Interchange sections 1.2 and 1.3.
[tor/rransom.git] / doc / spec / rend-spec.txt
blob2a32f899ca2e90acd0a40ca645c6b75a9481b97b
2                     Tor Rendezvous Specification
4 0. Overview and preliminaries
6       The key words "MUST", "MUST NOT", "REQUIRED", "SHALL", "SHALL
7       NOT", "SHOULD", "SHOULD NOT", "RECOMMENDED",  "MAY", and
8       "OPTIONAL" in this document are to be interpreted as described in
9       RFC 2119.
11    Read
12    https://www.torproject.org/doc/design-paper/tor-design.html#sec:rendezvous
13    before you read this specification. It will make more sense.
15    Rendezvous points provide location-hidden services (server
16    anonymity) for the onion routing network. With rendezvous points,
17    Bob can offer a TCP service (say, a webserver) via the onion
18    routing network, without revealing the IP of that service.
20    Bob does this by anonymously advertising a public key for his
21    service, along with a list of onion routers to act as "Introduction
22    Points" for his service.  He creates forward circuits to those
23    introduction points, and tells them about his public key.  To
24    connect to Bob, Alice first builds a circuit to an OR to act as
25    her "Rendezvous Point." She then connects to one of Bob's chosen
26    introduction points, optionally provides authentication or
27    authorization information, and asks it to tell him about her Rendezvous
28    Point (RP).  If Bob chooses to answer, he builds a circuit to her
29    RP, and tells it to connect him to Alice.  The RP joins their
30    circuits together, and begins relaying cells.  Alice's 'BEGIN'
31    cells are received directly by Bob's OP, which passes data to
32    and from the local server implementing Bob's service.
34    Below we describe a network-level specification of this service,
35    along with interfaces to make this process transparent to Alice
36    (so long as she is using an OP).
38 0.1. Notation, conventions and prerequisites
40    In the specifications below, we use the same notation and terminology
41    as in "tor-spec.txt".  The service specified here also requires the
42    existence of an onion routing network as specified in that file.
44         H(x) is a SHA1 digest of x.
45         PKSign(SK,x) is a PKCS.1-padded RSA signature of x with SK.
46         PKEncrypt(SK,x) is a PKCS.1-padded RSA encryption of x with SK.
47         Public keys are all RSA, and encoded in ASN.1.
48         All integers are stored in network (big-endian) order.
49         All symmetric encryption uses AES in counter mode, except where
50             otherwise noted.
52    In all discussions, "Alice" will refer to a user connecting to a
53    location-hidden service, and "Bob" will refer to a user running a
54    location-hidden service.
56    An OP is (as defined elsewhere) an "Onion Proxy" or Tor client.
58    An OR is (as defined elsewhere) an "Onion Router" or Tor server.
60    An "Introduction point" is a Tor server chosen to be Bob's medium-term
61    'meeting place'.  A "Rendezvous point" is a Tor server chosen by Alice to
62    be a short-term communication relay between her and Bob.  All Tor servers
63    potentially act as introduction and rendezvous points.
65 0.2. Protocol outline
67    1. Bob->Bob's OP: "Offer IP:Port as
68       public-key-name:Port". [configuration]
69       (We do not specify this step; it is left to the implementor of
70       Bob's OP.)
72    2. Bob's OP generates keypair and rendezvous service descriptor:
73         "Meet public-key X at introduction point A, B, or C." (signed)
75    3. Bob's OP->Introduction point via Tor: [introduction setup]
76         "This pk is me."
78    4. Bob's OP->directory service via Tor: publishes Bob's service
79       descriptor [advertisement]
81    5. Out of band, Alice receives a [x.y.]z.onion:port address.
82       She opens a SOCKS connection to her OP, and requests
83       x.y.z.onion:port.
85    6. Alice's OP retrieves Bob's descriptor via Tor. [descriptor lookup.]
87    7. Alice's OP chooses a rendezvous point, opens a circuit to that
88       rendezvous point, and establishes a rendezvous circuit. [rendezvous
89       setup.]
91    8. Alice connects to the Introduction point via Tor, and tells it about
92       her rendezvous point and optional authentication/authorization
93       information.  (Encrypted to Bob.)  [Introduction 1]
95    9. The Introduction point passes this on to Bob's OP via Tor, along the
96       introduction circuit. [Introduction 2]
98   10. Bob's OP decides whether to connect to Alice, and if so, creates a
99       circuit to Alice's RP via Tor.  Establishes a shared circuit.
100       [Rendezvous.]
102   11. Alice's OP sends begin cells to Bob's OP.  [Connection]
104 0.3. Constants and new cell types
106   Relay cell types
107       32 -- RELAY_COMMAND_ESTABLISH_INTRO
108       33 -- RELAY_COMMAND_ESTABLISH_RENDEZVOUS
109       34 -- RELAY_COMMAND_INTRODUCE1
110       35 -- RELAY_COMMAND_INTRODUCE2
111       36 -- RELAY_COMMAND_RENDEZVOUS1
112       37 -- RELAY_COMMAND_RENDEZVOUS2
113       38 -- RELAY_COMMAND_INTRO_ESTABLISHED
114       39 -- RELAY_COMMAND_RENDEZVOUS_ESTABLISHED
115       40 -- RELAY_COMMAND_INTRODUCE_ACK
117 0.4. Version overview
119    There are several parts in the hidden service protocol that have
120    changed over time, each of them having its own version number, whereas
121    other parts remained the same. The following list of potentially
122    versioned protocol parts should help reduce some confusion:
124    - Hidden service descriptor: the binary-based v0 was the default for
125      a long time, and an ascii-based v2 has been added by proposal
126      114. See 1.3.
128    - Hidden service descriptor propagation mechanism: currently related to
129      the hidden service descriptor version -- v0 publishes to the original
130      hs directory authorities, whereas v2 publishes to a rotating subset
131      of relays with the "hsdir" flag; see 1.4 and 1.6.
133    - Introduction protocol for how to generate an introduction cell:
134      v0 specified a nickname for the rendezvous point and assumed the
135      relay would know about it, whereas v2 now specifies IP address,
136      port, and onion key so the relay doesn't need to already recognize
137      it. See 1.8.
139 1. The Protocol
141 1.1. Bob configures his local OP.
143    We do not specify a format for the OP configuration file.  However,
144    OPs SHOULD allow Bob to provide more than one advertised service
145    per OP, and MUST allow Bob to specify one or more virtual ports per
146    service.  Bob provides a mapping from each of these virtual ports
147    to a local IP:Port pair.
149 1.2. Bob's OP establishes his introduction points.
151    The OP establishes a new introduction circuit to each introduction
152    point.  These circuits MUST NOT be used for anything but hidden service
153    introduction.  To establish the introduction, Bob sends a
154    RELAY_COMMAND_ESTABLISH_INTRO cell, containing:
156         KL   Key length                             [2 octets]
157         PK   Bob's public key                       [KL octets]
158         HS   Hash of session info                   [20 octets]
159         SIG  Signature of above information         [variable]
161    [XXX011, need to add auth information here. -RD]
163    To prevent replay attacks, the HS field contains a SHA-1 hash based on the
164    shared secret KH between Bob's OP and the introduction point, as
165    follows:
166        HS = H(KH | "INTRODUCE")
167    That is:
168        HS = H(KH | [49 4E 54 52 4F 44 55 43 45])
169    (KH, as specified in tor-spec.txt, is H(g^xy | [00]) .)
171    Upon receiving such a cell, the OR first checks that the signature is
172    correct with the included public key.  If so, it checks whether HS is
173    correct given the shared state between Bob's OP and the OR.  If either
174    check fails, the OP discards the cell; otherwise, it associates the
175    circuit with Bob's public key, and dissociates any other circuits
176    currently associated with PK.  On success, the OR sends Bob a
177    RELAY_COMMAND_INTRO_ESTABLISHED cell with an empty payload.
179    If a hidden service is configured to publish only v2 hidden service
180    descriptors, Bob's OP does not include its own public key in the
181    RELAY_COMMAND_ESTABLISH_INTRO cell, but the public key of a freshly
182    generated key pair. The OP also includes these fresh public keys in the v2
183    hidden service descriptor together with the other introduction point
184    information. The reason is that the introduction point does not need to
185    and therefore should not know for which hidden service it works, so as
186    to prevent it from tracking the hidden service's activity. If the hidden
187    service is configured to publish both, v0 and v2 descriptors, two
188    separate sets of introduction points are established.
190 1.3. Bob's OP generates service descriptors.
192    The first time the OP provides an advertised service, it generates
193    a public/private keypair (stored locally).
195    Beginning with 0.2.0.10-alpha, Bob's OP encodes "V2" descriptors. The
196    format of a "V2" descriptor is as follows:
198      "rendezvous-service-descriptor" descriptor-id NL
200        [At start, exactly once]
202        Indicates the beginning of the descriptor. "descriptor-id" is a
203        periodically changing identifier of 160 bits formatted as 32 base32
204        chars that is calculated by the hidden service and its clients. If
205        the optional "descriptor-cookie" is used, this "descriptor-id"
206        cannot be computed by anyone else. (Everyone can verify that this
207        "descriptor-id" belongs to the rest of the descriptor, even without
208        knowing the optional "descriptor-cookie", as described below.) The
209        "descriptor-id" is calculated by performing the following operation:
211          descriptor-id =
212              H(permanent-id | H(time-period | descriptor-cookie | replica))
214        "permanent-id" is the permanent identifier of the hidden service,
215        consisting of 80 bits. It can be calculated by computing the hash value
216        of the public hidden service key and truncating after the first 80 bits:
218          permanent-id = H(public-key)[:10]
220        "H(time-period | descriptor-cookie | replica)" is the (possibly
221        secret) id part that is
222        necessary to verify that the hidden service is the true originator
223        of this descriptor. It can only be created by the hidden service
224        and its clients, but the "signature" below can only be created by
225        the service.
227        "descriptor-cookie" is an optional secret password of 128 bits that
228        is shared between the hidden service provider and its clients.
230        "replica" denotes the number of the non-consecutive replica.
232         (Each descriptor is replicated on a number of _consecutive_ nodes
233          in the identifier ring by making every storing node responsible
234          for the identifier intervals starting from its 3rd predecessor's
235          ID to its own ID. In addition to that, every service publishes
236          multiple descriptors with different descriptor IDs in order to
237          distribute them to different places on the ring. Therefore,
238          "replica" chooses one of the _non-consecutive_ replicas. -KL)
240        The "time-period" changes periodically depending on the global time and
241        as a function of "permanent-id". The current value for "time-period" can
242        be calculated using the following formula:
244          time-period = (current-time + permanent-id-byte * 86400 / 256)
245                          / 86400
247        "current-time" contains the current system time in seconds since
248        1970-01-01 00:00, e.g. 1188241957. "permanent-id-byte" is the first
249        (unsigned) byte of the permanent identifier (which is in network
250        order), e.g. 143. Adding the product of "permanent-id-byte" and
251        86400 (seconds per day), divided by 256, prevents "time-period" from
252        changing for all descriptors at the same time of the day. The result
253        of the overall operation is a (network-ordered) 32-bit integer, e.g.
254        13753 or 0x000035B9 with the example values given above.
256      "version" version-number NL
258        [Exactly once]
260        The version number of this descriptor's format.  In this case: 2.
262      "permanent-key" NL a public key in PEM format
264        [Exactly once]
266        The public key of the hidden service which is required to verify the
267        "descriptor-id" and the "signature".
269      "secret-id-part" secret-id-part NL
271        [Exactly once]
273        The result of the following operation as explained above, formatted as
274        32 base32 chars. Using this secret id part, everyone can verify that
275        the signed descriptor belongs to "descriptor-id".
277          secret-id-part = H(time-period | descriptor-cookie | replica)
279      "publication-time" YYYY-MM-DD HH:MM:SS NL
281        [Exactly once]
283        A timestamp when this descriptor has been created.
285      "protocol-versions" version-string NL
287        [Exactly once]
289        A comma-separated list of recognized and permitted version numbers
290        for use in INTRODUCE cells; these versions are described in section
291        1.8 below.
293      "introduction-points" NL encrypted-string
295        [At most once]
297        A list of introduction points. If the optional "descriptor-cookie" is
298        used, this list is encrypted with AES in CTR mode with a random
299        initialization vector of 128 bits that is written to
300        the beginning of the encrypted string, and the "descriptor-cookie" as
301        secret key of 128 bits length.
303        The string containing the introduction point data (either encrypted
304        or not) is encoded in base64, and surrounded with
305        "-----BEGIN MESSAGE-----" and "-----END MESSAGE-----".
307        The unencrypted string may begin with:
309         ["service-authentication" auth-type NL auth-data ... reserved]
311            [At start, any number]
313            The service-specific authentication data can be used to perform
314            client authentication. This data is independent of the selected
315            introduction point as opposed to "intro-authentication" below.
317        Subsequently, an arbitrary number of introduction point entries may
318        follow, each containing the following data:
320          "introduction-point" identifier NL
322            [At start, exactly once]
324            The identifier of this introduction point: the base-32 encoded
325            hash of this introduction point's identity key.
327          "ip-address" ip-address NL
329            [Exactly once]
331            The IP address of this introduction point.
333          "onion-port" port NL
335            [Exactly once]
337            The TCP port on which the introduction point is listening for
338            incoming onion requests.
340          "onion-key" NL a public key in PEM format
342            [Exactly once]
344            The public key that can be used to encrypt messages to this
345            introduction point.
347          "service-key" NL a public key in PEM format
349            [Exactly once]
351            The public key that can be used to encrypt messages to the hidden
352            service.
354         ["intro-authentication" auth-type NL auth-data ... reserved]
356            [Any number]
358            The introduction-point-specific authentication data can be used
359            to perform client authentication. This data depends on the
360            selected introduction point as opposed to "service-authentication"
361            above.
363         (This ends the fields in the encrypted portion of the descriptor.)
365        [It's ok for Bob to advertise 0 introduction points. He might want
366         to do that if he previously advertised some introduction points,
367         and now he doesn't have any. -RD]
369      "signature" NL signature-string
371        [At end, exactly once]
373        A signature of all fields above with the private key of the hidden
374        service.
376 1.3.1. Other descriptor formats we don't use.
378    Support for the V0 descriptor format was dropped in 0.2.2.0-alpha-dev:
380          KL    Key length                            [2 octets]
381          PK    Bob's public key                      [KL octets]
382          TS    A timestamp                           [4 octets]
383          NI    Number of introduction points         [2 octets]
384          Ipt   A list of NUL-terminated ORs          [variable]
385          SIG   Signature of above fields             [variable]
387    KL is the length of PK, in octets.
388    TS is the number of seconds elapsed since Jan 1, 1970.
390    The members of Ipt may be either (a) nicknames, or (b) identity key
391    digests, encoded in hex, and prefixed with a '$'.
393    The V1 descriptor format was understood and accepted from
394    0.1.1.5-alpha-cvs to 0.2.0.6-alpha-dev, but no Tors generated it and
395    it was removed:
397          V     Format byte: set to 255               [1 octet]
398          V     Version byte: set to 1                [1 octet]
399          KL    Key length                            [2 octets]
400          PK    Bob's public key                      [KL octets]
401          TS    A timestamp                           [4 octets]
402          PROTO Protocol versions: bitmask            [2 octets]
403          NI    Number of introduction points         [2 octets]
404          For each introduction point: (as in INTRODUCE2 cells)
405              IP     Introduction point's address     [4 octets]
406              PORT   Introduction point's OR port     [2 octets]
407              ID     Introduction point identity ID   [20 octets]
408              KLEN   Length of onion key              [2 octets]
409              KEY    Introduction point onion key     [KLEN octets]
410          SIG   Signature of above fields             [variable]
412    A hypothetical "V1" descriptor, that has never been used but might
413    be useful for historical reasons, contains:
415          V     Format byte: set to 255               [1 octet]
416          V     Version byte: set to 1                [1 octet]
417          KL    Key length                            [2 octets]
418          PK    Bob's public key                      [KL octets]
419          TS    A timestamp                           [4 octets]
420          PROTO Rendezvous protocol versions: bitmask [2 octets]
421          NA    Number of auth mechanisms accepted    [1 octet]
422          For each auth mechanism:
423              AUTHT  The auth type that is supported  [2 octets]
424              AUTHL  Length of auth data              [1 octet]
425              AUTHD  Auth data                        [variable]
426          NI    Number of introduction points         [2 octets]
427          For each introduction point: (as in INTRODUCE2 cells)
428              ATYPE  An address type (typically 4)    [1 octet]
429              ADDR   Introduction point's IP address  [4 or 16 octets]
430              PORT   Introduction point's OR port     [2 octets]
431              AUTHT  The auth type that is supported  [2 octets]
432              AUTHL  Length of auth data              [1 octet]
433              AUTHD  Auth data                        [variable]
434              ID     Introduction point identity ID   [20 octets]
435              KLEN   Length of onion key              [2 octets]
436              KEY    Introduction point onion key     [KLEN octets]
437          SIG   Signature of above fields             [variable]
439    AUTHT specifies which authentication/authorization mechanism is
440    required by the hidden service or the introduction point. AUTHD
441    is arbitrary data that can be associated with an auth approach.
442    Currently only AUTHT of [00 00] is supported, with an AUTHL of 0.
443    See section 2 of this document for details on auth mechanisms.
445 1.4. Bob's OP advertises his service descriptor(s).
447    Bob's OP opens a stream to each directory server's directory port via Tor.
448    (He may re-use old circuits for this.)  Over this stream, Bob's OP makes
449    an HTTP 'POST' request, to a URL "/tor/rendezvous/publish" relative to the
450    directory server's root, containing as its body Bob's service descriptor.
452    Bob should upload a service descriptor for each version format that
453    is supported in the current Tor network.
455    Upon receiving a descriptor, the directory server checks the signature,
456    and discards the descriptor if the signature does not match the enclosed
457    public key.  Next, the directory server checks the timestamp.  If the
458    timestamp is more than 24 hours in the past or more than 1 hour in the
459    future, or the directory server already has a newer descriptor with the
460    same public key, the server discards the descriptor.  Otherwise, the
461    server discards any older descriptors with the same public key and
462    version format, and associates the new descriptor with the public key.
463    The directory server remembers this descriptor for at least 24 hours
464    after its timestamp.  At least every 18 hours, Bob's OP uploads a
465    fresh descriptor.
467    Bob's OP publishes v2 descriptors to a changing subset of all v2 hidden
468    service directories. Therefore, Bob's OP opens a stream via Tor to each
469    responsible hidden service directory. (He may re-use old circuits
470    for this.) Over this stream, Bob's OP makes an HTTP 'POST' request to a
471    URL "/tor/rendezvous2/publish" relative to the hidden service
472    directory's root, containing as its body Bob's service descriptor.
474    At any time, there are 6 hidden service directories responsible for
475    keeping replicas of a descriptor; they consist of 2 sets of 3 hidden
476    service directories with consecutive onion IDs. Bob's OP learns about
477    the complete list of hidden service directories by filtering the
478    consensus status document received from the directory authorities. A
479    hidden service directory is deemed responsible for all descriptor IDs in
480    the interval from its direct predecessor, exclusive, to its own ID,
481    inclusive; it further holds replicas for its 2 predecessors. A
482    participant only trusts its own routing list and never learns about
483    routing information from other parties.
485    Bob's OP publishes a new v2 descriptor once an hour or whenever its
486    content changes. V2 descriptors can be found by clients within a given
487    time period of 24 hours, after which they change their ID as described
488    under 1.3. If a published descriptor would be valid for less than 60
489    minutes (= 2 x 30 minutes to allow the server to be 30 minutes behind
490    and the client 30 minutes ahead), Bob's OP publishes the descriptor
491    under the ID of both, the current and the next publication period.
493 1.5. Alice receives a x.y.z.onion address.
495    When Alice receives a pointer to a location-hidden service, it is as a
496    hostname of the form "z.onion" or "y.z.onion" or "x.y.z.onion", where
497    z is a base-32 encoding of a 10-octet hash of Bob's service's public
498    key, computed as follows:
500          1. Let H = H(PK).
501          2. Let H' = the first 80 bits of H, considering each octet from
502             most significant bit to least significant bit.
503          2. Generate a 16-character encoding of H', using base32 as defined
504             in RFC 3548.
506    (We only use 80 bits instead of the 160 bits from SHA1 because we
507    don't need to worry about arbitrary collisions, and because it will
508    make handling the url's more convenient.)
510    The string "x", if present, is the base-32 encoding of the
511    authentication/authorization required by the introduction point.
512    The string "y", if present, is the base-32 encoding of the
513    authentication/authorization required by the hidden service.
514    Omitting a string is taken to mean auth type [00 00].
515    See section 2 of this document for details on auth mechanisms.
517    [Yes, numbers are allowed at the beginning.  See RFC 1123. -NM]
519 1.6. Alice's OP retrieves a service descriptor.
521    Similarly to the description in section 1.4, Alice's OP fetches a v2
522    descriptor from a randomly chosen hidden service directory out of the
523    changing subset of 6 nodes. If the request is unsuccessful, Alice retries
524    the other remaining responsible hidden service directories in a random
525    order. Alice relies on Bob to care about a potential clock skew between
526    the two by possibly storing two sets of descriptors (see end of section
527    1.4).
529    Alice's OP opens a stream via Tor to the chosen v2 hidden service
530    directory. (She may re-use old circuits for this.) Over this stream,
531    Alice's OP makes an HTTP 'GET' request for the document
532    "/tor/rendezvous2/<z>", where z is replaced with the encoding of the
533    descriptor ID. The directory replies with a 404 HTTP response if it does
534    not recognize <z>, and otherwise returns Bob's most recently uploaded
535    service descriptor.
537    If Alice's OP receives a 404 response, it tries the other directory
538    servers, and only fails the lookup if none recognize the public key hash.
540    Upon receiving a service descriptor, Alice verifies with the same process
541    as the directory server uses, described above in section 1.4.
543    The directory server gives a 400 response if it cannot understand Alice's
544    request.
546    Alice should cache the descriptor locally, but should not use
547    descriptors that are more than 24 hours older than their timestamp.
548    [Caching may make her partitionable, but she fetched it anonymously,
549     and we can't very well *not* cache it. -RD]
551 1.7. Alice's OP establishes a rendezvous point.
553    When Alice requests a connection to a given location-hidden service,
554    and Alice's OP does not have an established circuit to that service,
555    the OP builds a rendezvous circuit.  It does this by establishing
556    a circuit to a randomly chosen OR, and sending a
557    RELAY_COMMAND_ESTABLISH_RENDEZVOUS cell to that OR.  The body of that cell
558    contains:
560         RC   Rendezvous cookie    [20 octets]
562    [XXX011 this looks like an auth mechanism. should we generalize here? -RD]
564    The rendezvous cookie is an arbitrary 20-byte value, chosen randomly by
565    Alice's OP.
567    Upon receiving a RELAY_COMMAND_ESTABLISH_RENDEZVOUS cell, the OR associates
568    the RC with the circuit that sent it.  It replies to Alice with an empty
569    RELAY_COMMAND_RENDEZVOUS_ESTABLISHED cell to indicate success.
571    Alice's OP MUST NOT use the circuit which sent the cell for any purpose
572    other than rendezvous with the given location-hidden service.
574 1.8. Introduction: from Alice's OP to Introduction Point
576    Alice builds a separate circuit to one of Bob's chosen introduction
577    points, and sends it a RELAY_COMMAND_INTRODUCE1 cell containing:
579        Cleartext
580           PK_ID  Identifier for Bob's PK      [20 octets]
581        Encrypted to Bob's PK: (in the v0 intro protocol)
582           RP     Rendezvous point's nickname  [20 octets]
583           RC     Rendezvous cookie            [20 octets]
584           g^x    Diffie-Hellman data, part 1 [128 octets]
585         OR (in the v1 intro protocol)
586           VER    Version byte: set to 1.        [1 octet]
587           RP     Rendezvous point nick or ID  [42 octets]
588           RC     Rendezvous cookie            [20 octets]
589           g^x    Diffie-Hellman data, part 1 [128 octets]
590         OR (in the v2 intro protocol)
591           VER    Version byte: set to 2.        [1 octet]
592           IP     Rendezvous point's address    [4 octets]
593           PORT   Rendezvous point's OR port    [2 octets]
594           ID     Rendezvous point identity ID [20 octets]
595           KLEN   Length of onion key           [2 octets]
596           KEY    Rendezvous point onion key [KLEN octets]
597           RC     Rendezvous cookie            [20 octets]
598           g^x    Diffie-Hellman data, part 1 [128 octets]
600    PK_ID is the hash of Bob's public key.  RP is NUL-padded and
601    terminated. In version 0, it must contain a nickname. In version 1,
602    it must contain EITHER a nickname or an identity key digest that is
603    encoded in hex and prefixed with a '$'.
605    The hybrid encryption to Bob's PK works just like the hybrid
606    encryption in CREATE cells (see tor-spec). Thus the payload of the
607    version 0 RELAY_COMMAND_INTRODUCE1 cell on the wire will contain
608    20+42+16+20+20+128=246 bytes, and the version 1 and version 2
609    introduction formats have other sizes.
611    Through Tor 0.2.0.6-alpha, clients only generated the v0 introduction
612    format, whereas hidden services have understood and accepted v0,
613    v1, and v2 since 0.1.1.x. As of Tor 0.2.0.7-alpha and 0.1.2.18,
614    clients switched to using the v2 intro format.
616    If Alice has downloaded a v2 descriptor, she uses the contained public
617    key ("service-key") instead of Bob's public key to create the
618    RELAY_COMMAND_INTRODUCE1 cell as described above.
620 1.8.1. Other introduction formats we don't use.
622     We briefly speculated about using the following format for the
623     "encrypted to Bob's PK" part of the introduction, but no Tors have
624     ever generated these.
626           VER    Version byte: set to 3.           [1 octet]
627           ATYPE  An address type (typically 4)     [1 octet]
628           ADDR   Rendezvous point's IP address     [4 or 16 octets]
629           PORT   Rendezvous point's OR port        [2 octets]
630           AUTHT  The auth type that is supported   [2 octets]
631           AUTHL  Length of auth data               [1 octet]
632           AUTHD  Auth data                        [variable]
633           ID     Rendezvous point identity ID    [20 octets]
634           KLEN  Length of onion key               [2 octets]
635           KEY    Rendezvous point onion key    [KLEN octets]
636           RC     Rendezvous cookie               [20 octets]
637           g^x    Diffie-Hellman data, part 1    [128 octets]
639 1.9. Introduction: From the Introduction Point to Bob's OP
641    If the Introduction Point recognizes PK_ID as a public key which has
642    established a circuit for introductions as in 1.2 above, it sends the body
643    of the cell in a new RELAY_COMMAND_INTRODUCE2 cell down the corresponding
644    circuit. (If the PK_ID is unrecognized, the RELAY_COMMAND_INTRODUCE1 cell is
645    discarded.)
647    After sending the RELAY_COMMAND_INTRODUCE2 cell, the OR replies to Alice
648    with an empty RELAY_COMMAND_INTRODUCE_ACK cell.  If no
649    RELAY_COMMAND_INTRODUCE2 cell can be sent, the OR replies to Alice with a
650    non-empty cell to indicate an error.  (The semantics of the cell body may be
651    determined later; the current implementation sends a single '1' byte on
652    failure.)
654    When Bob's OP receives the RELAY_COMMAND_INTRODUCE2 cell, it decrypts it
655    with the private key for the corresponding hidden service, and extracts the
656    rendezvous point's nickname, the rendezvous cookie, and the value of g^x
657    chosen by Alice.
659 1.10. Rendezvous
661    Bob's OP builds a new Tor circuit ending at Alice's chosen rendezvous
662    point, and sends a RELAY_COMMAND_RENDEZVOUS1 cell along this circuit,
663    containing:
664        RC       Rendezvous cookie  [20 octets]
665        g^y      Diffie-Hellman     [128 octets]
666        KH       Handshake digest   [20 octets]
668    (Bob's OP MUST NOT use this circuit for any other purpose.)
670    If the RP recognizes RC, it relays the rest of the cell down the
671    corresponding circuit in a RELAY_COMMAND_RENDEZVOUS2 cell, containing:
673        g^y      Diffie-Hellman     [128 octets]
674        KH       Handshake digest   [20 octets]
676    (If the RP does not recognize the RC, it discards the cell and
677    tears down the circuit.)
679    When Alice's OP receives a RELAY_COMMAND_RENDEZVOUS2 cell on a circuit which
680    has sent a RELAY_COMMAND_ESTABLISH_RENDEZVOUS cell but which has not yet
681    received a reply, it uses g^y and H(g^xy) to complete the handshake as in
682    the Tor circuit extend process: they establish a 60-octet string as
683        K = SHA1(g^xy | [00]) | SHA1(g^xy | [01]) | SHA1(g^xy | [02])
684    and generate
685        KH = K[0..15]
686        Kf = K[16..31]
687        Kb = K[32..47]
689    Subsequently, the rendezvous point passes relay cells, unchanged, from
690    each of the two circuits to the other.  When Alice's OP sends
691    RELAY cells along the circuit, it first encrypts them with the
692    Kf, then with all of the keys for the ORs in Alice's side of the circuit;
693    and when Alice's OP receives RELAY cells from the circuit, it decrypts
694    them with the keys for the ORs in Alice's side of the circuit, then
695    decrypts them with Kb.  Bob's OP does the same, with Kf and Kb
696    interchanged.
698 1.11. Creating streams
700    To open TCP connections to Bob's location-hidden service, Alice's OP sends
701    a RELAY_COMMAND_BEGIN cell along the established circuit, using the special
702    address "", and a chosen port.  Bob's OP chooses a destination IP and
703    port, based on the configuration of the service connected to the circuit,
704    and opens a TCP stream.  From then on, Bob's OP treats the stream as an
705    ordinary exit connection.
706    [ Except he doesn't include addr in the connected cell or the end
707      cell. -RD]
709    Alice MAY send multiple RELAY_COMMAND_BEGIN cells along the circuit, to open
710    multiple streams to Bob.  Alice SHOULD NOT send RELAY_COMMAND_BEGIN cells
711    for any other address along her circuit to Bob; if she does, Bob MUST reject
712    them.
714 2. Authentication and authorization.
716 Foo.
718 3. Hidden service directory operation
720    This section has been introduced with the v2 hidden service descriptor
721    format. It describes all operations of the v2 hidden service descriptor
722    fetching and propagation mechanism that are required for the protocol
723    described in section 1 to succeed with v2 hidden service descriptors.
725 3.1. Configuring as hidden service directory
727    Every onion router that has its directory port open can decide whether it
728    wants to store and serve hidden service descriptors. An onion router which
729    is configured as such includes the "hidden-service-dir" flag in its router
730    descriptors that it sends to directory authorities.
732    The directory authorities include a new flag "HSDir" for routers that
733    decided to provide storage for hidden service descriptors and that
734    have been running for at least 24 hours.
736 3.2. Accepting publish requests
738    Hidden service directory nodes accept publish requests for v2 hidden service
739    descriptors and store them to their local memory. (It is not necessary to
740    make descriptors persistent, because after restarting, the onion router
741    would not be accepted as a storing node anyway, because it has not been
742    running for at least 24 hours.) All requests and replies are formatted as
743    HTTP messages. Requests are initiated via BEGIN_DIR cells directed to
744    the router's directory port, and formatted as HTTP POST requests to the URL
745    "/tor/rendezvous2/publish" relative to the hidden service directory's root,
746    containing as its body a v2 service descriptor.
748    A hidden service directory node parses every received descriptor and only
749    stores it when it thinks that it is responsible for storing that descriptor
750    based on its own routing table. See section 1.4 for more information on how
751    to determine responsibility for a certain descriptor ID.
753 3.3. Processing fetch requests
755    Hidden service directory nodes process fetch requests for hidden service
756    descriptors by looking them up in their local memory. (They do not need to
757    determine if they are responsible for the passed ID, because it does no harm
758    if they deliver a descriptor for which they are not (any more) responsible.)
759    All requests and replies are formatted as HTTP messages. Requests are
760    initiated via BEGIN_DIR cells directed to the router's directory port,
761    and formatted as HTTP GET requests for the document "/tor/rendezvous2/<z>",
762    where z is replaced with the encoding of the descriptor ID.