r19142@catbus: nickm | 2008-03-30 14:14:52 -0400
[tor.git] / doc / spec / dir-spec.txt
blobcd47eb0298d4e100d7ea26e4d8d232a4b9704265
1 $Id$
3                       Tor directory protocol, version 3
5 0. Scope and preliminaries
7    This directory protocol is used by Tor version 0.2.0.x-alpha and later.
8    See dir-spec-v1.txt for information on the protocol used up to the
9    0.1.0.x series, and dir-spec-v2.txt for information on the protocol
10    used by the 0.1.1.x and 0.1.2.x series.
12    Caches and authorities must still support older versions of the
13    directory protocols, until the versions of Tor that require them are
14    finally out of commission.  See Section XXXX on backward compatibility.
16    This document merges and supersedes the following proposals:
18        101  Voting on the Tor Directory System
19        103  Splitting identity key from regularly used signing key
20        104  Long and Short Router Descriptors
22    AS OF 14 JUNE 2007, THIS SPECIFICATION HAS NOT YET BEEN COMPLETELY
23    IMPLEMENTED, OR COMPLETELY COMPLETED.
25    XXX when to download certificates.
26    XXX timeline
27    XXX fill in XXXXs
29 0.1. History
31    The earliest versions of Onion Routing shipped with a list of known
32    routers and their keys.  When the set of routers changed, users needed to
33    fetch a new list.
35    The Version 1 Directory protocol
36    --------------------------------
38    Early versions of Tor (0.0.2) introduced "Directory authorities": servers
39    that served signed "directory" documents containing a list of signed
40    "router descriptors", along with short summary of the status of each
41    router.  Thus, clients could get up-to-date information on the state of
42    the network automatically, and be certain that the list they were getting
43    was attested by a trusted directory authority.
45    Later versions (0.0.8) added directory caches, which download
46    directories from the authorities and serve them to clients.  Non-caches
47    fetch from the caches in preference to fetching from the authorities, thus
48    distributing bandwidth requirements.
50    Also added during the version 1 directory protocol were "router status"
51    documents: short documents that listed only the up/down status of the
52    routers on the network, rather than a complete list of all the
53    descriptors.  Clients and caches would fetch these documents far more
54    frequently than they would fetch full directories.
56    The Version 2 Directory Protocol
57    --------------------------------
59    During the Tor 0.1.1.x series, Tor revised its handling of directory
60    documents in order to address two major problems:
62       * Directories had grown quite large (over 1MB), and most directory
63         downloads consisted mainly of router descriptors that clients
64         already had.
66       * Every directory authority was a trust bottleneck: if a single
67         directory authority lied, it could make clients believe for a time
68         an arbitrarily distorted view of the Tor network.  (Clients
69         trusted the most recent signed document they downloaded.) Thus,
70         adding more authorities would make the system less secure, not
71         more.
73    To address these, we extended the directory protocol so that
74    authorities now published signed "network status" documents.  Each
75    network status listed, for every router in the network: a hash of its
76    identity key, a hash of its most recent descriptor, and a summary of
77    what the authority believed about its status.  Clients would download
78    the authorities' network status documents in turn, and believe
79    statements about routers iff they were attested to by more than half of
80    the authorities.
82    Instead of downloading all router descriptors at once, clients
83    downloaded only the descriptors that they did not have.  Descriptors
84    were indexed by their digests, in order to prevent malicious caches
85    from giving different versions of a router descriptor to different
86    clients.
88    Routers began working harder to upload new descriptors only when their
89    contents were substantially changed.
92 0.2. Goals of the version 3 protocol
94    Version 3 of the Tor directory protocol tries to solve the following
95    issues:
97       * A great deal of bandwidth used to transmit router descriptors was
98         used by two fields that are not actually used by Tor routers
99         (namely read-history and write-history).  We save about 60% by
100         moving them into a separate document that most clients do not
101         fetch or use.
103       * It was possible under certain perverse circumstances for clients
104         to download an unusual set of network status documents, thus
105         partitioning themselves from clients who have a more recent and/or
106         typical set of documents.  Even under the best of circumstances,
107         clients were sensitive to the ages of the network status documents
108         they downloaded.  Therefore, instead of having the clients
109         correlate multiple network status documents, we have the
110         authorities collectively vote on a single consensus network status
111         document.
113       * The most sensitive data in the entire network (the identity keys
114         of the directory authorities) needed to be stored unencrypted so
115         that the authorities can sign network-status documents on the fly.
116         Now, the authorities' identity keys are stored offline, and used
117         to certify medium-term signing keys that can be rotated.
119 0.3. Some Remaining questions
121    Things we could solve on a v3 timeframe:
123      The SHA-1 hash is showing its age.  We should do something about our
124      dependency on it.  We could probably future-proof ourselves here in
125      this revision, at least so far as documents from the authorities are
126      concerned.
128      Too many things about the authorities are hardcoded by IP.
130      Perhaps we should start accepting longer identity keys for routers
131      too.
133    Things to solve eventually:
135      Requiring every client to know about every router won't scale forever.
137      Requiring every directory cache to know every router won't scale
138      forever.
141 1. Outline
143    There is a small set (say, around 5-10) of semi-trusted directory
144    authorities.  A default list of authorities is shipped with the Tor
145    software.  Users can change this list, but are encouraged not to do so,
146    in order to avoid partitioning attacks.
148    Every authority has a very-secret, long-term "Authority Identity Key".
149    This is stored encrypted and/or offline, and is used to sign "key
150    certificate" documents.  Every key certificate contains a medium-term
151    (3-12 months) "authority signing key", that is used by the authority to
152    sign other directory information.  (Note that the authority identity
153    key is distinct from the router identity key that the authority uses
154    in its role as an ordinary router.)
156    Routers periodically upload signed "routers descriptors" to the
157    directory authorities describing their keys, capabilities, and other
158    information.  Routers may also upload signed "extra info documents"
159    containing information that is not required for the Tor protocol.
160    Directory authorities serve router descriptors indexed by router
161    identity, or by hash of the descriptor.
163    Routers may act as directory caches to reduce load on the directory
164    authorities.  They announce this in their descriptors.
166    Periodically, each directory authority generates a view of
167    the current descriptors and status for known routers.  They send a
168    signed summary of this view (a "status vote") to the other
169    authorities.  The authorities compute the result of this vote, and sign
170    a "consensus status" document containing the result of the vote.
172    Directory caches download, cache, and re-serve consensus documents.
174    Clients, directory caches, and directory authorities all use consensus
175    documents to find out when their list of routers is out-of-date.
176    (Directory authorities also use vote statuses.) If it is, they download
177    any missing router descriptors.  Clients download missing descriptors
178    from caches; caches and authorities download from authorities.
179    Descriptors are downloaded by the hash of the descriptor, not by the
180    server's identity key: this prevents servers from attacking clients by
181    giving them descriptors nobody else uses.
183    All directory information is uploaded and downloaded with HTTP.
185    [Authorities also generate and caches also cache documents produced and
186    used by earlier versions of this protocol; see section XXX for notes.]
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     Document ::= (Item | NL)+
217     Item ::= KeywordLine Object*
218     KeywordLine ::= Keyword NL | Keyword WS ArgumentChar+ NL
219     Keyword = KeywordChar+
220     KeywordChar ::= 'A' ... 'Z' | 'a' ... 'z' | '0' ... '9' | '-'
221     ArgumentChar ::= any printing ASCII character except NL.
222     WS = (SP | TAB)+
223     Object ::= BeginLine Base-64-encoded-data EndLine
224     BeginLine ::= "-----BEGIN " Keyword "-----" NL
225     EndLine ::= "-----END " Keyword "-----" NL
227     The BeginLine and EndLine of an Object must use the same keyword.
229   When interpreting a Document, software MUST ignore any KeywordLine that
230   starts with a keyword it doesn't recognize; future implementations MUST NOT
231   require current clients to understand any KeywordLine not currently
232   described.
234   The "opt" keyword was used until Tor 0.1.2.5-alpha for non-critical future
235   extensions.  All implementations MUST ignore any item of the form "opt
236   keyword ....." when they would not recognize "keyword ....."; and MUST
237   treat "opt keyword ....."  as synonymous with "keyword ......" when keyword
238   is recognized.
240   Implementations before 0.1.2.5-alpha rejected any document with a
241   KeywordLine that started with a keyword that they didn't recognize.
242   When generating documents that need to be read by older versions of Tor,
243   implementations MUST prefix items not recognized by older versions of
244   Tor with an "opt" until those versions of Tor are obsolete.  [Note that
245   key certificates, status vote documents, extra info documents, and
246   status consensus documents will never be read by older versions of Tor.]
248   Other implementations that want to extend Tor's directory format MAY
249   introduce their own items.  The keywords for extension items SHOULD start
250   with the characters "x-" or "X-", to guarantee that they will not conflict
251   with keywords used by future versions of Tor.
253   In our document descriptions below, we tag Items with a multiplicity in
254   brackets.  Possible tags are:
256     "At start, exactly once": These items MUST occur in every instance of
257       the document type, and MUST appear exactly once, and MUST be the
258       first item in their documents.
260     "Exactly once": These items MUST occur exactly one time in every
261       instance of the document type.
263     "At end, exactly once": These items MUST occur in every instance of
264       the document type, and MUST appear exactly once, and MUST be the
265       last item in their documents.
267     "At most once": These items MAY occur zero or one times in any
268       instance of the document type, but MUST NOT occur more than once.
270     "Any number": These items MAY occur zero, one, or more times in any
271       instance of the document type.
273     "Once or more": These items MUST occur at least once in any instance
274       of the document type, and MAY occur more.
276 1.3. Signing documents
278    Every signable document below is signed in a similar manner, using a
279    given "Initial Item", a final "Signature Item", a digest algorithm, and
280    a signing key.
282    The Initial Item must be the first item in the document.
284    The Signature Item has the following format:
286      <signature item keyword> [arguments] NL SIGNATURE NL
288    The "SIGNATURE" Object contains a signature (using the signing key) of
289    the PKCS1-padded digest of the entire document, taken from the
290    beginning of the Initial item, through the newline after the Signature
291    Item's keyword and its arguments.
293    Unless otherwise, the digest algorithm is SHA-1.
295    All documents are invalid unless signed with the correct signing key.
297    The "Digest" of a document, unless stated otherwise, is its digest *as
298    signed by this signature scheme*.
300 1.4. Voting timeline
302    Every consensus document has a "valid-after" (VA) time, a "fresh-until"
303    (FU) time and a "valid-until" (VU) time.  VA MUST precede FU, which MUST
304    in turn precede VU.  Times are chosen so that every consensus will be
305    "fresh" until the next consensus becomes valid, and "valid" for a while
306    after.  At least 3 consensuses should be valid at any given time.
308    The timeline for a given consensus is as follows:
310    VA-DistSeconds-VoteSeconds: The authorities exchange votes.
312    VA-DistSeconds-VoteSeconds/2: The authorities try to download any
313    votes they don't have.
315    VA-DistSeconds: The authorities calculate the consensus and exchange
316    signatures.
318    VA-DistSeconds/2: The authorities try to download any signatures
319    they don't have.
321    VA: All authorities have a multiply signed consensus.
323    VA ... FU: Caches download the consensus.  (Note that since caches have
324         no way of telling what VA and FU are until they have downloaded
325         the consensus, they assume that the present consensus's VA is
326         equal to the previous one's FU, and that its FU is one interval after
327         that.)
329    FU: The consensus is no longer the freshest consensus.
331    FU ... (the current consensus's VU): Clients download the consensus.
332         (See note above: clients guess that the next consensus's FU will be
333         two intervals after the current VA.)
335    VU: The consensus is no longer valid.
337    VoteSeconds and DistSeconds MUST each be at least 20 seconds; FU-VA and
338    VU-FU MUST each be at least 5 minutes.
340 2. Router operation and formats
342    ORs SHOULD generate a new router descriptor and a new extra-info
343    document whenever any of the following events have occurred:
345       - A period of time (18 hrs by default) has passed since the last
346         time a descriptor was generated.
348       - A descriptor field other than bandwidth or uptime has changed.
350       - Bandwidth has changed by a factor of 2 from the last time a
351         descriptor was generated, and at least a given interval of time
352         (20 mins by default) has passed since then.
354       - Its uptime has been reset (by restarting).
356       [XXX this list is incomplete; see router_differences_are_cosmetic()
357        in routerlist.c for others]
359    ORs SHOULD NOT publish a new router descriptor or extra-info document
360    if none of the above events have occurred and not much time has passed
361    (12 hours by default).
363    After generating a descriptor, ORs upload them to every directory
364    authority they know, by posting them (in order) to the URL
366       http://<hostname:port>/tor/
368 2.1. Router descriptor format
370    Router descriptors consist of the following items.  For backward
371    compatibility, there should be an extra NL at the end of each router
372    descriptor.
374    In lines that take multiple arguments, extra arguments SHOULD be
375    accepted and ignored.  Many of the nonterminals below are defined in
376    section 2.3.
378      "router" nickname address ORPort SOCKSPort DirPort NL
380        [At start, exactly once.]
382        Indicates the beginning of a router descriptor.  "nickname" must be a
383        valid router nickname as specified in 2.3.  "address" must be an IPv4
384        address in dotted-quad format.  The last three numbers indicate the
385        TCP ports at which this OR exposes functionality. ORPort is a port at
386        which this OR accepts TLS connections for the main OR protocol;
387        SOCKSPort is deprecated and should always be 0; and DirPort is the
388        port at which this OR accepts directory-related HTTP connections.  If
389        any port is not supported, the value 0 is given instead of a port
390        number.  (At least one of DirPort and ORPort SHOULD be set;
391        authorities MAY reject any descriptor with both DirPort and ORPort of
392        0.)
394     "bandwidth" bandwidth-avg bandwidth-burst bandwidth-observed NL
396        [Exactly once]
398        Estimated bandwidth for this router, in bytes per second.  The
399        "average" bandwidth is the volume per second that the OR is willing to
400        sustain over long periods; the "burst" bandwidth is the volume that
401        the OR is willing to sustain in very short intervals.  The "observed"
402        value is an estimate of the capacity this server can handle.  The
403        server remembers the max bandwidth sustained output over any ten
404        second period in the past day, and another sustained input.  The
405        "observed" value is the lesser of these two numbers.
407     "platform" string NL
409        [At most once]
411        A human-readable string describing the system on which this OR is
412        running.  This MAY include the operating system, and SHOULD include
413        the name and version of the software implementing the Tor protocol.
415     "published" YYYY-MM-DD HH:MM:SS NL
417        [Exactly once]
419        The time, in GMT, when this descriptor (and its corresponding
420        extra-info document if any)  was generated.
422     "fingerprint" fingerprint NL
424        [At most once]
426        A fingerprint (a HASH_LEN-byte of asn1 encoded public key, encoded in
427        hex, with a single space after every 4 characters) for this router's
428        identity key. A descriptor is considered invalid (and MUST be
429        rejected) if the fingerprint line does not match the public key.
431        [We didn't start parsing this line until Tor 0.1.0.6-rc; it should
432         be marked with "opt" until earlier versions of Tor are obsolete.]
434     "hibernating" bool NL
436        [At most once]
438        If the value is 1, then the Tor server was hibernating when the
439        descriptor was published, and shouldn't be used to build circuits.
441        [We didn't start parsing this line until Tor 0.1.0.6-rc; it should be
442         marked with "opt" until earlier versions of Tor are obsolete.]
444     "uptime" number NL
446        [At most once]
448        The number of seconds that this OR process has been running.
450     "onion-key" NL a public key in PEM format
452        [Exactly once]
454        This key is used to encrypt EXTEND cells for this OR.  The key MUST be
455        accepted for at least 1 week after any new key is published in a
456        subsequent descriptor. It MUST be 1024 bits.
458     "signing-key" NL a public key in PEM format
460        [Exactly once]
462        The OR's long-term identity key.  It MUST be 1024 bits.
464     "accept" exitpattern NL
465     "reject" exitpattern NL
467        [Any number]
469        These lines describe an "exit policy": the rules that an OR follows
470        when deciding whether to allow a new stream to a given address.  The
471        'exitpattern' syntax is described below.  There MUST be at least one
472        such entry.  The rules are considered in order; if no rule matches,
473        the address will be accepted.  For clarity, the last such entry SHOULD
474        be accept *:* or reject *:*.
476     "router-signature" NL Signature NL
478        [At end, exactly once]
480        The "SIGNATURE" object contains a signature of the PKCS1-padded
481        hash of the entire router descriptor, taken from the beginning of the
482        "router" line, through the newline after the "router-signature" line.
483        The router descriptor is invalid unless the signature is performed
484        with the router's identity key.
486     "contact" info NL
488        [At most once]
490        Describes a way to contact the server's administrator, preferably
491        including an email address and a PGP key fingerprint.
493     "family" names NL
495         [At most once]
497         'Names' is a space-separated list of server nicknames or
498         hexdigests. If two ORs list one another in their "family" entries,
499         then OPs should treat them as a single OR for the purpose of path
500         selection.
502         For example, if node A's descriptor contains "family B", and node B's
503         descriptor contains "family A", then node A and node B should never
504         be used on the same circuit.
506     "read-history" YYYY-MM-DD HH:MM:SS (NSEC s) NUM,NUM,NUM,NUM,NUM... NL
507         [At most once]
508     "write-history" YYYY-MM-DD HH:MM:SS (NSEC s) NUM,NUM,NUM,NUM,NUM... NL
509         [At most once]
511         Declare how much bandwidth the OR has used recently. Usage is divided
512         into intervals of NSEC seconds.  The YYYY-MM-DD HH:MM:SS field
513         defines the end of the most recent interval.  The numbers are the
514         number of bytes used in the most recent intervals, ordered from
515         oldest to newest.
517         [We didn't start parsing these lines until Tor 0.1.0.6-rc; they should
518          be marked with "opt" until earlier versions of Tor are obsolete.]
520         [See also migration notes in section 2.2.1.]
522     "eventdns" bool NL
524         [At most once]
526         Declare whether this version of Tor is using the newer enhanced
527         dns logic.  Versions of Tor with this field set to false SHOULD NOT
528         be used for reverse hostname lookups.
530         [All versions of Tor before 0.1.2.2-alpha should be assumed to have
531          this option set to 0 if it is not present.  All Tor versions at
532          0.1.2.2-alpha or later should be assumed to have this option set to
533          1 if it is not present.  Until 0.1.2.1-alpha-dev, this option was
534          not generated, even when the new DNS code was in use.  Versions of Tor
535          before 0.1.2.1-alpha-dev did not parse this option, so it should be
536          marked "opt".  The dnsworker logic has been removed, so this option
537          should not be used by new server code.  However, it can still be
538          used, and should still be recognized by new code until Tor 0.1.2.x
539          is obsolete.]
541    "caches-extra-info" NL
543        [At most once.]
545        Present only if this router is a directory cache that provides
546        extra-info documents.
548        [Versions before 0.2.0.1-alpha don't recognize this, and versions
549         before 0.1.2.5-alpha will reject descriptors containing it unless
550         it is prefixed with "opt"; it should be so prefixed until these
551         versions are obsolete.]
553    "extra-info-digest" digest NL
555        [At most once]
557        "Digest" is a hex-encoded digest (using upper-case characters) of the
558        router's extra-info document, as signed in the router's extra-info
559        (that is, not including the signature).  (If this field is absent, the
560        router is not uploading a corresponding extra-info document.)
562        [Versions before 0.2.0.1-alpha don't recognize this, and versions
563         before 0.1.2.5-alpha will reject descriptors containing it unless
564         it is prefixed with "opt"; it should be so prefixed until these
565         versions are obsolete.]
567    "hidden-service-dir" *(SP VersionNum) NL
569        [At most once.]
571        Present only if this router stores and serves hidden service
572        descriptors. If any VersionNum(s) are specified, this router
573        supports those descriptor versions. If none are specified, it
574        defaults to version 2 descriptors.
576        [Versions of Tor before 0.1.2.5-alpha rejected router descriptors
577         with unrecognized items; the protocols line should be preceded with
578         an "opt" until these Tors are obsolete.]
580    "protocols" SP "Link" SP LINK-VERSION-LIST SP "Circuit" SP
581           CIRCUIT-VERSION-LIST NL
583        [At most once.]
585        Both lists are space-separated sequences of numbers, to indicate which
586        protocols the server supports.  As of 30 Mar 2008, specified
587        protocols are "Link 1 2 Circuit 1".  See section 4.1 of tor-spec.txt
588        for more information about link protocol versions.
590        [Versions of Tor before 0.1.2.5-alpha rejected router descriptors
591         with unrecognized items; the protocols line should be preceded with
592         an "opt" until these Tors are obsolete.]
594 2.2. Extra-info documents
596    Extra-info documents consist of the following items:
598     "extra-info" Nickname Fingerprint NL
599         [At start, exactly once.]
601         Identifies what router this is an extra info descriptor for.
602         Fingerprint is encoded in hex (using upper-case letters), with
603         no spaces.
605     "published"
607        [Exactly once.]
609        The time, in GMT, when this document (and its corresponding router
610        descriptor if any) was generated.  It MUST match the published time
611        in the corresponding router descriptor.
613     "read-history" YYYY-MM-DD HH:MM:SS (NSEC s) NUM,NUM,NUM,NUM,NUM... NL
614         [At most once.]
615     "write-history" YYYY-MM-DD HH:MM:SS (NSEC s) NUM,NUM,NUM,NUM,NUM... NL
616         [At most once.]
618         As documented in 2.1 above.  See migration notes in section 2.2.1.
620     "geoip-start" YYYY-MM-DD HH:MM:SS NL
621     "geoip-client-origins" CC=N,CC=N,... NL
623         Only generated by bridge routers (see blocking.pdf), and only
624         when they have been configured with a geoip database.
625         Non-bridges SHOULD NOT generate these fields.  Contains a list
626         of mappings from two-letter country codes (CC) to the number
627         of clients that have connected to that bridge from that
628         country (approximate, and rounded to the nearest multiple of 8
629         in order to hamper traffic analysis).  A country is included
630         only if it has at least 8 addresses, and only if the bridge
631         has seen at least 16 addresses total.  The time in
632         "geoip-start" is the time at which we began collecting geoip
633         statistics.
635     "router-signature" NL Signature NL
636         [At end, exactly once.]
638         A document signature as documented in section 1.3, using the
639         initial item "extra-info" and the final item "router-signature",
640         signed with the router's identity key.
642 2.2.1. Moving history fields to extra-info documents.
644    Tools that want to use the read-history and write-history values SHOULD
645    download extra-info documents as well as router descriptors.  Such
646    tools SHOULD accept history values from both sources; if they appear in
647    both documents, the values in the extra-info documents are authoritative.
649    New versions of Tor no longer generate router descriptors
650    containing read-history or write-history.  Tools should continue to
651    accept read-history and write-history values in router descriptors
652    produced by older versions of Tor until all Tor versions earlier
653    than 0.2.0.x are obsolete.
655 2.3. Nonterminals in router descriptors
657    nickname ::= between 1 and 19 alphanumeric characters, case-insensitive.
658    hexdigest ::= a '$', followed by 20 hexadecimal characters.
659       [Represents a server by the digest of its identity key.]
661    exitpattern ::= addrspec ":" portspec
662    portspec ::= "*" | port | port "-" port
663    port ::= an integer between 1 and 65535, inclusive.
665       [Some implementations incorrectly generate ports with value 0.
666        Implementations SHOULD accept this, and SHOULD NOT generate it.
667        Connections to port 0 are never permitted.]
669    addrspec ::= "*" | ip4spec | ip6spec
670    ipv4spec ::= ip4 | ip4 "/" num_ip4_bits | ip4 "/" ip4mask
671    ip4 ::= an IPv4 address in dotted-quad format
672    ip4mask ::= an IPv4 mask in dotted-quad format
673    num_ip4_bits ::= an integer between 0 and 32
674    ip6spec ::= ip6 | ip6 "/" num_ip6_bits
675    ip6 ::= an IPv6 address, surrounded by square brackets.
676    num_ip6_bits ::= an integer between 0 and 128
678    bool ::= "0" | "1"
680 3. Formats produced by directory authorities.
682    Every authority has two keys used in this protocol: a signing key, and
683    an authority identity key.  (Authorities also have a router identity
684    key used in their role as a router and by earlier versions of the
685    directory protocol.)  The identity key is used from time to time to
686    sign new key certificates using new signing keys; it is very sensitive.
687    The signing key is used to sign key certificates and status documents.
689    There are three kinds of documents generated by directory authorities:
691      Key certificates
692      Status votes
693      Status consensuses
695    Each is discussed below.
697 3.1. Key certificates
699    Key certificates consist of the following items:
701     "dir-key-certificate-version" version NL
703         [At start, exactly once.]
705         Determines the version of the key certificate.  MUST be "3" for
706         the protocol described in this document.  Implementations MUST
707         reject formats they don't understand.
709     "dir-address" IP NL
710         [Once or more]
712         An IP:Port for this authority's directory port.
714     "fingerprint" fingerprint NL
716         [Exactly once.]
718         Hexadecimal encoding without spaces based on the authority's
719         identity key.
721     "dir-identity-key" NL a public key in PEM format
723         [Exactly once.]
725         The long-term authority identity key for this authority.  This key
726         SHOULD be at least 2048 bits long; it MUST NOT be shorter than
727         1024 bits.
729     "dir-key-published" YYYY-MM-DD HH:MM:SS NL
731         [Exactly once.]
733         The time (in GMT) when this document and corresponding key were
734         last generated.
736     "dir-key-expires" YYYY-MM-DD HH:MM:SS NL
738         [Exactly once.]
740         A time (in GMT) after which this key is no longer valid.
742     "dir-signing-key" NL a key in PEM format
744         [Exactly once.]
746         The directory server's public signing key.  This key MUST be at
747         least 1024 bits, and MAY be longer.
749     "dir-key-certification" NL Signature NL
751         [At end, exactly once.]
753         A document signature as documented in section 1.3, using the
754         initial item "dir-key-certificate-version" and the final item
755         "dir-key-certification", signed with the authority identity key.
757    Authorities MUST generate a new signing key and corresponding
758    certificate before the key expires.
760 3.2. Vote and consensus status documents
762    Votes and consensuses are more strictly formatted then other documents
763    in this specification, since different authorities must be able to
764    generate exactly the same consensus given the same set of votes.
766    The procedure for deciding when to generate vote and consensus status
767    documents are described in section XXX below.
769    Status documents contain a preamble, an authority section, a list of
770    router status entries, and one more footers signature, in that order.
772    Unlike other formats described above, a SP in these documents must be a
773    single space character (hex 20).
775    Some items appear only in votes, and some items appear only in
776    consensuses.  Unless specified, items occur in both.
778    The preamble contains the following items.  They MUST occur in the
779    order given here:
781     "network-status-version" SP version NL.
783         [At start, exactly once.]
785         A document format version.  For this specification, the version is
786         "3".
788     "vote-status" SP type NL
790         [Exactly once.]
792         The status MUST be "vote" or "consensus", depending on the type of
793         the document.
795     "consensus-methods" SP IntegerList NL
797         [Exactly once for votes; does not occur in consensuses.]
799         A space-separated list of supported methods for generating
800         consensuses from votes.  See section 3.4.1 for details.  Method "1"
801         MUST be included.
803     "consensus-method" SP Integer NL
805         [Exactly once for consensuses; does not occur in votes.]
807         See section 3.4.1 for details.
809         (Only included when the vote is generated with consensus-method 2 or
810         later.)
812     "published" SP YYYY-MM-DD SP HH:MM:SS NL
814         [Exactly once for votes; does not occur in consensuses.]
816         The publication time for this status document (if a vote).
818     "valid-after" SP YYYY-MM-DD SP HH:MM:SS NL
820         [Exactly once.]
822         The start of the Interval for this vote.  Before this time, the
823         consensus document produced from this vote should not be used.
824         See 1.4 for voting timeline information.
826     "fresh-until" SP YYYY-MM-DD SP HH:MM:SS NL
828         [Exactly once.]
830         The time at which the next consensus should be produced; before this
831         time, there is no point in downloading another consensus, since there
832         won't be a new one.  See 1.4 for voting timeline information.
834     "valid-until" SP YYYY-MM-DD SP HH:MM:SS NL
836         [Exactly once.]
838         The end of the Interval for this vote.  After this time, the
839         consensus produced by this vote should not be used.  See 1.4 for
840         voting timeline information.
842     "voting-delay" SP VoteSeconds SP DistSeconds NL
844         [Exactly once.]
846         VoteSeconds is the number of seconds that we will allow to collect
847         votes from all authorities; DistSeconds is the number of seconds
848         we'll allow to collect signatures from all authorities. See 1.4 for
849         voting timeline information.
851     "client-versions" SP VersionList NL
853         [At most once.]
855         A comma-separated list of recommended client versions, in
856         ascending order.  If absent, no opinion is held about client
857         versions.
859     "server-versions" SP VersionList NL
861         [At most once.]
863         A comma-separated list of recommended server versions, in
864         ascending order.  If absent, no opinion is held about server
865         versions.
867     "known-flags" SP FlagList NL
869         [Exactly once.]
871         A space-separated list of all of the flags that this document
872         might contain.  A flag is "known" either because the authority
873         knows about them and might set them (if in a vote), or because
874         enough votes were counted for the consensus for an authoritative
875         opinion to have been formed about their status.
878    The authority section of a vote contains the following items, followed
879    in turn by the authority's current key certificate:
881     "dir-source" SP nickname SP identity SP address SP IP SP dirport SP
882        orport NL
884         [Exactly once, at start]
886         Describes this authority.  The nickname is a convenient identifier
887         for the authority.  The identity is an uppercase hex fingerprint of
888         the authority's current (v3 authority) identity key.  The address is
889         the server's hostname.  The IP is the server's current IP address,
890         and dirport is its current directory port. XXXXorport
892     "contact" SP string NL
894         [At most once.]
896         An arbitrary string describing how to contact the directory
897         server's administrator.  Administrators should include at least an
898         email address and a PGP fingerprint.
900    The authority section of a consensus contains groups the following items,
901    in the order given, with one group for each authority that contributed to
902    the consensus, with groups sorted by authority identity digest:
904     "dir-source" SP nickname SP identity SP address SP IP SP dirport SP
905        orport NL
907         [Exactly once, at start]
909         As in the authority section of a vote.
911     "contact" SP string NL
913         [At most once.]
915         As in the authority section of a vote.
917     "vote-digest" SP digest NL
919         [Exactly once.]
921         A digest of the vote from the authority that contributed to this
922         consensus, as signed (that is, not including the signature).
923         (Hex, upper-case.)
925    Each router status entry contains the following items.  Router status
926    entries are sorted in ascending order by identity digest.
928     "r" SP nickname SP identity SP digest SP publication SP IP SP ORPort
929         SP DirPort NL
931         [At start, exactly once.]
933         "Nickname" is the OR's nickname.  "Identity" is a hash of its
934         identity key, encoded in base64, with trailing equals sign(s)
935         removed.  "Digest" is a hash of its most recent descriptor as
936         signed (that is, not including the signature), encoded in base64 as
937         "identity".  "Publication" is the
938         publication time of its most recent descriptor, in the form
939         YYYY-MM-DD HH:MM:SS, in GMT.  "IP" is its current IP address;
940         ORPort is its current OR port, "DirPort" is it's current directory
941         port, or "0" for "none".
943     "s" SP Flags NL
945         [At most once.]
947         A series of space-separated status flags, in alphabetical order.
948         Currently documented flags are:
950           "Authority" if the router is a directory authority.
951           "BadExit" if the router is believed to be useless as an exit node
952              (because its ISP censors it, because it is behind a restrictive
953              proxy, or for some similar reason).
954           "BadDirectory" if the router is believed to be useless as a
955              directory cache (because its directory port isn't working,
956              its bandwidth is always throttled, or for some similar
957              reason).
958           "Exit" if the router is useful for building general-purpose exit
959              circuits.
960           "Fast" if the router is suitable for high-bandwidth circuits.
961           "Guard" if the router is suitable for use as an entry guard.
962           "HSDir" if the router is considered a v2 hidden service directory.
963           "Named" if the router's identity-nickname mapping is canonical,
964              and this authority binds names.
965           "Stable" if the router is suitable for long-lived circuits.
966           "Running" if the router is currently usable.
967           "Valid" if the router has been 'validated'.
968           "V2Dir" if the router implements the v2 directory protocol.
969           "V3Dir" if the router implements this protocol.
971     "v" SP version NL
973         [At most once.]
975         The version of the Tor protocol that this server is running.  If
976         the value begins with "Tor" SP, the rest of the string is a Tor
977         version number, and the protocol is "The Tor protocol as supported
978         by the given version of Tor."  Otherwise, if the value begins with
979         some other string, Tor has upgraded to a more sophisticated
980         protocol versioning system, and the protocol is "a version of the
981         Tor protocol more recent than any we recognize."
983         Directory authorities SHOULD omit version strings they receive from
984         descriptors if they would cause "v" lines to be over 128 characters
985         long.
987    The signature section contains the following item, which appears
988    Exactly Once for a vote, and At Least Once for a consensus.
990     "directory-signature" SP identity SP signing-key-digest NL Signature
992         This is a signature of the status document, with the initial item
993         "network-status-version", and the signature item
994         "directory-signature", using the signing key.  (In this case, we take
995         the hash through the _space_ after directory-signature, not the
996         newline: this ensures that all authorities sign the same thing.)
997         "identity" is the hex-encoded digest of the authority identity key of
998         the signing authority, and "signing-key-digest" is the hex-encoded
999         digest of the current authority signing key of the signing authority.
1001 3.3. Deciding how to vote.
1003    (This section describes how directory authorities choose which status
1004    flags to apply to routers, as of Tor 0.2.0.0-alpha-dev. Later directory
1005    authorities MAY do things differently, so long as clients keep working
1006    well.  Clients MUST NOT depend on the exact behaviors in this section.)
1008    In the below definitions, a router is considered "active" if it is
1009    running, valid, and not hibernating.
1011    "Valid" -- a router is 'Valid' if it is running a version of Tor not
1012    known to be broken, and the directory authority has not blacklisted
1013    it as suspicious.
1015    "Named" -- Directory authority administrators may decide to support name
1016    binding.  If they do, then they must maintain a file of
1017    nickname-to-identity-key mappings, and try to keep this file consistent
1018    with other directory authorities.  If they don't, they act as clients, and
1019    report bindings made by other directory authorities (name X is bound to
1020    identity Y if at least one binding directory lists it, and no directory
1021    binds X to some other Y'.)  A router is called 'Named' if the router
1022    believes the given name should be bound to the given key.
1024         Two strategies exist on the current network for deciding on
1025         values for the Named flag.  In the original version, server
1026         operators were asked to send nickname-identity pairs to a
1027         mailing list of Naming directory authorities operators.  The
1028         operators were then supposed to add the pairs to their
1029         mapping files; in practice, they didn't get to this often.
1031         Newer Naming authorities run a script that registers routers
1032         in their mapping files once the routers have been online at
1033         least two weeks, no other router has that nickname, and no
1034         other router has wanted the nickname for a month.  If a router
1035         has not been online for six months, the router is removed.
1037    "Unnamed" -- Directory authorities that support naming should vote for a
1038    router to be 'Unnamed' if its given nickname is mapped to a different
1039    identity.
1041    "Running" -- A router is 'Running' if the authority managed to connect to
1042    it successfully within the last 30 minutes.
1044    "Stable" -- A router is 'Stable' if it is active, and either its Weighted
1045    MTBF is at least the median for known active routers or its Weighted MTBF
1046    corresponds to at least 7 days. Routers are never called Stable if they are
1047    running a version of Tor known to drop circuits stupidly.  (0.1.1.10-alpha
1048    through 0.1.1.16-rc are stupid this way.)
1050         To calculate weighted MTBF, compute the weighted mean of the lengths
1051         of all intervals when the router was observed to be up, weighting
1052         intervals by $\alpha^n$, where $n$ is the amount of time that has
1053         passed since the interval ended, and $\alpha$ is chosen so that
1054         measurements over approximately one month old no longer influence the
1055         weighted MTBF much.
1057         [XXXX what happens when we have less than 4 days of MTBF info.]
1059    "Fast" -- A router is 'Fast' if it is active, and its bandwidth is
1060    either in the top 7/8ths for known active routers or at least 100KB/s.
1062    "Guard" -- A router is a possible 'Guard' if its Weighted Fractional
1063    Uptime is at least the median for "familiar" active routers, and if
1064    its bandwidth is at least median or at least 250KB/s.
1065    If the total bandwidth of active non-BadExit Exit servers is less
1066    than one third of the total bandwidth of all active servers, no Exit is
1067    listed as a Guard.
1069         To calculate weighted fractional uptime, compute the fraction
1070         of time that the router is up in any given day, weighting so that
1071         downtime and uptime in the past counts less.
1073         A node is 'familiar' if 1/8 of all active nodes have appeared more
1074         recently than it, OR it has been around for a few weeks.
1076    "Authority" -- A router is called an 'Authority' if the authority
1077    generating the network-status document believes it is an authority.
1079    "V2Dir" -- A router supports the v2 directory protocol if it has an open
1080    directory port, and it is running a version of the directory protocol that
1081    supports the functionality clients need.  (Currently, this is
1082    0.1.1.9-alpha or later.)
1084    "V3Dir" -- A router supports the v3 directory protocol if it has an open
1085    directory port, and it is running a version of the directory protocol that
1086    supports the functionality clients need.  (Currently, this is
1087    0.2.0.?????-alpha or later.)
1089    "HSDir" -- A router is a v2 hidden service directory if it stores and
1090    serves v2 hidden service descriptors and the authority managed to connect
1091    to it successfully within the last 24 hours.
1093    Directory server administrators may label some servers or IPs as
1094    blacklisted, and elect not to include them in their network-status lists.
1096    Authorities SHOULD 'disable' any servers in excess of 3 on any single IP.
1097    When there are more than 3 to choose from, authorities should first prefer
1098    authorities to non-authorities, then prefer Running to non-Running, and
1099    then prefer high-bandwidth to low-bandwidth.  To 'disable' a server, the
1100    authority *should* advertise it without the Running or Valid flag.
1102    Thus, the network-status vote includes all non-blacklisted,
1103    non-expired, non-superseded descriptors.
1105 3.4. Computing a consensus from a set of votes
1107    Given a set of votes, authorities compute the contents of the consensus
1108    document as follows:
1110      The "valid-after", "valid-until", and "fresh-until" times are taken as
1111      the median of the respective values from all the votes.
1113      The times in the "voting-delay" line are taken as the median of the
1114      VoteSeconds and DistSeconds times in the votes.
1116      Known-flags is the union of all flags known by any voter.
1118     "client-versions" and "server-versions" are sorted in ascending
1119      order; A version is recommended in the consensus if it is recommended
1120      by more than half of the voting authorities that included a
1121      client-versions or server-versions lines in their votes.
1123      The authority item groups (dir-source, contact, fingerprint,
1124      vote-digest) are taken from the votes of the voting
1125      authorities. These groups are sorted by the digests of the
1126      authorities identity keys, in ascending order.
1128      A router status entry:
1129         * is included in the result if some router status entry with the same
1130           identity is included by more than half of the authorities (total
1131           authorities, not just those whose votes we have).
1133         * For any given identity, we include at most one router status entry.
1135         * A router entry has a flag set if that is included by more than half
1136           of the authorities who care about that flag.
1138         * Two router entries are "the same" if they have the same
1139           <descriptor digest, published time, nickname, IP, ports> tuple.
1140           We choose the tuple for a given router as whichever tuple appears
1141           for that router in the most votes.  We break ties in favor of
1142           the more recently published.
1144         * The Named flag appears if it is included for this routerstatus by
1145           _any_ authority, and if all authorities that list it list the same
1146           nickname. However, if consensus-method 2 or later is in use, and
1147           any authority calls this identity/nickname pair Unnamed, then
1148           this routerstatus does not get the Named flag.
1150         * If consensus-method 2 or later is in use, the Unnamed flag is
1151           set for a routerstatus if any authorities have voted for a different
1152           identities to be Named with that nickname, or if any authority
1153           lists that nickname/ID pair as Unnamed.
1155           (With consensus-method 1, Unnamed is set like any other flag.)
1157         * The version is given as whichever version is listed by the most
1158           voters, with ties decided in favor of more recent versions.
1160      The signatures at the end of a consensus document are sorted in
1161      ascending order by identity digest.
1163    All ties in computing medians are broken in favor of the smaller or
1164    earlier item.
1166 3.4.1. Forward compatibility
1168    Future versions of Tor will need to include new information in the
1169    consensus documents, but it is important that all authorities (or at least
1170    half) generate and sign the same signed consensus.
1172    To achieve this, authorities list in their votes their supported methods
1173    for generating consensuses from votes.  Later methods will be assigned
1174    higher numbers.  Currently recognized methods:
1175      "1" -- The first implemented version.
1176      "2" -- Added support for the Unnamed flag.
1178    Before generating a consensus, an authority must decide which consensus
1179    method to use.  To do this, it looks for the highest version number
1180    supported by more than 2/3 of the authorities voting.  If it supports this
1181    method, then it uses it.  Otherwise, it falls back to method 1.
1183    (The consensuses generated by new methods must be parsable by
1184    implementations that only understand the old methods, and must not cause
1185    those implementations to compromise their anonymity.  This is a means for
1186    making changes in the contents of consensus; not for making
1187    backward-incompatible changes in their format.)
1189 3.5. Detached signatures
1191    Assuming full connectivity, every authority should compute and sign the
1192    same consensus directory in each period.  Therefore, it isn't necessary to
1193    download the consensus computed by each authority; instead, the
1194    authorities only push/fetch each others' signatures.  A "detached
1195    signature" document contains items as follows:
1197     "consensus-digest" SP Digest NL
1199         [At start, at most once.]
1201         The digest of the consensus being signed.
1203     "valid-after" SP YYYY-MM-DD SP HH:MM:SS NL
1204     "fresh-until" SP YYYY-MM-DD SP HH:MM:SS NL
1205     "valid-until" SP YYYY-MM-DD SP HH:MM:SS NL
1207         [As in the consensus]
1209     "directory-signature"
1211         [As in the consensus; the signature object is the same as in the
1212         consensus document.]
1215 4. Directory server operation
1217    All directory authorities and directory caches ("directory servers")
1218    implement this section, except as noted.
1220 4.1. Accepting uploads (authorities only)
1222    When a router posts a signed descriptor to a directory authority, the
1223    authority first checks whether it is well-formed and correctly
1224    self-signed.  If it is, the authority next verifies that the nickname
1225    in question is not already assigned to a router with a different
1226    public key.
1227    Finally, the authority MAY check that the router is not blacklisted
1228    because of its key, IP, or another reason.
1230    If the descriptor passes these tests, and the authority does not already
1231    have a descriptor for a router with this public key, it accepts the
1232    descriptor and remembers it.
1234    If the authority _does_ have a descriptor with the same public key, the
1235    newly uploaded descriptor is remembered if its publication time is more
1236    recent than the most recent old descriptor for that router, and either:
1237       - There are non-cosmetic differences between the old descriptor and the
1238         new one.
1239       - Enough time has passed between the descriptors' publication times.
1240         (Currently, 12 hours.)
1242    Differences between router descriptors are "non-cosmetic" if they would be
1243    sufficient to force an upload as described in section 2 above.
1245    Note that the "cosmetic difference" test only applies to uploaded
1246    descriptors, not to descriptors that the authority downloads from other
1247    authorities.
1249    When a router posts a signed extra-info document to a directory authority,
1250    the authority again checks it for well-formedness and correct signature,
1251    and checks that its matches the extra-info-digest in some router
1252    descriptor that it believes is currently useful.  If so, it accepts it and
1253    stores it and serves it as requested.  If not, it drops it.
1255 4.2. Voting (authorities only)
1257    Authorities divide time into Intervals.  Authority administrators SHOULD
1258    try to all pick the same interval length, and SHOULD pick intervals that
1259    are commonly used divisions of time (e.g., 5 minutes, 15 minutes, 30
1260    minutes, 60 minutes, 90 minutes).  Voting intervals SHOULD be chosen to
1261    divide evenly into a 24-hour day.
1263    Authorities SHOULD act according to interval and delays in the
1264    latest consensus.  Lacking a latest consensus, they SHOULD default to a
1265    30-minute Interval, a 5 minute VotingDelay, and a 5 minute DistDelay.
1267    Authorities MUST take pains to ensure that their clocks remain accurate
1268    within a few seconds.  (Running NTP is usually sufficient.)
1270    The first voting period of each day begins at 00:00 (midnight) GMT.  If
1271    the last period of the day would be truncated by one-half or more, it is
1272    merged with the second-to-last period.
1274    An authority SHOULD publish its vote immediately at the start of each voting
1275    period (minus VoteSeconds+DistSeconds).  It does this by making it
1276    available at
1277      http://<hostname>/tor/status-vote/next/authority.z
1278    and sending it in an HTTP POST request to each other authority at the URL
1279      http://<hostname>/tor/post/vote
1281    If, at the start of the voting period, minus DistSeconds, an authority
1282    does not have a current statement from another authority, the first
1283    authority downloads the other's statement.
1285    Once an authority has a vote from another authority, it makes it available
1286    at
1287       http://<hostname>/tor/status-vote/next/<fp>.z
1288    where <fp> is the fingerprint of the other authority's identity key.
1289    And at
1290       http://<hostname>/tor/status-vote/next/d/<d>.z
1291    where <d> is the digest of the vote document.
1293    The consensus status, along with as many signatures as the server
1294    currently knows, should be available at
1295       http://<hostname>/tor/status-vote/next/consensus.z
1296    All of the detached signatures it knows for consensus status should be
1297    available at:
1298       http://<hostname>/tor/status-vote/next/consensus-signatures.z
1300    Once there are enough signatures, or once the voting period starts,
1301    these documents are available at
1302       http://<hostname>/tor/status-vote/current/consensus.z
1303    and
1304       http://<hostname>/tor/status-vote/current/consensus-signatures.z
1305    [XXX current/consensus-signatures is not currently implemented, as it
1306     is not used in the voting protocol.]
1308    The other vote documents are analogously made available under
1309      http://<hostname>/tor/status-vote/current/authority.z
1310      http://<hostname>/tor/status-vote/current/<fp>.z
1311      http://<hostname>/tor/status-vote/current/d/<d>.z
1312    once the consensus is complete.
1314    Once an authority has computed and signed a consensus network status, it
1315    should send its detached signature to each other authority in an HTTP POST
1316    request to the URL:
1317       http://<hostname>/tor/post/consensus-signature
1319    [XXX Note why we support push-and-then-pull.]
1321    [XXX possible future features include support for downloading old
1322     consensuses.]
1324 4.3. Downloading consensus status documents (caches only)
1326    All directory servers (authorities and caches) try to keep a recent
1327    network-status consensus document to serve to clients.  A cache ALWAYS
1328    downloads a network-status consensus if any of the following are true:
1329      - The cache has no consensus document.
1330      - The cache's consensus document is no longer valid.
1331    Otherwise, the cache downloads a new consensus document at a randomly
1332    chosen time after its current consensus stops being fresh.  (This time is
1333    chosen at random to avoid swarming the authorities at the start of each
1334    period.)
1336 4.4. Downloading and storing router descriptors (authorities and caches)
1338    Periodically (currently, every 10 seconds), directory servers check
1339    whether there are any specific descriptors that they do not have and that
1340    they are not currently trying to download.  Caches identify these
1341    descriptors by hash in the recent network-status consensus documents;
1342    authorities identify them by hash in vote (if publication date is more
1343    recent than the descriptor we currently have).
1345  [XXXX need a way to fetch descriptors ahead of the vote?  v2 status docs can
1346  do that for now.]
1348    If so, the directory server launches requests to the authorities for these
1349    descriptors, such that each authority is only asked for descriptors listed
1350    in its most recent vote (if the requester is an authority) or in the
1351    consensus (if the requester is a cache).  If we're an authority, and more
1352    than one authority lists the descriptor, we choose which to ask at random.
1354    If one of these downloads fails, we do not try to download that descriptor
1355    from the authority that failed to serve it again unless we receive a newer
1356    network-status (consensus or vote) from that authority that lists the same
1357    descriptor.
1359    Directory servers must potentially cache multiple descriptors for each
1360    router. Servers must not discard any descriptor listed by any recent
1361    consensus.  If there is enough space to store additional descriptors,
1362    servers SHOULD try to hold those which clients are likely to download the
1363    most.  (Currently, this is judged based on the interval for which each
1364    descriptor seemed newest.)
1365 [XXXX define recent]
1367    Authorities SHOULD NOT download descriptors for routers that they would
1368    immediately reject for reasons listed in 3.1.
1370 4.5. Downloading and storing extra-info documents
1372    All authorities, and any cache that chooses to cache extra-info documents,
1373    and any client that uses extra-info documents, should implement this
1374    section.
1376    Note that generally, clients don't need extra-info documents.
1378    Periodically, the Tor instance checks whether it is missing any extra-info
1379    documents: in other words, if it has any router descriptors with an
1380    extra-info-digest field that does not match any of the extra-info
1381    documents currently held.  If so, it downloads whatever extra-info
1382    documents are missing.  Caches download from authorities; non-caches try
1383    to download from caches.  We follow the same splitting and back-off rules
1384    as in 4.4 (if a cache) or 5.3 (if a client).
1386 4.6. General-use HTTP URLs
1388    "Fingerprints" in these URLs are base-16-encoded SHA1 hashes.
1390    The most recent v3 consensus should be available at:
1391       http://<hostname>/tor/status-vote/current/consensus.z
1393    A concatenated set of all the current key certificates should be available
1394    at:
1395       http://<hostname>/tor/keys/all.z
1397    The key certificate for this server (if it is an authority) should be
1398    available at:
1399       http://<hostname>/tor/keys/authority.z
1401    The key certificate for an authority whose authority identity fingerprint
1402    is <F> should be available at:
1403       http://<hostname>/tor/keys/fp/<F>.z
1405    The key certificate whose signing key fingerprint is <F> should be
1406    available at:
1407       http://<hostname>/tor/keys/sk/<F>.z
1408    [XXX020 cross-certify?]
1410    The most recent descriptor for a server whose identity key has a
1411    fingerprint of <F> should be available at:
1412       http://<hostname>/tor/server/fp/<F>.z
1414    The most recent descriptors for servers with identity fingerprints
1415    <F1>,<F2>,<F3> should be available at:
1416       http://<hostname>/tor/server/fp/<F1>+<F2>+<F3>.z
1418    (NOTE: Implementations SHOULD NOT download descriptors by identity key
1419    fingerprint. This allows a corrupted server (in collusion with a cache) to
1420    provide a unique descriptor to a client, and thereby partition that client
1421    from the rest of the network.)
1423    The server descriptor with (descriptor) digest <D> (in hex) should be
1424    available at:
1425       http://<hostname>/tor/server/d/<D>.z
1427    The most recent descriptors with digests <D1>,<D2>,<D3> should be
1428    available at:
1429       http://<hostname>/tor/server/d/<D1>+<D2>+<D3>.z
1431    The most recent descriptor for this server should be at:
1432       http://<hostname>/tor/server/authority.z
1433     [Nothing in the Tor protocol uses this resource yet, but it is useful
1434      for debugging purposes. Also, the official Tor implementations
1435      (starting at 0.1.1.x) use this resource to test whether a server's
1436      own DirPort is reachable.]
1438    A concatenated set of the most recent descriptors for all known servers
1439    should be available at:
1440       http://<hostname>/tor/server/all.z
1442    Extra-info documents are available at the URLS
1443       http://<hostname>/tor/extra/d/...
1444       http://<hostname>/tor/extra/fp/...
1445       http://<hostname>/tor/extra/all[.z]
1446       http://<hostname>/tor/extra/authority[.z]
1447          (As for /tor/server/ URLs: supports fetching extra-info
1448          documents by their digest, by the fingerprint of their servers,
1449          or all at once. When serving by fingerprint, we serve the
1450          extra-info that corresponds to the descriptor we would serve by
1451          that fingerprint. Only directory authorities of version
1452          0.2.0.1-alpha or later are guaranteed to support the first
1453          three classes of URLs.  Caches may support them, and MUST
1454          support them if they have advertised "caches-extra-info".)
1456    For debugging, directories SHOULD expose non-compressed objects at URLs like
1457    the above, but without the final ".z".
1458    Clients MUST handle compressed concatenated information in two forms:
1459      - A concatenated list of zlib-compressed objects.
1460      - A zlib-compressed concatenated list of objects.
1461    Directory servers MAY generate either format: the former requires less
1462    CPU, but the latter requires less bandwidth.
1464    Clients SHOULD use upper case letters (A-F) when base16-encoding
1465    fingerprints.  Servers MUST accept both upper and lower case fingerprints
1466    in requests.
1468 5. Client operation: downloading information
1470    Every Tor that is not a directory server (that is, those that do
1471    not have a DirPort set) implements this section.
1473 5.1. Downloading network-status documents
1475    Each client maintains a list of directory authorities.  Insofar as
1476    possible, clients SHOULD all use the same list.
1478    Clients try to have a live consensus network-status document at all times.
1479    A network-status document is "live" if the time in its valid-until field
1480    has not passed.
1482    If a client is missing a live network-status document, it tries to fetch
1483    it from a directory cache (or from an authority if it knows no caches).
1484    On failure, the client waits briefly, then tries that network-status
1485    document again from another cache.  The client does not build circuits
1486    until it has a live network-status consensus document, and it has
1487    descriptors for more than 1/4 of the routers that it believes are running.
1489    (Note: clients can and should pick caches based on the network-status
1490    information they have: once they have first fetched network-status info
1491    from an authority, they should not need to go to the authority directly
1492    again.)
1495 5.2. Downloading and storing router descriptors
1497    Clients try to have the best descriptor for each router.  A descriptor is
1498    "best" if:
1499       * It is listed in the consensus network-status document.
1501    Periodically (currently every 10 seconds) clients check whether there are
1502    any "downloadable" descriptors.  A descriptor is downloadable if:
1503       - It is the "best" descriptor for some router.
1504       - The descriptor was published at least 10 minutes in the past.
1505         (This prevents clients from trying to fetch descriptors that the
1506         mirrors have probably not yet retrieved and cached.)
1507       - The client does not currently have it.
1508       - The client is not currently trying to download it.
1509       - The client would not discard it immediately upon receiving it.
1510       - The client thinks it is running and valid (see 6.1 below).
1512    If at least 16 known routers have downloadable descriptors, or if
1513    enough time (currently 10 minutes) has passed since the last time the
1514    client tried to download descriptors, it launches requests for all
1515    downloadable descriptors, as described in 5.3 below.
1517    When a descriptor download fails, the client notes it, and does not
1518    consider the descriptor downloadable again until a certain amount of time
1519    has passed. (Currently 0 seconds for the first failure, 60 seconds for the
1520    second, 5 minutes for the third, 10 minutes for the fourth, and 1 day
1521    thereafter.)  Periodically (currently once an hour) clients reset the
1522    failure count.
1524    Clients retain the most recent descriptor they have downloaded for each
1525    router so long as it is not too old (currently, 48 hours), OR so long as
1526    no better descriptor has been downloaded for the same router.
1528    [Versions of Tor before 0.1.2.3-alpha would discard descriptors simply for
1529    being published too far in the past.]  [The code seems to discard
1530    descriptors in all cases after they're 5 days old. True? -RD]
1532 5.3. Managing downloads
1534    When a client has no consensus network-status document, it downloads it
1535    from a randomly chosen authority.  In all other cases, the client
1536    downloads from caches randomly chosen from among those believed to be V2
1537    directory servers.  (This information comes from the network-status
1538    documents; see 6 below.)
1540    When downloading multiple router descriptors, the client chooses multiple
1541    mirrors so that:
1542      - At least 3 different mirrors are used, except when this would result
1543        in more than one request for under 4 descriptors.
1544      - No more than 128 descriptors are requested from a single mirror.
1545      - Otherwise, as few mirrors as possible are used.
1546    After choosing mirrors, the client divides the descriptors among them
1547    randomly.
1549    After receiving any response client MUST discard any network-status
1550    documents and descriptors that it did not request.
1552 6. Using directory information
1554    Everyone besides directory authorities uses the approaches in this section
1555    to decide which servers to use and what their keys are likely to be.
1556    (Directory authorities just believe their own opinions, as in 3.1 above.)
1558 6.1. Choosing routers for circuits.
1560    Circuits SHOULD NOT be built until the client has enough directory
1561    information: a live consensus network status [XXXX fallback?]  and
1562    descriptors for at least 1/4 of the servers believed to be running.
1564    A server is "listed" if it is included by the consensus network-status
1565    document.  Clients SHOULD NOT use unlisted servers.
1567    These flags are used as follows:
1569      - Clients SHOULD NOT use non-'Valid' or non-'Running' routers unless
1570        requested to do so.
1572      - Clients SHOULD NOT use non-'Fast' routers for any purpose other than
1573        very-low-bandwidth circuits (such as introduction circuits).
1575      - Clients SHOULD NOT use non-'Stable' routers for circuits that are
1576        likely to need to be open for a very long time (such as those used for
1577        IRC or SSH connections).
1579      - Clients SHOULD NOT choose non-'Guard' nodes when picking entry guard
1580        nodes.
1582      - Clients SHOULD NOT download directory information from non-'V2Dir'
1583        caches.
1585    See the "path-spec.txt" document for more details.
1587 6.2. Managing naming
1589    In order to provide human-memorable names for individual server
1590    identities, some directory servers bind names to IDs.  Clients handle
1591    names in two ways:
1593    When a client encounters a name it has not mapped before:
1595       If the consensus lists any router with that name as "Named", or if
1596       consensus-method 2 or later is in use and the consensus lists any
1597       router with that name as having the "Unnamed" flag, then the name is
1598       bound.  (It's bound to the ID listed in the entry with the Named,
1599       or to an unknown ID if no name is found.)
1601    When the user refers to a bound name, the implementation SHOULD provide
1602    only the router with ID bound to that name, and no other router, even
1603    if the router with the right ID can't be found.
1605    When a user tries to refer to a non-bound name, the implementation SHOULD
1606    warn the user. After warning the user, the implementation MAY use any
1607    router that advertises the name.
1609    Not every router needs a nickname.  When a router doesn't configure a
1610    nickname, it publishes with the default nickname "Unnamed".  Authorities
1611    SHOULD NOT ever mark a router with this nickname as Named; client software
1612    SHOULD NOT ever use a router in response to a user request for a router
1613    called "Unnamed".
1615 6.3. Software versions
1617    An implementation of Tor SHOULD warn when it has fetched a consensus
1618    network-status, and it is running a software version not listed.
1620 6.4. Warning about a router's status.
1622    If a router tries to publish its descriptor to a Naming authority
1623    that has its nickname mapped to another key, the router SHOULD
1624    warn the operator that it is either using the wrong key or is using
1625    an already claimed nickname.
1627    If a router has fetched a consensus document,, and the
1628    authorities do not publish a binding for the router's nickname, the
1629    router MAY remind the operator that the chosen nickname is not
1630    bound to this key at the authorities, and suggest contacting the
1631    authority operators.
1633    ...
1635 6.5. Router protocol versions
1637    A client should believe that a router supports a given feature if that
1638    feature is supported by the router or protocol versions in more than half
1639    of the live networkstatuses' "v" entries for that router.  In other words,
1640    if the "v" entries for some router are:
1641        v Tor 0.0.8pre1                (from authority 1)
1642        v Tor 0.1.2.11                 (from authority 2)
1643        v FutureProtocolDescription 99 (from authority 3)
1644    then the client should believe that the router supports any feature
1645    supported by 0.1.2.11.
1647    This is currently equivalent to believing the median declared version for
1648    a router in all live networkstatuses.
1650 7. Standards compliance
1652    All clients and servers MUST support HTTP 1.0.  Clients and servers MAY
1653    support later versions of HTTP as well.
1655 7.1. HTTP headers
1657   Servers MAY set the Content-Length: header.  Servers SHOULD set
1658   Content-Encoding to "deflate" or "identity".
1660   Servers MAY include an X-Your-Address-Is: header, whose value is the
1661   apparent IP address of the client connecting to them (as a dotted quad).
1662   For directory connections tunneled over a BEGIN_DIR stream, servers SHOULD
1663   report the IP from which the circuit carrying the BEGIN_DIR stream reached
1664   them.  [Servers before version 0.1.2.5-alpha reported 127.0.0.1 for all
1665   BEGIN_DIR-tunneled connections.]
1667   Servers SHOULD disable caching of multiple network statuses or multiple
1668   router descriptors.  Servers MAY enable caching of single descriptors,
1669   single network statuses, the list of all router descriptors, a v1
1670   directory, or a v1 running routers document.  XXX mention times.
1672 7.2. HTTP status codes
1674   Tor delivers the following status codes.  Some were chosen without much
1675   thought; other code SHOULD NOT rely on specific status codes yet.
1677   200 -- the operation completed successfully
1678       -- the user requested statuses or serverdescs, and none of the ones we
1679          requested were found (0.2.0.4-alpha and earlier).
1681   304 -- the client specified an if-modified-since time, and none of the
1682          requested resources have changed since that time.
1684   400 -- the request is malformed, or
1685       -- the URL is for a malformed variation of one of the URLs we support,
1686           or
1687       -- the client tried to post to a non-authority, or
1688       -- the authority rejected a malformed posted document, or
1690   404 -- the requested document was not found.
1691       -- the user requested statuses or serverdescs, and none of the ones we
1692          requested were found (0.2.0.5-alpha and later).
1694   503 -- we are declining the request in order to save bandwidth
1695       -- user requested some items that we ordinarily generate or store,
1696          but we do not have any available.
1698 9. Backward compatibility and migration plans
1700   Until Tor versions before 0.1.1.x are completely obsolete, directory
1701   authorities should generate, and mirrors should download and cache, v1
1702   directories and running-routers lists, and allow old clients to download
1703   them.  These documents and the rules for retrieving, serving, and caching
1704   them are described in dir-spec-v1.txt.
1706   Until Tor versions before 0.2.0.x are completely obsolete, directory
1707   authorities should generate, mirrors should download and cache, v2
1708   network-status documents, and allow old clients to download them.
1709   Additionally, all directory servers and caches should download, store, and
1710   serve any router descriptor that is required because of v2 network-status
1711   documents. These documents and the rules for retrieving, serving, and
1712   caching them are described in dir-spec-v1.txt.
1714 A. Consensus-negotiation timeline.
1717    Period begins: this is the Published time.
1718      Everybody sends votes
1719    Reconciliation: everybody tries to fetch missing votes.
1720      consensus may exist at this point.
1721    End of voting period:
1722      everyone swaps signatures.
1723    Now it's okay for caches to download
1724      Now it's okay for clients to download.
1726    Valid-after/valid-until switchover