD SP HH:MM:SS NL
1072         [Exactly once.]
1074         The start of the Interval for this vote.  Before this time, the
1075         consensus document produced from this vote should not be used.
1076         See 1.4 for voting timeline information.
1078     "fresh-until" SP YYYY-MM-DD SP HH:MM:SS NL
1080         [Exactly once.]
1082         The time at which the next consensus should be produced; before this
1083         time, there is no point in downloading another consensus, since there
1084         won't be a new one.  See 1.4 for voting timeline information.
1086     "valid-until" SP YYYY-MM-DD SP HH:MM:SS NL
1088         [Exactly once.]
1090         The end of the Interval for this vote.  After this time, the
1091         consensus produced by this vote should not be used.  See 1.4 for
1092         voting timeline information.
1094     "voting-delay" SP VoteSeconds SP DistSeconds NL
1096         [Exactly once.]
1098         VoteSeconds is the number of seconds that we will allow to collect
1099         votes from all authorities; DistSeconds is the number of seconds
1100         we'll allow to collect signatures from all authorities. See 1.4 for
1101         voting timeline information.
1103     "client-versions" SP VersionList NL
1105         [At most once.]
1107         A comma-separated list of recommended client versions, in
1108         ascending order.  If absent, no opinion is held about client
1109         versions.
1111     "server-versions" SP VersionList NL
1113         [At most once.]
1115         A comma-separated list of recommended server versions, in
1116         ascending order.  If absent, no opinion is held about server
1117         versions.
1119     "known-flags" SP FlagList NL
1121         [Exactly once.]
1123         A space-separated list of all of the flags that this document
1124         might contain.  A flag is "known" either because the authority
1125         knows about them and might set them (if in a vote), or because
1126         enough votes were counted for the consensus for an authoritative
1127         opinion to have been formed about their status.
1129     "params" SP [Parameters] NL
1131         [At most once]
1133         Parameter ::= Keyword '=' Int32
1134         Int32 ::= A decimal integer between -2147483648 and 2147483647.
1135         Parameters ::= Parameter | Parameters SP Parameter
1137         The parameters list, if present, contains a space-separated list of
1138         key-value pairs, sorted in lexical order by their keyword.  Each
1139         parameter has its own meaning.
1141         (Only included when the vote is generated with consensus-method 7 or
1142         later.)
1144         Commonly used "param" arguments at this point include:
1146         "CircWindow" -- the default package window that circuits should
1147         be established with. It started out at 1000 cells, but some
1148         research indicates that a lower value would mean fewer cells in
1149         transit in the network at any given time. Obeyed by Tor 0.2.1.20
1150         and later.
1152         "CircPriorityHalflifeMsec" -- the halflife parameter used when
1153         weighting which circuit will send the next cell. Obeyed by Tor
1154         0.2.2.7-alpha and later.
1156    The authority section of a vote contains the following items, followed
1157    in turn by the authority's current key certificate:
1159     "dir-source" SP nickname SP identity SP address SP IP SP dirport SP
1160        orport NL
1162         [Exactly once, at start]
1164         Describes this authority.  The nickname is a convenient identifier
1165         for the authority.  The identity is an uppercase hex fingerprint of
1166         the authority's current (v3 authority) identity key.  The address is
1167         the server's hostname.  The IP is the server's current IP address,
1168         and dirport is its current directory port. XXXXorport
1170     "contact" SP string NL
1172         [At most once.]
1174         An arbitrary string describing how to contact the directory
1175         server's administrator.  Administrators should include at least an
1176         email address and a PGP fingerprint.
1178     "legacy-key" SP FINGERPRINT NL
1180         [At most once]
1182         Lists a fingerprint for an obsolete _identity_ key still used
1183         by this authority to keep older clients working.  This option
1184         is used to keep key around for a little while in case the
1185         authorities need to migrate many identity keys at once.
1186         (Generally, this would only happen because of a security
1187         vulnerability that affected multiple authorities, like the
1188         Debian OpenSSL RNG bug of May 2008.)
1190    The authority section of a consensus contains groups the following items,
1191    in the order given, with one group for each authority that contributed to
1192    the consensus, with groups sorted by authority identity digest:
1194     "dir-source" SP nickname SP identity SP address SP IP SP dirport SP
1195        orport NL
1197         [Exactly once, at start]
1199         As in the authority section of a vote.
1201     "contact" SP string NL
1203         [At most once.]
1205         As in the authority section of a vote.
1207     "vote-digest" SP digest NL
1209         [Exactly once.]
1211         A digest of the vote from the authority that contributed to this
1212         consensus, as signed (that is, not including the signature).
1213         (Hex, upper-case.)
1215    Each router status entry contains the following items.  Router status
1216    entries are sorted in ascending order by identity digest.
1218     "r" SP nickname SP identity SP digest SP publication SP IP SP ORPort
1219         SP DirPort NL
1221         [At start, exactly once.]
1223         "Nickname" is the OR's nickname.  "Identity" is a hash of its
1224         identity key, encoded in base64, with trailing equals sign(s)
1225         removed.  "Digest" is a hash of its most recent descriptor as
1226         signed (that is, not including the signature), encoded in base64.
1227         "Publication" is the
1228         publication time of its most recent descriptor, in the form
1229         YYYY-MM-DD HH:MM:SS, in GMT.  "IP" is its current IP address;
1230         ORPort is its current OR port, "DirPort" is it's current directory
1231         port, or "0" for "none".
1233     "s" SP Flags NL
1235         [At most once.]
1237         A series of space-separated status flags, in alphabetical order.
1238         Currently documented flags are:
1240           "Authority" if the router is a directory authority.
1241           "BadExit" if the router is believed to be useless as an exit node
1242              (because its ISP censors it, because it is behind a restrictive
1243              proxy, or for some similar reason).
1244           "BadDirectory" if the router is believed to be useless as a
1245              directory cache (because its directory port isn't working,
1246              its bandwidth is always throttled, or for some similar
1247              reason).
1248           "Exit" if the router is more useful for building
1249              general-purpose exit circuits than for relay circuits.  The
1250              path building algorithm uses this flag; see path-spec.txt.
1251           "Fast" if the router is suitable for high-bandwidth circuits.
1252           "Guard" if the router is suitable for use as an entry guard.
1253           "HSDir" if the router is considered a v2 hidden service directory.
1254           "Named" if the router's identity-nickname mapping is canonical,
1255              and this authority binds names.
1256           "Stable" if the router is suitable for long-lived circuits.
1257           "Running" if the router is currently usable.
1258           "Unnamed" if another router has bound the name used by this
1259              router, and this authority binds names.
1260           "Valid" if the router has been 'validated'.
1261           "V2Dir" if the router implements the v2 directory protocol.
1262           "V3Dir" if the router implements this protocol.
1264     "v" SP version NL
1266         [At most once.]
1268         The version of the Tor protocol that this server is running.  If
1269         the value begins with "Tor" SP, the rest of the string is a Tor
1270         version number, and the protocol is "The Tor protocol as supported
1271         by the given version of Tor."  Otherwise, if the value begins with
1272         some other string, Tor has upgraded to a more sophisticated
1273         protocol versioning system, and the protocol is "a version of the
1274         Tor protocol more recent than any we recognize."
1276         Directory authorities SHOULD omit version strings they receive from
1277         descriptors if they would cause "v" lines to be over 128 characters
1278         long.
1280     "w" SP "Bandwidth=" INT [SP "Measured=" INT] NL
1282         [At most once.]
1284         An estimate of the bandwidth of this server, in an arbitrary
1285         unit (currently kilobytes per second).  Used to weight router
1286         selection. 
1288         Additionally, the Measured= keyword is present in votes by 
1289         participating bandwidth measurement authorities to indicate
1290         a measured bandwidth currently produced by measuring stream 
1291         capacities. 
1293         Other weighting keywords may be added later.
1294         Clients MUST ignore keywords they do not recognize.
1296     "p" SP ("accept" / "reject") SP PortList NL
1298         [At most once.]
1300         PortList = PortOrRange
1301         PortList = PortList "," PortOrRange
1302         PortOrRange = INT "-" INT / INT
1304         A list of those ports that this router supports (if 'accept')
1305         or does not support (if 'reject') for exit to "most
1306         addresses".
1308    The footer section is delineated in all votes and consensuses supporting
1309    consensus method 9 and above with the following:
1311     "directory-footer" NL
1313    It contains two subsections, a bandwidths-weights line and a
1314    directory-signature.
1316    The bandwidths-weights line appears At Most Once for a consensus. It does
1317    not appear in votes.
1319     "bandwidth-weights" SP
1320        "Wbd=" INT SP "Wbe=" INT SP "Wbg=" INT SP "Wbm=" INT SP
1321        "Wdb=" INT SP
1322        "Web=" INT SP "Wed=" INT SP "Wee=" INT SP "Weg=" INT SP "Wem=" INT SP
1323        "Wgb=" INT SP "Wgd=" INT SP "Wgg=" INT SP "Wgm=" INT SP
1324        "Wmb=" INT SP "Wmd=" INT SP "Wme=" INT SP "Wmg=" INT SP "Wmm=" INT NL
1326        These values represent the weights to apply to router bandwidths during
1327        path selection. They are sorted in alphabetical order in the list. The
1328        integer values are divided by BW_WEIGHT_SCALE=10000 or the consensus
1329        param "bwweightscale". They are:
1331          Wgg - Weight for Guard-flagged nodes in the guard position
1332          Wgm - Weight for non-flagged nodes in the guard Position
1333          Wgd - Weight for Guard+Exit-flagged nodes in the guard Position
1335          Wmg - Weight for Guard-flagged nodes in the middle Position
1336          Wmm - Weight for non-flagged nodes in the middle Position
1337          Wme - Weight for Exit-flagged nodes in the middle Position
1338          Wmd - Weight for Guard+Exit flagged nodes in the middle Position
1340          Weg - Weight for Guard flagged nodes in the exit Position
1341          Wem - Weight for non-flagged nodes in the exit Position
1342          Wee - Weight for Exit-flagged nodes in the exit Position
1343          Wed - Weight for Guard+Exit-flagged nodes in the exit Position
1345          Wgb - Weight for BEGIN_DIR-supporting Guard-flagged nodes
1346          Wmb - Weight for BEGIN_DIR-supporting non-flagged nodes
1347          Web - Weight for BEGIN_DIR-supporting Exit-flagged nodes
1348          Wdb - Weight for BEGIN_DIR-supporting Guard+Exit-flagged nodes
1350          Wbg - Weight for Guard+Exit-flagged nodes for BEGIN_DIR requests
1351          Wbm - Weight for Guard+Exit-flagged nodes for BEGIN_DIR requests
1352          Wbe - Weight for Guard+Exit-flagged nodes for BEGIN_DIR requests
1353          Wbd - Weight for Guard+Exit-flagged nodes for BEGIN_DIR requests
1355        These values are calculated as specified in Section 3.4.3.
1357    The signature contains the following item, which appears Exactly Once
1358    for a vote, and At Least Once for a consensus.
1360     "directory-signature" SP identity SP signing-key-digest NL Signature
1362         This is a signature of the status document, with the initial item
1363         "network-status-version", and the signature item
1364         "directory-signature", using the signing key.  (In this case, we take
1365         the hash through the _space_ after directory-signature, not the
1366         newline: this ensures that all authorities sign the same thing.)
1367         "identity" is the hex-encoded digest of the authority identity key of
1368         the signing authority, and "signing-key-digest" is the hex-encoded
1369         digest of the current authority signing key of the signing authority.
1371 3.3. Assigning flags in a vote
1373    (This section describes how directory authorities choose which status
1374    flags to apply to routers, as of Tor 0.2.0.0-alpha-dev. Later directory
1375    authorities MAY do things differently, so long as clients keep working
1376    well.  Clients MUST NOT depend on the exact behaviors in this section.)
1378    In the below definitions, a router is considered "active" if it is
1379    running, valid, and not hibernating.
1381    "Valid" -- a router is 'Valid' if it is running a version of Tor not
1382    known to be broken, and the directory authority has not blacklisted
1383    it as suspicious.
1385    "Named" -- Directory authority administrators may decide to support name
1386    binding.  If they do, then they must maintain a file of
1387    nickname-to-identity-key mappings, and try to keep this file consistent
1388    with other directory authorities.  If they don't, they act as clients, and
1389    report bindings made by other directory authorities (name X is bound to
1390    identity Y if at least one binding directory lists it, and no directory
1391    binds X to some other Y'.)  A router is called 'Named' if the router
1392    believes the given name should be bound to the given key.
1394         Two strategies exist on the current network for deciding on
1395         values for the Named flag.  In the original version, server
1396         operators were asked to send nickname-identity pairs to a
1397         mailing list of Naming directory authorities operators.  The
1398         operators were then supposed to add the pairs to their
1399         mapping files; in practice, they didn't get to this often.
1401         Newer Naming authorities run a script that registers routers
1402         in their mapping files once the routers have been online at
1403         least two weeks, no other router has that nickname, and no
1404         other router has wanted the nickname for a month.  If a router
1405         has not been online for six months, the router is removed.
1407    "Unnamed" -- Directory authorities that support naming should vote for a
1408    router to be 'Unnamed' if its given nickname is mapped to a different
1409    identity.
1411    "Running" -- A router is 'Running' if the authority managed to connect to
1412    it successfully within the last 30 minutes.
1414    "Stable" -- A router is 'Stable' if it is active, and either its Weighted
1415    MTBF is at least the median for known active routers or its Weighted MTBF
1416    corresponds to at least 7 days. Routers are never called Stable if they are
1417    running a version of Tor known to drop circuits stupidly.  (0.1.1.10-alpha
1418    through 0.1.1.16-rc are stupid this way.)
1420         To calculate weighted MTBF, compute the weighted mean of the lengths
1421         of all intervals when the router was observed to be up, weighting
1422         intervals by $\alpha^n$, where $n$ is the amount of time that has
1423         passed since the interval ended, and $\alpha$ is chosen so that
1424         measurements over approximately one month old no longer influence the
1425         weighted MTBF much.
1427         [XXXX what happens when we have less than 4 days of MTBF info.]
1429    "Exit" -- A router is called an 'Exit' iff it allows exits to at
1430     least two of the ports 80, 443, and 6667 and allows exits to at
1431     least one /8 address space.
1433    "Fast" -- A router is 'Fast' if it is active, and its bandwidth is
1434    either in the top 7/8ths for known active routers or at least 20KB/s.
1436    "Guard" -- A router is a possible 'Guard' if its Weighted Fractional
1437    Uptime is at least the median for "familiar" active routers, and if
1438    its bandwidth is at least median or at least 250KB/s.
1439    If the total bandwidth of active non-BadExit Exit servers is less
1440    than one third of the total bandwidth of all active servers, no Exit is
1441    listed as a Guard.
1443         To calculate weighted fractional uptime, compute the fraction
1444         of time that the router is up in any given day, weighting so that
1445         downtime and uptime in the past counts less.
1447         A node is 'familiar' if 1/8 of all active nodes have appeared more
1448         recently than it, OR it has been around for a few weeks.
1450    "Authority" -- A router is called an 'Authority' if the authority
1451    generating the network-status document believes it is an authority.
1453    "V2Dir" -- A router supports the v2 directory protocol if it has an open
1454    directory port, and it is running a version of the directory protocol that
1455    supports the functionality clients need.  (Currently, this is
1456    0.1.1.9-alpha or later.)
1458    "V3Dir" -- A router supports the v3 directory protocol if it has an open
1459    directory port, and it is running a version of the directory protocol that
1460    supports the functionality clients need.  (Currently, this is
1461    0.2.0.?????-alpha or later.)
1463    "HSDir" -- A router is a v2 hidden service directory if it stores and
1464    serves v2 hidden service descriptors and the authority managed to connect
1465    to it successfully within the last 24 hours.
1467    Directory server administrators may label some servers or IPs as
1468    blacklisted, and elect not to include them in their network-status lists.
1470    Authorities SHOULD 'disable' any servers in excess of 3 on any single IP.
1471    When there are more than 3 to choose from, authorities should first prefer
1472    authorities to non-authorities, then prefer Running to non-Running, and
1473    then prefer high-bandwidth to low-bandwidth.  To 'disable' a server, the
1474    authority *should* advertise it without the Running or Valid flag.
1476    Thus, the network-status vote includes all non-blacklisted,
1477    non-expired, non-superseded descriptors.
1479    The bandwidth in a "w" line should be taken as the best estimate
1480    of the router's actual capacity that the authority has.  For now,
1481    this should be the lesser of the observed bandwidth and bandwidth
1482    rate limit from the router descriptor.  It is given in kilobytes
1483    per second, and capped at some arbitrary value (currently 10 MB/s).
1485    The Measured= keyword on a "w" line vote is currently computed
1486    by multiplying the previous published consensus bandwidth by the
1487    ratio of the measured average node stream capacity to the network
1488    average. If 3 or more authorities provide a Measured= keyword for
1489    a router, the authorities produce a consensus containing a "w"
1490    Bandwidth= keyword equal to the median of the Measured= votes.
1492    The ports listed in a "p" line should be taken as those ports for
1493    which the router's exit policy permits 'most' addresses, ignoring any
1494    accept not for all addresses, ignoring all rejects for private
1495    netblocks.  "Most" addresses are permitted if no more than 2^25
1496    IPv4 addresses (two /8 networks) were blocked.  The list is encoded
1497    as described in 3.4.2.
1499 3.4. Computing a consensus from a set of votes
1501    Given a set of votes, authorities compute the contents of the consensus
1502    document as follows:
1504      The "valid-after", "valid-until", and "fresh-until" times are taken as
1505      the median of the respective values from all the votes.
1507      The times in the "voting-delay" line are taken as the median of the
1508      VoteSeconds and DistSeconds times in the votes.
1510      Known-flags is the union of all flags known by any voter.
1512      Entries are given on the "params" line for every keyword on which any
1513      authority voted.  The values given are the low-median of all votes on
1514      that keyword.
1516     "client-versions" and "server-versions" are sorted in ascending
1517      order; A version is recommended in the consensus if it is recommended
1518      by more than half of the voting authorities that included a
1519      client-versions or server-versions lines in their votes.
1521      The authority item groups (dir-source, contact, fingerprint,
1522      vote-digest) are taken from the votes of the voting
1523      authorities. These groups are sorted by the digests of the
1524      authorities identity keys, in ascending order.  If the consensus
1525      method is 3 or later, a dir-source line must be included for
1526      every vote with legacy-key entry, using the legacy-key's
1527      fingerprint, the voter's ordinary nickname with the string
1528      "-legacy" appended, and all other fields as from the original
1529      vote's dir-source line.
1531      A router status entry:
1532         * is included in the result if some router status entry with the same
1533           identity is included by more than half of the authorities (total
1534           authorities, not just those whose votes we have).
1536         * For any given identity, we include at most one router status entry.
1538         * A router entry has a flag set if that is included by more than half
1539           of the authorities who care about that flag.
1541         * Two router entries are "the same" if they have the same
1542           <descriptor digest, published time, nickname, IP, ports> tuple.
1543           We choose the tuple for a given router as whichever tuple appears
1544           for that router in the most votes.  We break ties first in favor of
1545           the more recently published, then in favor of smaller server
1546           descriptor digest.
1548         * The Named flag appears if it is included for this routerstatus by
1549           _any_ authority, and if all authorities that list it list the same
1550           nickname. However, if consensus-method 2 or later is in use, and
1551           any authority calls this identity/nickname pair Unnamed, then
1552           this routerstatus does not get the Named flag.
1554         * If consensus-method 2 or later is in use, the Unnamed flag is
1555           set for a routerstatus if any authorities have voted for a different
1556           identities to be Named with that nickname, or if any authority
1557           lists that nickname/ID pair as Unnamed.
1559           (With consensus-method 1, Unnamed is set like any other flag.)
1561         * The version is given as whichever version is listed by the most
1562           voters, with ties decided in favor of more recent versions.
1564         * If consensus-method 4 or later is in use, then routers that
1565           do not have the Running flag are not listed at all.
1567         * If consensus-method 5 or later is in use, then the "w" line
1568           is generated using a low-median of the bandwidth values from
1569           the votes that included "w" lines for this router.
1571         * If consensus-method 5 or later is in use, then the "p" line
1572           is taken from the votes that have the same policy summary
1573           for the descriptor we are listing.  (They should all be the
1574           same.  If they are not, we pick the most commonly listed
1575           one, breaking ties in favor of the lexicographically larger
1576           vote.)  The port list is encoded as specified in 3.4.2.
1578         * If consensus-method 6 or later is in use and if 3 or more 
1579           authorities provide a Measured= keyword in their votes for 
1580           a router, the authorities produce a consensus containing a 
1581           Bandwidth= keyword equal to the median of the Measured= votes.
1583         * If consensus-method 7 or later is in use, the params line is
1584           included in the output.
1586      The signatures at the end of a consensus document are sorted in
1587      ascending order by identity digest.
1589    All ties in computing medians are broken in favor of the smaller or
1590    earlier item.
1592 3.4.1. Forward compatibility
1594    Future versions of Tor will need to include new information in the
1595    consensus documents, but it is important that all authorities (or at least
1596    half) generate and sign the same signed consensus.
1598    To achieve this, authorities list in their votes their supported methods
1599    for generating consensuses from votes.  Later methods will be assigned
1600    higher numbers.  Currently recognized methods:
1601      "1" -- The first implemented version.
1602      "2" -- Added support for the Unnamed flag.
1603      "3" -- Added legacy ID key support to aid in authority ID key rollovers
1604      "4" -- No longer list routers that are not running in the consensus
1605      "5" -- adds support for "w" and "p" lines.
1606      "6" -- Prefers measured bandwidth values rather than advertised
1607      "7" -- Provides keyword=integer pairs of consensus parameters
1608      "8" -- Provides microdescriptor summaries
1609      "9" -- Provides weights for selecting flagged routers in paths
1611    Before generating a consensus, an authority must decide which consensus
1612    method to use.  To do this, it looks for the highest version number
1613    supported by more than 2/3 of the authorities voting.  If it supports this
1614    method, then it uses it.  Otherwise, it falls back to method 1.
1616    (The consensuses generated by new methods must be parsable by
1617    implementations that only understand the old methods, and must not cause
1618    those implementations to compromise their anonymity.  This is a means for
1619    making changes in the contents of consensus; not for making
1620    backward-incompatible changes in their format.)
1622 3.4.2. Encoding port lists
1624   Whether the summary shows the list of accepted ports or the list of
1625   rejected ports depends on which list is shorter (has a shorter string
1626   representation).  In case of ties we choose the list of accepted
1627   ports.  As an exception to this rule an allow-all policy is
1628   represented as "accept 1-65535" instead of "reject " and a reject-all
1629   policy is similarly given as "reject 1-65535".
1631   Summary items are compressed, that is instead of "80-88,89-100" there
1632   only is a single item of "80-100", similarly instead of "20,21" a
1633   summary will say "20-21".
1635   Port lists are sorted in ascending order.
1637   The maximum allowed length of a policy summary (including the "accept "
1638   or "reject ") is 1000 characters.  If a summary exceeds that length we
1639   use an accept-style summary and list as much of the port list as is
1640   possible within these 1000 bytes.  [XXXX be more specific.]
1642 3.4.3. Computing Bandwidth Weights
1644   Let weight_scale = 10000
1646   Let G be the total bandwidth for Guard-flagged nodes.
1647   Let M be the total bandwidth for non-flagged nodes.
1648   Let E be the total bandwidth for Exit-flagged nodes.
1649   Let D be the total bandwidth for Guard+Exit-flagged nodes.
1650   Let T = G+M+E+D
1652   Let Wgd be the weight for choosing a Guard+Exit for the guard position.
1653   Let Wmd be the weight for choosing a Guard+Exit for the middle position.
1654   Let Wed be the weight for choosing a Guard+Exit for the exit position.
1656   Let Wme be the weight for choosing an Exit for the middle position.
1657   Let Wmg be the weight for choosing a Guard for the middle position.
1659   Let Wgg be the weight for choosing a Guard for the guard position.
1660   Let Wee be the weight for choosing an Exit for the exit position.
1662   Balanced network conditions then arise from solutions to the following
1663   system of equations:
1665       Wgg*G + Wgd*D == M + Wmd*D + Wme*E + Wmg*G  (guard bw = middle bw)
1666       Wgg*G + Wgd*D == Wee*E + Wed*D              (guard bw = exit bw)
1667       Wed*D + Wmd*D + Wgd*D == D                  (aka: Wed+Wmd+Wdg = 1)
1668       Wmg*G + Wgg*G == G                          (aka: Wgg = 1-Wmg)
1669       Wme*E + Wee*E == E                          (aka: Wee = 1-Wme)
1671   We are short 2 constraints with the above set. The remaining constraints
1672   come from examining different cases of network load.
1674   Case 1: E >= T/3 && G >= T/3 (Neither Exit nor Guard Scarce)
1676     In this case, the additional two constraints are: Wme*E == Wmd*D and
1677     Wgd == 0, which maximizes Exit-flagged bandwidth in the middle position.
1679     This leads to the solution:
1681        Wgg = (weight_scale*(D+E+G+M))/(3*G)
1682        Wmd = (weight_scale*(2*D + 2*E - G - M))/(6*D)
1683        Wme = (weight_scale*(2*D + 2*E - G - M))/(6*E)
1684        Wee = (weight_scale*(-2*D + 4*E + G + M))/(6*E)
1685        Wmg = weight_scale - Wgg
1686        Wed = weight_scale - Wmd
1687        Wgd = 0
1689   Case 2: E < T/3 && G < T/3 (Both are scarce)
1691     Let R denote the more scarce class (Rare) between Guard vs Exit.
1692     Let S denote the less scarce class.
1694     Subcase a: R+D < S
1696        In this subcase, we simply devote all of D bandwidth to the
1697        scarce class.
1699        Wgg = Wee = weight_scale
1700        Wmg = Wme = Wmd = 0;
1701        if E < G:
1702          Wed = weight_scale
1703          Wgd = 0
1704        else:
1705          Wed = 0
1706          Wgd = weight_scale
1708     Subcase b: R+D >= S
1710       In this case, if M <= T/3, we have enough bandwidth to try to achieve
1711       a balancing condition, and add the constraints Wgg == 1 and
1712       Wme*E == Wmd*D:
1714          Wgg = weight_scale
1715          Wgd = (weight_scale*(D + E - 2*G + M))/(3*D)      (T/3 >= G (Ok))
1716          Wmd = (weight_scale*(D + E + G - 2*M))/(6*D)      (T/3 >= M)
1717          Wme = (weight_scale*(D + E + G - 2*M))/(6*E)
1718          Wee = (weight_scale*(-D + 5*E - G + 2*M))/(6*E)   (2E+M >= T/3)
1719          Wmg = 0;
1720          Wed = weight_scale - Wgd - Wmd
1722       If M >= T/3, the above solution will not be valid (one of the weights
1723       will be < 0 or > 1). In this case, we use:
1725          Wgg = weight_scale
1726          Wee = weight_scale
1727          Wmg = Wme = Wmd = 0
1728          Wgd = (weight_scale*(D+E-G))/(2*D)
1729          Wed = weight_scale - Wgd
1731   Case 3: One of E < T/3 or G < T/3
1733     Let S be the scarce class (of E or G).
1735     Subcase a: (S+D) < T/3:
1736       if G=S:
1737           Wgg = Wgd = weight_scale;
1738           Wmd = Wed = Wmg = 0;
1739           Wme = (weight_scale*(E-M))/(2*E);
1740           Wee = weight_scale-Wme;
1741       if E=S:
1742           Wee = Wed = weight_scale;
1743           Wmd = Wgd = Wmg = 0;
1744           Wmg = (weight_scale*(G-M))/(2*G);
1745           Wgg = weight_scale-Wmg;
1747     Subcase b: (S+D) >= T/3
1748       if G=S:
1749         Add constraints Wmg = 0, Wme*E == Wmd*D to maximize exit bandwidth
1750         in the middle position:
1751           Wgd = (weight_scale*(D + E - 2*G + M))/(3*D);
1752           Wmd = (weight_scale*(D + E + G - 2*M))/(6*D);
1753           Wme = (weight_scale*(D + E + G - 2*M))/(6*E);
1754           Wee = (weight_scale*(-D + 5*E - G + 2*M))/(6*E);
1755           Wgg = weight_scale;
1756           Wmg = 0;
1757           Wed = weight_scale - Wgd - Wmd;
1758       if E=S:
1759         Add constraints Wgd = 0, Wme*E == Wmd*D:
1760           Wgg = (weight_scale*(D + E + G + M))/(3*G);
1761           Wmd = (weight_scale*(2*D + 2*E - G - M))/(6*D);
1762           Wme = (weight_scale*(2*D + 2*E - G - M))/(6*E);
1763           Wee = (weight_scale*(-2*D + 4*E + G + M))/(6*E);
1764           Wgd = 0;
1765           Wmg = weight_scale - Wgg;
1766           Wed = weight_scale - Wmd;
1768   To ensure consensus, all calculations are performed using integer math
1769   with a fixed precision determined by the bwweightscale consensus
1770   parameter (defaults at 10000).
1772   For future balancing improvements, Tor clients support 11 additional weights
1773   for directory requests and middle weighting. These weights are currently
1774   set at weight_scale, with the exception of the following groups of
1775   assignments:
1777   Directory requests use middle weights:
1778      Wbd=Wmd, Wbg=Wmg, Wbe=Wme, Wbm=Wmm
1780   Handle bridges and strange exit policies:
1781      Wgm=Wgg, Wem=Wee, Weg=Wed
1783 3.5. Detached signatures
1785    Assuming full connectivity, every authority should compute and sign the
1786    same consensus directory in each period.  Therefore, it isn't necessary to
1787    download the consensus computed by each authority; instead, the
1788    authorities only push/fetch each others' signatures.  A "detached
1789    signature" document contains items as follows:
1791     "consensus-digest" SP Digest NL
1793         [At start, at most once.]
1795         The digest of the consensus being signed.
1797     "valid-after" SP YYYY-MM-DD SP HH:MM:SS NL
1798     "fresh-until" SP YYYY-MM-DD SP HH:MM:SS NL
1799     "valid-until" SP YYYY-MM-DD SP HH:MM:SS NL
1801         [As in the consensus]
1803     "directory-signature"
1805         [As in the consensus; the signature object is the same as in the
1806         consensus document.]
1809 4. Directory server operation
1811    All directory authorities and directory caches ("directory servers")
1812    implement this section, except as noted.
1814 4.1. Accepting uploads (authorities only)
1816    When a router posts a signed descriptor to a directory authority, the
1817    authority first checks whether it is well-formed and correctly
1818    self-signed.  If it is, the authority next verifies that the nickname
1819    in question is not already assigned to a router with a different
1820    public key.
1821    Finally, the authority MAY check that the router is not blacklisted
1822    because of its key, IP, or another reason.
1824    If the descriptor passes these tests, and the authority does not already
1825    have a descriptor for a router with this public key, it accepts the
1826    descriptor and remembers it.
1828    If the authority _does_ have a descriptor with the same public key, the
1829    newly uploaded descriptor is remembered if its publication time is more
1830    recent than the most recent old descriptor for that router, and either:
1831       - There are non-cosmetic differences between the old descriptor and the
1832         new one.
1833       - Enough time has passed between the descriptors' publication times.
1834         (Currently, 12 hours.)
1836    Differences between router descriptors are "non-cosmetic" if they would be
1837    sufficient to force an upload as described in section 2 above.
1839    Note that the "cosmetic difference" test only applies to uploaded
1840    descriptors, not to descriptors that the authority downloads from other
1841    authorities.
1843    When a router posts a signed extra-info document to a directory authority,
1844    the authority again checks it for well-formedness and correct signature,
1845    and checks that its matches the extra-info-digest in some router
1846    descriptor that it believes is currently useful.  If so, it accepts it and
1847    stores it and serves it as requested.  If not, it drops it.
1849 4.2. Voting (authorities only)
1851    Authorities divide time into Intervals.  Authority administrators SHOULD
1852    try to all pick the same interval length, and SHOULD pick intervals that
1853    are commonly used divisions of time (e.g., 5 minutes, 15 minutes, 30
1854    minutes, 60 minutes, 90 minutes).  Voting intervals SHOULD be chosen to
1855    divide evenly into a 24-hour day.
1857    Authorities SHOULD act according to interval and delays in the
1858    latest consensus.  Lacking a latest consensus, they SHOULD default to a
1859    30-minute Interval, a 5 minute VotingDelay, and a 5 minute DistDelay.
1861    Authorities MUST take pains to ensure that their clocks remain accurate
1862    within a few seconds.  (Running NTP is usually sufficient.)
1864    The first voting period of each day begins at 00:00 (midnight) GMT.  If
1865    the last period of the day would be truncated by one-half or more, it is
1866    merged with the second-to-last period.
1868    An authority SHOULD publish its vote immediately at the start of each voting
1869    period (minus VoteSeconds+DistSeconds).  It does this by making it
1870    available at
1871      http://<hostname>/tor/status-vote/next/authority.z
1872    and sending it in an HTTP POST request to each other authority at the URL
1873      http://<hostname>/tor/post/vote
1875    If, at the start of the voting period, minus DistSeconds, an authority
1876    does not have a current statement from another authority, the first
1877    authority downloads the other's statement.
1879    Once an authority has a vote from another authority, it makes it available
1880    at
1881       http://<hostname>/tor/status-vote/next/<fp>.z
1882    where <fp> is the fingerprint of the other authority's identity key.
1883    And at
1884       http://<hostname>/tor/status-vote/next/d/<d>.z
1885    where <d> is the digest of the vote document.
1887    The consensus status, along with as many signatures as the server
1888    currently knows, should be available at
1889       http://<hostname>/tor/status-vote/next/consensus.z
1890    All of the detached signatures it knows for consensus status should be
1891    available at:
1892       http://<hostname>/tor/status-vote/next/consensus-signatures.z
1894    Once there are enough signatures, or once the voting period starts,
1895    these documents are available at
1896       http://<hostname>/tor/status-vote/current/consensus.z
1897    and
1898       http://<hostname>/tor/status-vote/current/consensus-signatures.z
1899    [XXX current/consensus-signatures is not currently implemented, as it
1900     is not used in the voting protocol.]
1902    The other vote documents are analogously made available under
1903      http://<hostname>/tor/status-vote/current/authority.z
1904      http://<hostname>/tor/status-vote/current/<fp>.z
1905      http://<hostname>/tor/status-vote/current/d/<d>.z
1906    once the consensus is complete.
1908    Once an authority has computed and signed a consensus network status, it
1909    should send its detached signature to each other authority in an HTTP POST
1910    request to the URL:
1911       http://<hostname>/tor/post/consensus-signature
1913    [XXX Note why we support push-and-then-pull.]
1915    [XXX possible future features include support for downloading old
1916     consensuses.]
1918 4.3. Downloading consensus status documents (caches only)
1920    All directory servers (authorities and caches) try to keep a recent
1921    network-status consensus document to serve to clients.  A cache ALWAYS
1922    downloads a network-status consensus if any of the following are true:
1923      - The cache has no consensus document.
1924      - The cache's consensus document is no longer valid.
1925    Otherwise, the cache downloads a new consensus document at a randomly
1926    chosen time in the first half-interval after its current consensus
1927    stops being fresh.  (This time is chosen at random to avoid swarming
1928    the authorities at the start of each period.  The interval size is
1929    inferred from the difference between the valid-after time and the
1930    fresh-until time on the consensus.)
1932    [For example, if a cache has a consensus that became valid at 1:00,
1933     and is fresh until 2:00, that cache will fetch a new consensus at
1934     a random time between 2:00 and 2:30.]
1936 4.4. Downloading and storing router descriptors (authorities and caches)
1938    Periodically (currently, every 10 seconds), directory servers check
1939    whether there are any specific descriptors that they do not have and that
1940    they are not currently trying to download.  Caches identify these
1941    descriptors by hash in the recent network-status consensus documents;
1942    authorities identify them by hash in vote (if publication date is more
1943    recent than the descriptor we currently have).
1945  [XXXX need a way to fetch descriptors ahead of the vote?  v2 status docs can
1946  do that for now.]
1948    If so, the directory server launches requests to the authorities for these
1949    descriptors, such that each authority is only asked for descriptors listed
1950    in its most recent vote (if the requester is an authority) or in the
1951    consensus (if the requester is a cache).  If we're an authority, and more
1952    than one authority lists the descriptor, we choose which to ask at random.
1954    If one of these downloads fails, we do not try to download that descriptor
1955    from the authority that failed to serve it again unless we receive a newer
1956    network-status (consensus or vote) from that authority that lists the same
1957    descriptor.
1959    Directory servers must potentially cache multiple descriptors for each
1960    router. Servers must not discard any descriptor listed by any recent
1961    consensus.  If there is enough space to store additional descriptors,
1962    servers SHOULD try to hold those which clients are likely to download the
1963    most.  (Currently, this is judged based on the interval for which each
1964    descriptor seemed newest.)
1965 [XXXX define recent]
1967    Authorities SHOULD NOT download descriptors for routers that they would
1968    immediately reject for reasons listed in 3.1.
1970 4.5. Downloading and storing extra-info documents
1972    All authorities, and any cache that chooses to cache extra-info documents,
1973    and any client that uses extra-info documents, should implement this
1974    section.
1976    Note that generally, clients don't need extra-info documents.
1978    Periodically, the Tor instance checks whether it is missing any extra-info
1979    documents: in other words, if it has any router descriptors with an
1980    extra-info-digest field that does not match any of the extra-info
1981    documents currently held.  If so, it downloads whatever extra-info
1982    documents are missing.  Caches download from authorities; non-caches try
1983    to download from caches.  We follow the same splitting and back-off rules
1984    as in 4.4 (if a cache) or 5.3 (if a client).
1986 4.6. General-use HTTP URLs
1988    "Fingerprints" in these URLs are base-16-encoded SHA1 hashes.
1990    The most recent v3 consensus should be available at:
1991       http://<hostname>/tor/status-vote/current/consensus.z
1993    Starting with Tor version 0.2.1.1-alpha is also available at:
1994       http://<hostname>/tor/status-vote/current/consensus/<F1>+<F2>+<F3>.z
1996    Where F1, F2, etc. are authority identity fingerprints the client trusts.
1997    Servers will only return a consensus if more than half of the requested
1998    authorities have signed the document, otherwise a 404 error will be sent
1999    back.  The fingerprints can be shortened to a length of any multiple of
2000    two, using only the leftmost part of the encoded fingerprint.  Tor uses
2001    3 bytes (6 hex characters) of the fingerprint.
2003    Clients SHOULD sort the fingerprints in ascending order.  Server MUST
2004    accept any order.
2006    Clients SHOULD use this format when requesting consensus documents from
2007    directory authority servers and from caches running a version of Tor
2008    that is known to support this URL format.
2010    A concatenated set of all the current key certificates should be available
2011    at:
2012       http://<hostname>/tor/keys/all.z
2014    The key certificate for this server (if it is an authority) should be
2015    available at:
2016       http://<hostname>/tor/keys/authority.z
2018    The key certificate for an authority whose authority identity fingerprint
2019    is <F> should be available at:
2020       http://<hostname>/tor/keys/fp/<F>.z
2022    The key certificate whose signing key fingerprint is <F> should be
2023    available at:
2024       http://<hostname>/tor/keys/sk/<F>.z
2026    The key certificate whose identity key fingerprint is <F> and whose signing
2027    key fingerprint is <S> should be available at:
2029       http://<hostname>/tor/keys/fp-sk/<F>-<S>.z
2031    (As usual, clients may request multiple certificates using:
2032        http://<hostname>/tor/keys/fp-sk/<F1>-<S1>+<F2>-<S2>.z  )
2033    [The above fp-sk format was not supported before Tor 0.2.1.9-alpha.]
2035    The most recent descriptor for a server whose identity key has a
2036    fingerprint of <F> should be available at:
2037       http://<hostname>/tor/server/fp/<F>.z
2039    The most recent descriptors for servers with identity fingerprints
2040    <F1>,<F2>,<F3> should be available at:
2041       http://<hostname>/tor/server/fp/<F1>+<F2>+<F3>.z
2043    (NOTE: Implementations SHOULD NOT download descriptors by identity key
2044    fingerprint. This allows a corrupted server (in collusion with a cache) to
2045    provide a unique descriptor to a client, and thereby partition that client
2046    from the rest of the network.)
2048    The server descriptor with (descriptor) digest <D> (in hex) should be
2049    available at:
2050       http://<hostname>/tor/server/d/<D>.z
2052    The most recent descriptors with digests <D1>,<D2>,<D3> should be
2053    available at:
2054       http://<hostname>/tor/server/d/<D1>+<D2>+<D3>.z
2056    The most recent descriptor for this server should be at:
2057       http://<hostname>/tor/server/authority.z
2058     [Nothing in the Tor protocol uses this resource yet, but it is useful
2059      for debugging purposes. Also, the official Tor implementations
2060      (starting at 0.1.1.x) use this resource to test whether a server's
2061      own DirPort is reachable.]
2063    A concatenated set of the most recent descriptors for all known servers
2064    should be available at:
2065       http://<hostname>/tor/server/all.z
2067    Extra-info documents are available at the URLS
2068       http://<hostname>/tor/extra/d/...
2069       http://<hostname>/tor/extra/fp/...
2070       http://<hostname>/tor/extra/all[.z]
2071       http://<hostname>/tor/extra/authority[.z]
2072          (As for /tor/server/ URLs: supports fetching extra-info
2073          documents by their digest, by the fingerprint of their servers,
2074          or all at once. When serving by fingerprint, we serve the
2075          extra-info that corresponds to the descriptor we would serve by
2076          that fingerprint. Only directory authorities of version
2077          0.2.0.1-alpha or later are guaranteed to support the first
2078          three classes of URLs.  Caches may support them, and MUST
2079          support them if they have advertised "caches-extra-info".)
2081    For debugging, directories SHOULD expose non-compressed objects at URLs like
2082    the above, but without the final ".z".
2083    Clients MUST handle compressed concatenated information in two forms:
2084      - A concatenated list of zlib-compressed objects.
2085      - A zlib-compressed concatenated list of objects.
2086    Directory servers MAY generate either format: the former requires less
2087    CPU, but the latter requires less bandwidth.
2089    Clients SHOULD use upper case letters (A-F) when base16-encoding
2090    fingerprints.  Servers MUST accept both upper and lower case fingerprints
2091    in requests.
2093 5. Client operation: downloading information
2095    Every Tor that is not a directory server (that is, those that do
2096    not have a DirPort set) implements this section.
2098 5.1. Downloading network-status documents
2100    Each client maintains a list of directory authorities.  Insofar as
2101    possible, clients SHOULD all use the same list.
2103    Clients try to have a live consensus network-status document at all times.
2104    A network-status document is "live" if the time in its valid-until field
2105    has not passed.
2107    If a client is missing a live network-status document, it tries to fetch
2108    it from a directory cache (or from an authority if it knows no caches).
2109    On failure, the client waits briefly, then tries that network-status
2110    document again from another cache.  The client does not build circuits
2111    until it has a live network-status consensus document, and it has
2112    descriptors for more than 1/4 of the routers that it believes are running.
2114    (Note: clients can and should pick caches based on the network-status
2115    information they have: once they have first fetched network-status info
2116    from an authority, they should not need to go to the authority directly
2117    again.)
2119    To avoid swarming the caches whenever a consensus expires, the
2120    clients download new consensuses at a randomly chosen time after the
2121    caches are expected to have a fresh consensus, but before their
2122    consensus will expire.  (This time is chosen uniformly at random from
2123    the interval between the time 3/4 into the first interval after the
2124    consensus is no longer fresh, and 7/8 of the time remaining after
2125    that before the consensus is invalid.)
2127    [For example, if a cache has a consensus that became valid at 1:00,
2128     and is fresh until 2:00, and expires at 4:00, that cache will fetch
2129     a new consensus at a random time between 2:45 and 3:50, since 3/4
2130     of the one-hour interval is 45 minutes, and 7/8 of the remaining 75
2131     minutes is 65 minutes.]
2133 5.2. Downloading and storing router descriptors
2135    Clients try to have the best descriptor for each router.  A descriptor is
2136    "best" if:
2137       * It is listed in the consensus network-status document.
2139    Periodically (currently every 10 seconds) clients check whether there are
2140    any "downloadable" descriptors.  A descriptor is downloadable if:
2141       - It is the "best" descriptor for some router.
2142       - The descriptor was published at least 10 minutes in the past.
2143         (This prevents clients from trying to fetch descriptors that the
2144         mirrors have probably not yet retrieved and cached.)
2145       - The client does not currently have it.
2146       - The client is not currently trying to download it.
2147       - The client would not discard it immediately upon receiving it.
2148       - The client thinks it is running and valid (see 6.1 below).
2150    If at least 16 known routers have downloadable descriptors, or if
2151    enough time (currently 10 minutes) has passed since the last time the
2152    client tried to download descriptors, it launches requests for all
2153    downloadable descriptors, as described in 5.3 below.
2155    When a descriptor download fails, the client notes it, and does not
2156    consider the descriptor downloadable again until a certain amount of time
2157    has passed. (Currently 0 seconds for the first failure, 60 seconds for the
2158    second, 5 minutes for the third, 10 minutes for the fourth, and 1 day
2159    thereafter.)  Periodically (currently once an hour) clients reset the
2160    failure count.
2162    Clients retain the most recent descriptor they have downloaded for each
2163    router so long as it is not too old (currently, 48 hours), OR so long as
2164    no better descriptor has been downloaded for the same router.
2166    [Versions of Tor before 0.1.2.3-alpha would discard descriptors simply for
2167    being published too far in the past.]  [The code seems to discard
2168    descriptors in all cases after they're 5 days old. True? -RD]
2170 5.3. Managing downloads
2172    When a client has no consensus network-status document, it downloads it
2173    from a randomly chosen authority.  In all other cases, the client
2174    downloads from caches randomly chosen from among those believed to be V2
2175    directory servers.  (This information comes from the network-status
2176    documents; see 6 below.)
2178    When downloading multiple router descriptors, the client chooses multiple
2179    mirrors so that:
2180      - At least 3 different mirrors are used, except when this would result
2181        in more than one request for under 4 descriptors.
2182      - No more than 128 descriptors are requested from a single mirror.
2183      - Otherwise, as few mirrors as possible are used.
2184    After choosing mirrors, the client divides the descriptors among them
2185    randomly.
2187    After receiving any response client MUST discard any network-status
2188    documents and descriptors that it did not request.
2190 6. Using directory information
2192    Everyone besides directory authorities uses the approaches in this section
2193    to decide which servers to use and what their keys are likely to be.
2194    (Directory authorities just believe their own opinions, as in 3.1 above.)
2196 6.1. Choosing routers for circuits.
2198    Circuits SHOULD NOT be built until the client has enough directory
2199    information: a live consensus network status [XXXX fallback?]  and
2200    descriptors for at least 1/4 of the servers believed to be running.
2202    A server is "listed" if it is included by the consensus network-status
2203    document.  Clients SHOULD NOT use unlisted servers.
2205    These flags are used as follows:
2207      - Clients SHOULD NOT use non-'Valid' or non-'Running' routers unless
2208        requested to do so.
2210      - Clients SHOULD NOT use non-'Fast' routers for any purpose other than
2211        very-low-bandwidth circuits (such as introduction circuits).
2213      - Clients SHOULD NOT use non-'Stable' routers for circuits that are
2214        likely to need to be open for a very long time (such as those used for
2215        IRC or SSH connections).
2217      - Clients SHOULD NOT choose non-'Guard' nodes when picking entry guard
2218        nodes.
2220      - Clients SHOULD NOT download directory information from non-'V2Dir'
2221        caches.
2223    See the "path-spec.txt" document for more details.
2225 6.2. Managing naming
2227    In order to provide human-memorable names for individual server
2228    identities, some directory servers bind names to IDs.  Clients handle
2229    names in two ways:
2231    When a client encounters a name it has not mapped before:
2233       If the consensus lists any router with that name as "Named", or if
2234       consensus-method 2 or later is in use and the consensus lists any
2235       router with that name as having the "Unnamed" flag, then the name is
2236       bound.  (It's bound to the ID listed in the entry with the Named,
2237       or to an unknown ID if no name is found.)
2239    When the user refers to a bound name, the implementation SHOULD provide
2240    only the router with ID bound to that name, and no other router, even
2241    if the router with the right ID can't be found.
2243    When a user tries to refer to a non-bound name, the implementation SHOULD
2244    warn the user. After warning the user, the implementation MAY use any
2245    router that advertises the name.
2247    Not every router needs a nickname.  When a router doesn't configure a
2248    nickname, it publishes with the default nickname "Unnamed".  Authorities
2249    SHOULD NOT ever mark a router with this nickname as Named; client software
2250    SHOULD NOT ever use a router in response to a user request for a router
2251    called "Unnamed".
2253 6.3. Software versions
2255    An implementation of Tor SHOULD warn when it has fetched a consensus
2256    network-status, and it is running a software version not listed.
2258 6.4. Warning about a router's status.
2260    If a router tries to publish its descriptor to a Naming authority
2261    that has its nickname mapped to another key, the router SHOULD
2262    warn the operator that it is either using the wrong key or is using
2263    an already claimed nickname.
2265    If a router has fetched a consensus document,, and the
2266    authorities do not publish a binding for the router's nickname, the
2267    router MAY remind the operator that the chosen nickname is not
2268    bound to this key at the authorities, and suggest contacting the
2269    authority operators.
2271    ...
2273 6.5. Router protocol versions
2275    A client should believe that a router supports a given feature if that
2276    feature is supported by the router or protocol versions in more than half
2277    of the live networkstatuses' "v" entries for that router.  In other words,
2278    if the "v" entries for some router are:
2279        v Tor 0.0.8pre1                (from authority 1)
2280        v Tor 0.1.2.11                 (from authority 2)
2281        v FutureProtocolDescription 99 (from authority 3)
2282    then the client should believe that the router supports any feature
2283    supported by 0.1.2.11.
2285    This is currently equivalent to believing the median declared version for
2286    a router in all live networkstatuses.
2288 7. Standards compliance
2290    All clients and servers MUST support HTTP 1.0.  Clients and servers MAY
2291    support later versions of HTTP as well.
2293 7.1. HTTP headers
2295   Servers MAY set the Content-Length: header.  Servers SHOULD set
2296   Content-Encoding to "deflate" or "identity".
2298   Servers MAY include an X-Your-Address-Is: header, whose value is the
2299   apparent IP address of the client connecting to them (as a dotted quad).
2300   For directory connections tunneled over a BEGIN_DIR stream, servers SHOULD
2301   report the IP from which the circuit carrying the BEGIN_DIR stream reached
2302   them.  [Servers before version 0.1.2.5-alpha reported 127.0.0.1 for all
2303   BEGIN_DIR-tunneled connections.]
2305   Servers SHOULD disable caching of multiple network statuses or multiple
2306   router descriptors.  Servers MAY enable caching of single descriptors,
2307   single network statuses, the list of all router descriptors, a v1
2308   directory, or a v1 running routers document.  XXX mention times.
2310 7.2. HTTP status codes
2312   Tor delivers the following status codes.  Some were chosen without much
2313   thought; other code SHOULD NOT rely on specific status codes yet.
2315   200 -- the operation completed successfully
2316       -- the user requested statuses or serverdescs, and none of the ones we
2317          requested were found (0.2.0.4-alpha and earlier).
2319   304 -- the client specified an if-modified-since time, and none of the
2320          requested resources have changed since that time.
2322   400 -- the request is malformed, or
2323       -- the URL is for a malformed variation of one of the URLs we support,
2324           or
2325       -- the client tried to post to a non-authority, or
2326       -- the authority rejected a malformed posted document, or
2328   404 -- the requested document was not found.
2329       -- the user requested statuses or serverdescs, and none of the ones
2330          requested were found (0.2.0.5-alpha and later).
2332   503 -- we are declining the request in order to save bandwidth
2333       -- user requested some items that we ordinarily generate or store,
2334          but we do not have any available.
2336 9. Backward compatibility and migration plans
2338   Until Tor versions before 0.1.1.x are completely obsolete, directory
2339   authorities should generate, and mirrors should download and cache, v1
2340   directories and running-routers lists, and allow old clients to download
2341   them.  These documents and the rules for retrieving, serving, and caching
2342   them are described in dir-spec-v1.txt.
2344   Until Tor versions before 0.2.0.x are completely obsolete, directory
2345   authorities should generate, mirrors should download and cache, v2
2346   network-status documents, and allow old clients to download them.
2347   Additionally, all directory servers and caches should download, store, and
2348   serve any router descriptor that is required because of v2 network-status
2349   documents. These documents and the rules for retrieving, serving, and
2350   caching them are described in dir-spec-v1.txt.
2352 A. Consensus-negotiation timeline.
2354    Period begins: this is the Published time.
2355      Everybody sends votes
2356    Reconciliation: everybody tries to fetch missing votes.
2357      consensus may exist at this point.
2358    End of voting period:
2359      everyone swaps signatures.
2360    Now it's okay for caches to download
2361      Now it's okay for clients to download.
2363    Valid-after/valid-until switchover