note a bug in directories_have_accepted_server_descriptor() pointed
[tor.git] / doc / spec / dir-spec-v2.txt
blobd49420007a907a175bc520ffe3f4eb6b80f006ed
1 $Id$
3                       Tor directory protocol, version 2
5 0. Scope and preliminaries
7    This directory protocol is used by Tor version 0.1.1.x and 0.1.2.x.  See
8    dir-spec-v1.txt for information on earlier versions, and dir-spec.txt
9    for information on later versions.
11 0.1. Goals and motivation
13    There were several problems with the way Tor handles directory information
14    in version 0.1.0.x and earlier.  Here are the problems we try to fix with
15    this new design, already implemented in 0.1.1.x:
16       1. Directories were very large and use up a lot of bandwidth: clients
17          downloaded descriptors for all router several times an hour.
18       2. Every directory authority was a trust bottleneck: if a single
19          directory authority lied, it could make clients believe for a time an
20          arbitrarily distorted view of the Tor network.
21       3. Our current "verified server" system is kind of nonsensical.
23       4. Getting more directory authorities would add more points of failure
24          and worsen possible partitioning attacks.
26    There are two problems that remain unaddressed by this design.
27       5. Requiring every client to know about every router won't scale.
28       6. Requiring every directory cache to know every router won't scale.
30    We attempt to fix 1-4 here, and to build a solution that will work when we
31    figure out an answer for 5.  We haven't thought at all about what to do
32    about 6.
34 1. Outline
36    There is a small set (say, around 10) of semi-trusted directory
37    authorities.  A default list of authorities is shipped with the Tor
38    software. Users can change this list, but are encouraged not to do so, in
39    order to avoid partitioning attacks.
41    Routers periodically upload signed "descriptors" to the directory
42    authorities describing their keys, capabilities, and other information.
43    Routers may act as directory mirrors (also called "caches"), to reduce
44    load on the directory authorities.  They announce this in their
45    descriptors.
47    Each directory authority periodically generates and signs a compact
48    "network status" document that lists that authority's view of the current
49    descriptors and status for known routers, but which does not include the
50    descriptors themselves.
52    Directory mirrors download, cache, and re-serve network-status documents
53    to clients.
55    Clients, directory mirrors, and directory authorities all use
56    network-status documents to find out when their list of routers is
57    out-of-date.  If it is, they download any missing router descriptors.
58    Clients download missing descriptors from mirrors; mirrors and authorities
59    download from authorities.  Descriptors are downloaded by the hash of the
60    descriptor, not by the server's identity key: this prevents servers from
61    attacking clients by giving them descriptors nobody else uses.
63    All directory information is uploaded and downloaded with HTTP.
65    Coordination among directory authorities is done client-side: clients
66    compute a vote-like algorithm among the network-status documents they
67    have, and base their decisions on the result.
69 1.1. What's different from 0.1.0.x?
71    Clients used to download a signed concatenated set of router descriptors
72    (called a "directory") from directory mirrors, regardless of which
73    descriptors had changed.
75    Between downloading directories, clients would download "network-status"
76    documents that would list which servers were supposed to running.
78    Clients would always believe the most recently published network-status
79    document they were served.
81    Routers used to upload fresh descriptors all the time, whether their keys
82    and other information had changed or not.
84 1.2. Document meta-format
86   Router descriptors, directories, and running-routers documents all obey the
87   following lightweight extensible information format.
89   The highest level object is a Document, which consists of one or more
90   Items.  Every Item begins with a KeywordLine, followed by one or more
91   Objects. A KeywordLine begins with a Keyword, optionally followed by
92   whitespace and more non-newline characters, and ends with a newline.  A
93   Keyword is a sequence of one or more characters in the set [A-Za-z0-9-].
94   An Object is a block of encoded data in pseudo-Open-PGP-style
95   armor. (cf. RFC 2440)
97   More formally:
99     Document ::= (Item | NL)+
100     Item ::= KeywordLine Object*
101     KeywordLine ::= Keyword NL | Keyword WS ArgumentsChar+ NL
102     Keyword = KeywordChar+
103     KeywordChar ::= 'A' ... 'Z' | 'a' ... 'z' | '0' ... '9' | '-'
104     ArgumentChar ::= any printing ASCII character except NL.
105     WS = (SP | TAB)+
106     Object ::= BeginLine Base-64-encoded-data EndLine
107     BeginLine ::= "-----BEGIN " Keyword "-----" NL
108     EndLine ::= "-----END " Keyword "-----" NL
110     The BeginLine and EndLine of an Object must use the same keyword.
112   When interpreting a Document, software MUST ignore any KeywordLine that
113   starts with a keyword it doesn't recognize; future implementations MUST NOT
114   require current clients to understand any KeywordLine not currently
115   described.
117   The "opt" keyword was used until Tor 0.1.2.5-alpha for non-critical future
118   extensions.  All implementations MUST ignore any item of the form "opt
119   keyword ....." when they would not recognize "keyword ....."; and MUST
120   treat "opt keyword ....."  as synonymous with "keyword ......" when keyword
121   is recognized.
123   Implementations before 0.1.2.5-alpha rejected any document with a
124   KeywordLine that started with a keyword that they didn't recognize.
125   Implementations MUST prefix items not recognized by older versions of Tor
126   with an "opt" until those versions of Tor are obsolete.
128   Other implementations that want to extend Tor's directory format MAY
129   introduce their own items.  The keywords for extension items SHOULD start
130   with the characters "x-" or "X-", to guarantee that they will not conflict
131   with keywords used by future versions of Tor.
133 2. Router operation
135    ORs SHOULD generate a new router descriptor whenever any of the
136    following events have occurred:
138       - A period of time (18 hrs by default) has passed since the last
139         time a descriptor was generated.
141       - A descriptor field other than bandwidth or uptime has changed.
143       - Bandwidth has changed by more than +/- 50% from the last time a
144         descriptor was generated, and at least a given interval of time
145         (20 mins by default) has passed since then.
147       - Its uptime has been reset (by restarting).
149    After generating a descriptor, ORs upload it to every directory
150    authority they know, by posting it to the URL
152       http://<hostname:port>/tor/
154 2.1. Router descriptor format
156    Every router descriptor MUST start with a "router" Item; MUST end with a
157    "router-signature" Item and an extra NL; and MUST contain exactly one
158    instance of each of the following Items: "published" "onion-key"
159    "signing-key" "bandwidth". 
161    A router descriptor MAY have zero or one of each of the following Items,
162    but MUST NOT have more than one: "contact", "uptime", "fingerprint",
163    "hibernating", "read-history", "write-history", "eventdns", "platform",
164    "family".
166    Additionally, a router descriptor MAY contain any number of "accept",
167    "reject", and "opt" Items.  Other than "router" and "router-signature",
168    the items may appear in any order.
170    The items' formats are as follows:
171     "router" nickname address ORPort SocksPort DirPort
173        Indicates the beginning of a router descriptor.  "address" must be an
174        IPv4 address in dotted-quad format. The last three numbers indicate
175        the TCP ports at which this OR exposes functionality. ORPort is a port
176        at which this OR accepts TLS connections for the main OR protocol;
177        SocksPort is deprecated and should always be 0; and DirPort is the
178        port at which this OR accepts directory-related HTTP connections.  If
179        any port is not supported, the value 0 is given instead of a port
180        number.
182     "bandwidth" bandwidth-avg bandwidth-burst bandwidth-observed
184        Estimated bandwidth for this router, in bytes per second.  The
185        "average" bandwidth is the volume per second that the OR is willing to
186        sustain over long periods; the "burst" bandwidth is the volume that
187        the OR is willing to sustain in very short intervals.  The "observed"
188        value is an estimate of the capacity this server can handle.  The
189        server remembers the max bandwidth sustained output over any ten
190        second period in the past day, and another sustained input.  The
191        "observed" value is the lesser of these two numbers.
193     "platform" string
195        A human-readable string describing the system on which this OR is
196        running.  This MAY include the operating system, and SHOULD include
197        the name and version of the software implementing the Tor protocol.
199     "published" YYYY-MM-DD HH:MM:SS
201        The time, in GMT, when this descriptor was generated.
203     "fingerprint"
205        A fingerprint (a HASH_LEN-byte of asn1 encoded public key, encoded in
206        hex, with a single space after every 4 characters) for this router's
207        identity key. A descriptor is considered invalid (and MUST be
208        rejected) if the fingerprint line does not match the public key.
210        [We didn't start parsing this line until Tor 0.1.0.6-rc; it should
211         be marked with "opt" until earlier versions of Tor are obsolete.]
213     "hibernating" 0|1
215        If the value is 1, then the Tor server was hibernating when the
216        descriptor was published, and shouldn't be used to build circuits.
218        [We didn't start parsing this line until Tor 0.1.0.6-rc; it should be
219         marked with "opt" until earlier versions of Tor are obsolete.]
221     "uptime"
223        The number of seconds that this OR process has been running.
225     "onion-key" NL a public key in PEM format
227        This key is used to encrypt EXTEND cells for this OR.  The key MUST be
228        accepted for at least 1 week after any new key is published in a
229        subsequent descriptor.
231     "signing-key" NL a public key in PEM format
233        The OR's long-term identity key.
235     "accept" exitpattern
236     "reject" exitpattern
238        These lines describe the rules that an OR follows when
239        deciding whether to allow a new stream to a given address.  The
240        'exitpattern' syntax is described below.  The rules are considered in
241        order; if no rule matches, the address will be accepted.  For clarity,
242        the last such entry SHOULD be accept *:* or reject *:*.
244     "router-signature" NL Signature NL
246        The "SIGNATURE" object contains a signature of the PKCS1-padded
247        hash of the entire router descriptor, taken from the beginning of the
248        "router" line, through the newline after the "router-signature" line.
249        The router descriptor is invalid unless the signature is performed
250        with the router's identity key.
252     "contact" info NL
254         Describes a way to contact the server's administrator, preferably
255         including an email address and a PGP key fingerprint.
257     "family" names NL
259         'Names' is a space-separated list of server nicknames or
260         hexdigests. If two ORs list one another in their "family" entries,
261         then OPs should treat them as a single OR for the purpose of path
262         selection.
264         For example, if node A's descriptor contains "family B", and node B's
265         descriptor contains "family A", then node A and node B should never
266         be used on the same circuit.
268     "read-history" YYYY-MM-DD HH:MM:SS (NSEC s) NUM,NUM,NUM,NUM,NUM... NL
269     "write-history" YYYY-MM-DD HH:MM:SS (NSEC s) NUM,NUM,NUM,NUM,NUM... NL
271         Declare how much bandwidth the OR has used recently. Usage is divided
272         into intervals of NSEC seconds.  The YYYY-MM-DD HH:MM:SS field
273         defines the end of the most recent interval.  The numbers are the
274         number of bytes used in the most recent intervals, ordered from
275         oldest to newest.
277         [We didn't start parsing these lines until Tor 0.1.0.6-rc; they should
278          be marked with "opt" until earlier versions of Tor are obsolete.]
280     "eventdns" bool NL
282         Declare whether this version of Tor is using the newer enhanced
283         dns logic.  Versions of Tor without eventdns SHOULD NOT be used for
284         reverse hostname lookups.
286         [All versions of Tor before 0.1.2.2-alpha should be assumed to have
287          this option set to 0 if it is not present.  All Tor versions at
288          0.1.2.2-alpha or later should be assumed to have this option set to
289          1 if it is not present.  Until 0.1.2.1-alpha-dev, this option was
290          not generated, even when eventdns was in use.  Versions of Tor
291          before 0.1.2.1-alpha-dev did not parse this option, so it should be
292          marked "opt".  With 0.2.0.1-alpha, the old 'dnsworker' logic has
293          been removed, rendering this option of historical interest only.]
295 2.2. Nonterminals in router descriptors
297    nickname ::= between 1 and 19 alphanumeric characters, case-insensitive.
298    hexdigest ::= a '$', followed by 20 hexadecimal characters.
299       [Represents a server by the digest of its identity key.]
301    exitpattern ::= addrspec ":" portspec
302    portspec ::= "*" | port | port "-" port
303    port ::= an integer between 1 and 65535, inclusive.
304       [Some implementations incorrectly generate ports with value 0.
305        Implementations SHOULD accept this, and SHOULD NOT generate it.]
307    addrspec ::= "*" | ip4spec | ip6spec
308    ipv4spec ::= ip4 | ip4 "/" num_ip4_bits | ip4 "/" ip4mask
309    ip4 ::= an IPv4 address in dotted-quad format
310    ip4mask ::= an IPv4 mask in dotted-quad format
311    num_ip4_bits ::= an integer between 0 and 32
312    ip6spec ::= ip6 | ip6 "/" num_ip6_bits
313    ip6 ::= an IPv6 address, surrounded by square brackets.
314    num_ip6_bits ::= an integer between 0 and 128
316    bool ::= "0" | "1"
318    Ports are required; if they are not included in the router
319    line, they must appear in the "ports" lines.
321 3. Network status format
323    Directory authorities generate, sign, and compress network-status
324    documents.  Directory servers SHOULD generate a fresh network-status
325    document when the contents of such a document would be different from the
326    last one generated, and some time (at least one second, possibly longer)
327    has passed since the last one was generated.
329    The network status document contains a preamble, a set of router status
330    entries, and a signature, in that order.
332    We use the same meta-format as used for directories and router descriptors
333    in "tor-spec.txt".  Implementations MAY insert blank lines
334    for clarity between sections; these blank lines are ignored.
335    Implementations MUST NOT depend on blank lines in any particular location.
337    As used here, "whitespace" is a sequence of 1 or more tab or space
338    characters.
340    The preamble contains:
342       "network-status-version" -- A document format version.  For this
343          specification, the version is "2".
344       "dir-source" -- The authority's hostname, current IP address, and
345          directory port, all separated by whitespace.
346       "fingerprint" -- A base16-encoded hash of the signing key's
347          fingerprint, with no additional spaces added.
348       "contact" -- An arbitrary string describing how to contact the
349          directory server's administrator.  Administrators should include at
350          least an email address and a PGP fingerprint.
351       "dir-signing-key" -- The directory server's public signing key.
352       "client-versions" -- A comma-separated list of recommended client
353         versions.
354       "server-versions" -- A comma-separated list of recommended server
355         versions.
356       "published" -- The publication time for this network-status object.
357       "dir-options" -- A set of flags, in any order, separated by whitespace:
358           "Names" if this directory authority performs name bindings.
359           "Versions" if this directory authority recommends software versions.
360           "BadExits" if the directory authority flags nodes that it believes
361               are performing incorrectly as exit nodes.
362           "BadDirectories" if the directory authority flags nodes that it
363               believes are performing incorrectly as directory caches.
365    The dir-options entry is optional.  The "-versions" entries are required if
366    the "Versions" flag is present.  The other entries are required and must
367    appear exactly once. The "network-status-version" entry must appear first;
368    the others may appear in any order.  Implementations MUST ignore
369    additional arguments to the items above, and MUST ignore unrecognized
370    flags.
372    For each router, the router entry contains:  (This format is designed for
373    conciseness.)
375       "r" -- followed by the following elements, in order, separated by
376           whitespace:
377           - The OR's nickname,
378           - A hash of its identity key, encoded in base64, with trailing =
379             signs removed.
380           - A hash of its most recent descriptor, encoded in base64, with
381             trailing = signs removed.  (The hash is calculated as for
382             computing the signature of a descriptor.)
383           - The publication time of its most recent descriptor, in the form
384             YYYY-MM-DD HH:MM:SS, in GMT.
385           - An IP address
386           - An OR port
387           - A directory port (or "0" for none")
388       "s" -- A series of whitespace-separated status flags, in any order:
389           "Authority" if the router is a directory authority.
390           "BadExit" if the router is believed to be useless as an exit node
391              (because its ISP censors it, because it is behind a restrictive
392              proxy, or for some similar reason).
393           "BadDirectory" if the router is believed to be useless as a
394              directory cache (because its directory port isn't working,
395              its bandwidth is always throttled, or for some similar
396              reason).
397           "Exit" if the router is useful for building general-purpose exit
398              circuits.
399           "Fast" if the router is suitable for high-bandwidth circuits.
400           "Guard" if the router is suitable for use as an entry guard.
401           "Named" if the router's identity-nickname mapping is canonical,
402              and this authority binds names.
403           "Stable" if the router is suitable for long-lived circuits.
404           "Running" if the router is currently usable.
405           "Valid" if the router has been 'validated'.
406           "V2Dir" if the router implements this protocol.
407       "v" -- The version of the Tor protocol that this server is running.  If
408           the value begins with "Tor" SP, the rest of the string is a Tor
409           version number, and the protocol is "The Tor protocol as supported
410           by the given version of Tor."  Otherwise, if the value begins with
411           some other string, Tor has upgraded to a more sophisticated
412           protocol versioning system, and the protocol is "a version of the
413           Tor protocol more recent than any we recognize."
415       The "r" entry for each router must appear first and is required. The
416       "s" entry is optional (see Section 3.1 below for how the flags are
417       decided). Unrecognized flags on the "s" line and extra elements
418       on the "r" line must be ignored.  The "v" line is optional; it was not
419       supported until 0.1.2.5-alpha, and it must be preceded with an "opt"
420       until all earlier versions of Tor are obsolete.
422    The signature section contains:
424       "directory-signature" nickname-of-dirserver NL Signature
426       Signature is a signature of this network-status document
427       (the document up until the signature, including the line
428       "directory-signature <nick>\n"), using the directory authority's
429       signing key.
431    We compress the network status list with zlib before transmitting it.
433 3.1. Establishing server status
435    (This section describes how directory authorities choose which status
436    flags to apply to routers, as of Tor 0.1.1.18-rc. Later directory
437    authorities MAY do things differently, so long as clients keep working
438    well.  Clients MUST NOT depend on the exact behaviors in this section.)
440    In the below definitions, a router is considered "active" if it is
441    running, valid, and not hibernating.
443    "Valid" -- a router is 'Valid' if it is running a version of Tor not
444    known to be broken, and the directory authority has not blacklisted
445    it as suspicious.
447    "Named" -- Directory authority administrators may decide to support name
448    binding.  If they do, then they must maintain a file of
449    nickname-to-identity-key mappings, and try to keep this file consistent
450    with other directory authorities.  If they don't, they act as clients, and
451    report bindings made by other directory authorities (name X is bound to
452    identity Y if at least one binding directory lists it, and no directory
453    binds X to some other Y'.)  A router is called 'Named' if the router
454    believes the given name should be bound to the given key.
456    "Running" -- A router is 'Running' if the authority managed to connect to
457    it successfully within the last 30 minutes.
459    "Stable" -- A router is 'Stable' if it is active, and either its
460    uptime is at least the median uptime for known active routers, or
461    its uptime is at least 30 days. Routers are never called stable if
462    they are running a version of Tor known to drop circuits stupidly.
463    (0.1.1.10-alpha through 0.1.1.16-rc are stupid this way.)
465    "Fast" -- A router is 'Fast' if it is active, and its bandwidth is
466    in the top 7/8ths for known active routers.
468    "Guard" -- A router is a possible 'Guard' if it is 'Stable' and its
469    bandwidth is above median for known active routers. If the total
470    bandwidth of active non-BadExit Exit servers is less than one third
471    of the total bandwidth of all active servers, no Exit is listed as
472    a Guard.
474    "Authority" -- A router is called an 'Authority' if the authority
475    generating the network-status document believes it is an authority.
477    "V2Dir" -- A router supports the v2 directory protocol if it has an open
478    directory port, and it is running a version of the directory protocol that
479    supports the functionality clients need.  (Currently, this is
480    0.1.1.9-alpha or later.)
482    Directory server administrators may label some servers or IPs as
483    blacklisted, and elect not to include them in their network-status lists.
485    Authorities SHOULD 'disable' any servers in excess of 3 on any single IP.
486    When there are more than 3 to choose from, authorities should first prefer
487    authorities to non-authorities, then prefer Running to non-Running, and
488    then prefer high-bandwidth to low-bandwidth.  To 'disable' a server, the
489    authority *should* advertise it without the Running or Valid flag.
491    Thus, the network-status list includes all non-blacklisted,
492    non-expired, non-superseded descriptors.
494 4. Directory server operation
496    All directory authorities and directory mirrors ("directory servers")
497    implement this section, except as noted.
499 4.1. Accepting uploads (authorities only)
501    When a router posts a signed descriptor to a directory authority, the
502    authority first checks whether it is well-formed and correctly
503    self-signed.  If it is, the authority next verifies that the nickname
504    in question is not already assigned to a router with a different
505    public key.
506    Finally, the authority MAY check that the router is not blacklisted
507    because of its key, IP, or another reason.
509    If the descriptor passes these tests, and the authority does not already
510    have a descriptor for a router with this public key, it accepts the
511    descriptor and remembers it.
513    If the authority _does_ have a descriptor with the same public key, the
514    newly uploaded descriptor is remembered if its publication time is more
515    recent than the most recent old descriptor for that router, and either:
516       - There are non-cosmetic differences between the old descriptor and the
517         new one.
518       - Enough time has passed between the descriptors' publication times.
519         (Currently, 12 hours.)
521    Differences between router descriptors are "non-cosmetic" if they would be
522    sufficient to force an upload as described in section 2 above.
524    Note that the "cosmetic difference" test only applies to uploaded
525    descriptors, not to descriptors that the authority downloads from other
526    authorities.
528 4.2. Downloading network-status documents (authorities and caches)
530    All directory servers (authorities and mirrors) try to keep a fresh
531    set of network-status documents from every authority.  To do so,
532    every 5 minutes, each authority asks every other authority for its
533    most recent network-status document.  Every 15 minutes, each mirror
534    picks a random authority and asks it for the most recent network-status
535    documents for all the authorities the authority knows about (including
536    the chosen authority itself).
538    Directory servers and mirrors remember and serve the most recent
539    network-status document they have from each authority.  Other
540    network-status documents don't need to be stored.  If the most recent
541    network-status document is over 10 days old, it is discarded anyway.
542    Mirrors SHOULD store and serve network-status documents from authorities
543    they don't recognize, but SHOULD NOT use such documents for any other
544    purpose.  Mirrors SHOULD discard network-status documents older than 48
545    hours.
547 4.3. Downloading and storing router descriptors (authorities and caches)
549    Periodically (currently, every 10 seconds), directory servers check
550    whether there are any specific descriptors (as identified by descriptor
551    hash in a network-status document) that they do not have and that they
552    are not currently trying to download.
554    If so, the directory server launches requests to the authorities for these
555    descriptors, such that each authority is only asked for descriptors listed
556    in its most recent network-status.  When more than one authority lists the
557    descriptor, we choose which to ask at random.
559    If one of these downloads fails, we do not try to download that descriptor
560    from the authority that failed to serve it again unless we receive a newer
561    network-status from that authority that lists the same descriptor.
563    Directory servers must potentially cache multiple descriptors for each
564    router. Servers must not discard any descriptor listed by any current
565    network-status document from any authority.  If there is enough space to
566    store additional descriptors, servers SHOULD try to hold those which
567    clients are likely to download the most.  (Currently, this is judged
568    based on the interval for which each descriptor seemed newest.)
570    Authorities SHOULD NOT download descriptors for routers that they would
571    immediately reject for reasons listed in 3.1.
573 4.4. HTTP URLs
575    "Fingerprints" in these URLs are base-16-encoded SHA1 hashes.
577    The authoritative network-status published by a host should be available at:
578       http://<hostname>/tor/status/authority.z
580    The network-status published by a host with fingerprint
581    <F> should be available at:
582       http://<hostname>/tor/status/fp/<F>.z
584    The network-status documents published by hosts with fingerprints
585    <F1>,<F2>,<F3> should be available at:
586       http://<hostname>/tor/status/fp/<F1>+<F2>+<F3>.z
588    The most recent network-status documents from all known authorities,
589    concatenated, should be available at:
590          http://<hostname>/tor/status/all.z
592    The most recent descriptor for a server whose identity key has a
593    fingerprint of <F> should be available at:
594       http://<hostname>/tor/server/fp/<F>.z
596    The most recent descriptors for servers with identity fingerprints
597    <F1>,<F2>,<F3> should be available at:
598       http://<hostname>/tor/server/fp/<F1>+<F2>+<F3>.z
600    (NOTE: Implementations SHOULD NOT download descriptors by identity key
601    fingerprint. This allows a corrupted server (in collusion with a cache) to
602    provide a unique descriptor to a client, and thereby partition that client
603    from the rest of the network.)
605    The server descriptor with (descriptor) digest <D> (in hex) should be
606    available at:
607       http://<hostname>/tor/server/d/<D>.z
609    The most recent descriptors with digests <D1>,<D2>,<D3> should be
610    available at:
611       http://<hostname>/tor/server/d/<D1>+<D2>+<D3>.z
613    The most recent descriptor for this server should be at:
614       http://<hostname>/tor/server/authority.z
615     [Nothing in the Tor protocol uses this resource yet, but it is useful
616      for debugging purposes. Also, the official Tor implementations
617      (starting at 0.1.1.x) use this resource to test whether a server's
618      own DirPort is reachable.]
620    A concatenated set of the most recent descriptors for all known servers
621    should be available at:
622       http://<hostname>/tor/server/all.z
624    For debugging, directories SHOULD expose non-compressed objects at URLs like
625    the above, but without the final ".z".
626    Clients MUST handle compressed concatenated information in two forms:
627      - A concatenated list of zlib-compressed objects.
628      - A zlib-compressed concatenated list of objects.
629    Directory servers MAY generate either format: the former requires less
630    CPU, but the latter requires less bandwidth.
632    Clients SHOULD use upper case letters (A-F) when base16-encoding
633    fingerprints.  Servers MUST accept both upper and lower case fingerprints
634    in requests.
636 5. Client operation: downloading information
638    Every Tor that is not a directory server (that is, those that do
639    not have a DirPort set) implements this section.
641 5.1. Downloading network-status documents
643    Each client maintains an ordered list of directory authorities.
644    Insofar as possible, clients SHOULD all use the same ordered list.
646    For each network-status document a client has, it keeps track of its
647    publication time *and* the time when the client retrieved it.  Clients
648    consider a network-status document "live" if it was published within the
649    last 24 hours.
651    Clients try to have a live network-status document hours from *every*
652    authority, and try to periodically get new network-status documents from
653    each authority in rotation as follows:
655    If a client is missing a live network-status document for any
656    authority, it tries to fetch it from a directory cache.  On failure,
657    the client waits briefly, then tries that network-status document
658    again from another cache.  The client does not build circuits until it
659    has live network-status documents from more than half the authorities
660    it trusts, and it has descriptors for more than 1/4 of the routers
661    that it believes are running.
663    If the most recently _retrieved_ network-status document is over 30
664    minutes old, the client attempts to download a network-status document.
665    When choosing which documents to download, clients treat their list of
666    directory authorities as a circular ring, and begin with the authority
667    appearing immediately after the authority for their most recently
668    retrieved network-status document.  If this attempt fails (either it
669    fails to download at all, or the one it gets is not as good as the
670    one it has), the client retries at other caches several times, before
671    moving on to the next network-status document in sequence.
673    Clients discard all network-status documents over 24 hours old.
675    If enough mirrors (currently 4) claim not to have a given network status,
676    we stop trying to download that authority's network-status, until we
677    download a new network-status that makes us believe that the authority in
678    question is running.  Clients should wait a little longer after each
679    failure.
681    Clients SHOULD try to batch as many network-status requests as possible
682    into each HTTP GET.
684    (Note: clients can and should pick caches based on the network-status
685    information they have: once they have first fetched network-status info
686    from an authority, they should not need to go to the authority directly
687    again.)
689 5.2. Downloading and storing router descriptors
691    Clients try to have the best descriptor for each router.  A descriptor is
692    "best" if:
693       * It is the most recently published descriptor listed for that router
694         by at least two network-status documents.
695         OR,
696       * No descriptor for that router is listed by two or more
697         network-status documents, and it is the most recently published
698         descriptor listed by any network-status document.
700    Periodically (currently every 10 seconds) clients check whether there are
701    any "downloadable" descriptors.  A descriptor is downloadable if:
702       - It is the "best" descriptor for some router.
703       - The descriptor was published at least 10 minutes in the past.
704         (This prevents clients from trying to fetch descriptors that the
705         mirrors have probably not yet retrieved and cached.)
706       - The client does not currently have it.
707       - The client is not currently trying to download it.
708       - The client would not discard it immediately upon receiving it.
709       - The client thinks it is running and valid (see 6.1 below).
711    If at least 16 known routers have downloadable descriptors, or if
712    enough time (currently 10 minutes) has passed since the last time the
713    client tried to download descriptors, it launches requests for all
714    downloadable descriptors, as described in 5.3 below.
716    When a descriptor download fails, the client notes it, and does not
717    consider the descriptor downloadable again until a certain amount of time
718    has passed. (Currently 0 seconds for the first failure, 60 seconds for the
719    second, 5 minutes for the third, 10 minutes for the fourth, and 1 day
720    thereafter.)  Periodically (currently once an hour) clients reset the
721    failure count.
723    No descriptors are downloaded until the client has downloaded more than
724    half of the network-status documents.
726    Clients retain the most recent descriptor they have downloaded for each
727    router so long as it is not too old (currently, 48 hours), OR so long as
728    it is recommended by at least one networkstatus AND no "better"
729    descriptor has been downloaded.  [Versions of Tor before 0.1.2.3-alpha
730    would discard descriptors simply for being published too far in the past.]
731    [The code seems to discard descriptors in all cases after they're 5
732    days old. True? -RD]
734 5.3. Managing downloads
736    When a client has no live network-status documents, it downloads
737    network-status documents from a randomly chosen authority.  In all other
738    cases, the client downloads from mirrors randomly chosen from among those
739    believed to be V2 directory servers.  (This information comes from the
740    network-status documents; see 6 below.)
742    When downloading multiple router descriptors, the client chooses multiple
743    mirrors so that:
744      - At least 3 different mirrors are used, except when this would result
745        in more than one request for under 4 descriptors.
746      - No more than 128 descriptors are requested from a single mirror.
747      - Otherwise, as few mirrors as possible are used.
748    After choosing mirrors, the client divides the descriptors among them
749    randomly.
751    After receiving any response client MUST discard any network-status
752    documents and descriptors that it did not request.
754 6. Using directory information
756    Everyone besides directory authorities uses the approaches in this section
757    to decide which servers to use and what their keys are likely to be.
758    (Directory authorities just believe their own opinions, as in 3.1 above.)
760 6.1. Choosing routers for circuits.
762    Tor implementations only pay attention to "live" network-status documents.
763    A network status is "live" if it is the most recently downloaded network
764    status document for a given directory server, and the server is a
765    directory server trusted by the client, and the network-status document is
766    no more than 1 day old.
768    For time-sensitive information, Tor implementations focus on "recent"
769    network-status documents.  A network status is "recent" if it is live, and
770    if it was published in the last 60 minutes.  If there are fewer
771    than 3 such documents, the most recently published 3 are "recent."  If
772    there are fewer than 3 in all, all are "recent.")
774    Circuits SHOULD NOT be built until the client has enough directory
775    information: network-statuses (or failed attempts to download
776    network-statuses) for all authorities, network-statuses for at more than
777    half of the authorites, and descriptors for at least 1/4 of the servers
778    believed to be running.
780    A server is "listed" if it is included by more than half of the live
781    network status documents.  Clients SHOULD NOT use unlisted servers.
783    Clients believe the flags "Valid", "Exit", "Fast", "Guard", "Stable", and
784    "V2Dir" about a given router when they are asserted by more than half of
785    the live network-status documents.  Clients believe the flag "Running" if
786    it is listed by more than half of the recent network-status documents.
788    These flags are used as follows:
790      - Clients SHOULD NOT use non-'Valid' or non-'Running' routers unless
791        requested to do so.
793      - Clients SHOULD NOT use non-'Fast' routers for any purpose other than
794        very-low-bandwidth circuits (such as introduction circuits).
796      - Clients SHOULD NOT use non-'Stable' routers for circuits that are
797        likely to need to be open for a very long time (such as those used for
798        IRC or SSH connections).
800      - Clients SHOULD NOT choose non-'Guard' nodes when picking entry guard
801        nodes.
803      - Clients SHOULD NOT download directory information from non-'V2Dir'
804        caches.
806 6.2. Managing naming
808    In order to provide human-memorable names for individual server
809    identities, some directory servers bind names to IDs.  Clients handle
810    names in two ways:
812    When a client encounters a name it has not mapped before:
814       If all the live "Naming" network-status documents the client has
815       claim that the name binds to some identity ID, and the client has at
816       least three live network-status documents, the client maps the name to
817       ID.
819    When a user tries to refer to a router with a name that does not have a
820    mapping under the above rules, the implementation SHOULD warn the user.
821    After giving the warning, the implementation MAY use a router that at
822    least one Naming authority maps the name to, so long as no other naming
823    authority maps that name to a different router.  If no Naming authority
824    maps the name to a router, the implementation MAY use any router that
825    advertises the name.
827    Not every router needs a nickname.  When a router doesn't configure a
828    nickname, it publishes with the default nickname "Unnamed".  Authorities
829    SHOULD NOT ever mark a router with this nickname as Named; client software
830    SHOULD NOT ever use a router in response to a user request for a router
831    called "Unnamed".
833 6.3. Software versions
835    An implementation of Tor SHOULD warn when it has fetched (or has
836    attempted to fetch and failed four consecutive times) a network-status
837    for each authority, and it is running a software version
838    not listed on more than half of the live "Versioning" network-status
839    documents.
841 6.4. Warning about a router's status.
843    If a router tries to publish its descriptor to a Naming authority
844    that has its nickname mapped to another key, the router SHOULD
845    warn the operator that it is either using the wrong key or is using
846    an already claimed nickname.
848    If a router has fetched (or attempted to fetch and failed four
849    consecutive times) a network-status for every authority, and at
850    least one of the authorities is "Naming", and no live "Naming"
851    authorities publish a binding for the router's nickname, the
852    router MAY remind the operator that the chosen nickname is not
853    bound to this key at the authorities, and suggest contacting the
854    authority operators.
856    ...
858 6.5. Router protocol versions
860    A client should believe that a router supports a given feature if that
861    feature is supported by the router or protocol versions in more than half
862    of the live networkstatus's "v" entries for that router.  In other words,
863    if the "v" entries for some router are:
864        v Tor 0.0.8pre1                (from authority 1)
865        v Tor 0.1.2.11                 (from authority 2)
866        v FutureProtocolDescription 99 (from authority 3)
867    then the client should believe that the router supports any feature
868    supported by 0.1.2.11.
870    This is currently equivalent to believing the median declared version for
871    a router in all live networkstatuses.
873 7. Standards compliance
875    All clients and servers MUST support HTTP 1.0.
877 7.1. HTTP headers
879   Servers MAY set the Content-Length: header.  Servers SHOULD set
880   Content-Encoding to "deflate" or "identity".
882   Servers MAY include an X-Your-Address-Is: header, whose value is the
883   apparent IP address of the client connecting to them (as a dotted quad).
884   For directory connections tunneled over a BEGIN_DIR stream, servers SHOULD
885   report the IP from which the circuit carrying the BEGIN_DIR stream reached
886   them.  [Servers before version 0.1.2.5-alpha reported 127.0.0.1 for all
887   BEGIN_DIR-tunneled connections.]
889   Servers SHOULD disable caching of multiple network statuses or multiple
890   router descriptors.  Servers MAY enable caching of single descriptors,
891   single network statuses, the list of all router descriptors, a v1
892   directory, or a v1 running routers document.  XXX mention times.
894 7.2. HTTP status codes
896   XXX We should write down what return codes dirservers send in what situations.