Merge remote branch 'origin/maint-0.2.1' into maint-0.2.2
[tor/rransom.git] / doc / spec / bridges-spec.txt
blob647118815c06e6f6f04340da72fcb6d29513c0f7
2                           Tor bridges specification
4 0. Preface
6   This document describes the design decisions around support for bridge
7   users, bridge relays, and bridge authorities. It acts as an overview
8   of the bridge design and deployment for developers, and it also tries
9   to point out limitations in the current design and implementation.
11   For more details on what all of these mean, look at blocking.tex in
12   /doc/design-paper/
14 1. Bridge relays
16   Bridge relays are just like normal Tor relays except they don't publish
17   their server descriptors to the main directory authorities.
19 1.1. PublishServerDescriptor
21   To configure your relay to be a bridge relay, just add
22     BridgeRelay 1
23     PublishServerDescriptor bridge
24   to your torrc. This will cause your relay to publish its descriptor
25   to the bridge authorities rather than to the default authorities.
27   Alternatively, you can say
28     BridgeRelay 1
29     PublishServerDescriptor 0
30   which will cause your relay to not publish anywhere. This could be
31   useful for private bridges.
33 1.2. Recommendations.
35   Bridge relays should use an exit policy of "reject *:*". This is
36   because they only need to relay traffic between the bridge users
37   and the rest of the Tor network, so there's no need to let people
38   exit directly from them.
40   We invented the RelayBandwidth* options for this situation: Tor clients
41   who want to allow relaying too. See proposal 111 for details. Relay
42   operators should feel free to rate-limit their relayed traffic.
44 1.3. Implementation note.
46   Vidalia 0.0.15 has turned its "Relay" settings page into a tri-state
47   "Don't relay" / "Relay for the Tor network" / "Help censored users".
49   If you click the third choice, it forces your exit policy to reject *:*.
51   If all the bridges end up on port 9001, that's not so good. On the
52   other hand, putting the bridges on a low-numbered port in the Unix
53   world requires jumping through extra hoops. The current compromise is
54   that Vidalia makes the ORPort default to 443 on Windows, and 9001 on
55   other platforms.
57   At the bottom of the relay config settings window, Vidalia displays
58   the bridge identifier to the operator (see Section 3.1) so he can pass
59   it on to bridge users.
61 2. Bridge authorities.
63   Bridge authorities are like normal v3 directory authorities, except
64   they don't create their own network-status documents or votes. So if
65   you ask a bridge authority for a network-status document or consensus,
66   they behave like a directory mirror: they give you one from one of
67   the main authorities. But if you ask the bridge authority for the
68   descriptor corresponding to a particular identity fingerprint, it will
69   happily give you the latest descriptor for that fingerprint.
71   To become a bridge authority, add these lines to your torrc:
72     AuthoritativeDirectory 1
73     BridgeAuthoritativeDir 1
75   Right now there's one bridge authority, running on the Tonga relay.
77 2.1. Exporting bridge-purpose descriptors
79   We've added a new purpose for server descriptors: the "bridge"
80   purpose. With the new router-descriptors file format that includes
81   annotations, it's easy to look through it and find the bridge-purpose
82   descriptors.
84   Currently we export the bridge descriptors from Tonga to the
85   BridgeDB server, so it can give them out according to the policies
86   in blocking.pdf.
88 2.2. Reachability/uptime testing
90   Right now the bridge authorities do active reachability testing of
91   bridges, so we know which ones to recommend for users.
93   But in the design document, we suggested that bridges should publish
94   anonymously (i.e. via Tor) to the bridge authority, so somebody watching
95   the bridge authority can't just enumerate all the bridges. But if we're
96   doing active measurement, the game is up. Perhaps we should back off on
97   this goal, or perhaps we should do our active measurement anonymously?
99   Answering this issue is scheduled for 0.2.1.x.
101 2.3. Future work: migrating to multiple bridge authorities
103   Having only one bridge authority is both a trust bottleneck (if you
104   break into one place you learn about every single bridge we've got)
105   and a robustness bottleneck (when it's down, bridge users become sad).
107   Right now if we put up a second bridge authority, all the bridges would
108   publish to it, and (assuming the code works) bridge users would query
109   a random bridge authority. This resolves the robustness bottleneck,
110   but makes the trust bottleneck even worse.
112   In 0.2.2.x and later we should think about better ways to have multiple
113   bridge authorities.
115 3. Bridge users.
117   Bridge users are like ordinary Tor users except they use encrypted
118   directory connections by default, and they use bridge relays as both
119   entry guards (their first hop) and directory guards (the source of
120   all their directory information).
122   To become a bridge user, add the following line to your torrc:
123     UseBridges 1
125   and then add at least one "Bridge" line to your torrc based on the
126   format below.
128 3.1. Format of the bridge identifier.
130   The canonical format for a bridge identifier contains an IP address,
131   an ORPort, and an identity fingerprint:
132     bridge 128.31.0.34:9009 4C17 FB53 2E20 B2A8 AC19 9441 ECD2 B017 7B39 E4B1
134   However, the identity fingerprint can be left out, in which case the
135   bridge user will connect to that relay and use it as a bridge regardless
136   of what identity key it presents:
137     bridge 128.31.0.34:9009
138   This might be useful for cases where only short bridge identifiers
139   can be communicated to bridge users.
141   In a future version we may also support bridge identifiers that are
142   only a key fingerprint:
143     bridge 4C17 FB53 2E20 B2A8 AC19 9441 ECD2 B017 7B39 E4B1
144   and the bridge user can fetch the latest descriptor from the bridge
145   authority (see Section 3.4).
147 3.2. Bridges as entry guards
149   For now, bridge users add their bridge relays to their list of "entry
150   guards" (see path-spec.txt for background on entry guards). They are
151   managed by the entry guard algorithms exactly as if they were a normal
152   entry guard -- their keys and timing get cached in the "state" file,
153   etc. This means that when the Tor user starts up with "UseBridges"
154   disabled, he will skip past the bridge entries since they won't be
155   listed as up and usable in his networkstatus consensus. But to be clear,
156   the "entry_guards" list doesn't currently distinguish guards by purpose.
158   Internally, each bridge user keeps a smartlist of "bridge_info_t"
159   that reflects the "bridge" lines from his torrc along with a download
160   schedule (see Section 3.5 below). When he starts Tor, he attempts
161   to fetch a descriptor for each configured bridge (see Section 3.4
162   below). When he succeeds at getting a descriptor for one of the bridges
163   in his list, he adds it directly to the entry guard list using the
164   normal add_an_entry_guard() interface. Once a bridge descriptor has
165   been added, should_delay_dir_fetches() will stop delaying further
166   directory fetches, and the user begins to bootstrap his directory
167   information from that bridge (see Section 3.3).
169   Currently bridge users cache their bridge descriptors to the
170   "cached-descriptors" file (annotated with purpose "bridge"), but
171   they don't make any attempt to reuse descriptors they find in this
172   file. The theory is that either the bridge is available now, in which
173   case you can get a fresh descriptor, or it's not, in which case an
174   old descriptor won't do you much good.
176   We could disable writing out the bridge lines to the state file, if
177   we think this is a problem.
179   As an exception, if we get an application request when we have one
180   or more bridge descriptors but we believe none of them are running,
181   we mark them all as running again. This is similar to the exception
182   already in place to help long-idle Tor clients realize they should
183   fetch fresh directory information rather than just refuse requests.
185 3.3. Bridges as directory guards
187   In addition to using bridges as the first hop in their circuits, bridge
188   users also use them to fetch directory updates. Other than initial
189   bootstrapping to find a working bridge descriptor (see Section 3.4
190   below), all further non-anonymized directory fetches will be redirected
191   to the bridge.
193   This means that bridge relays need to have cached answers for all
194   questions the bridge user might ask. This makes the upgrade path
195   tricky --- for example, if we migrate to a v4 directory design, the
196   bridge user would need to keep using v3 so long as his bridge relays
197   only knew how to answer v3 queries.
199   In a future design, for cases where the user has enough information
200   to build circuits yet the chosen bridge doesn't know how to answer a
201   given query, we might teach bridge users to make an anonymized request
202   to a more suitable directory server.
204 3.4. How bridge users get their bridge descriptor
206   Bridge users can fetch bridge descriptors in two ways: by going directly
207   to the bridge and asking for "/tor/server/authority", or by going to
208   the bridge authority and asking for "/tor/server/fp/ID". By default,
209   they will only try the direct queries. If the user sets
210     UpdateBridgesFromAuthority 1
211   in his config file, then he will try querying the bridge authority
212   first for bridges where he knows a digest (if he only knows an IP
213   address and ORPort, then his only option is a direct query).
215   If the user has at least one working bridge, then he will do further
216   queries to the bridge authority through a full three-hop Tor circuit.
217   But when bootstrapping, he will make a direct begin_dir-style connection
218   to the bridge authority.
220   As of Tor 0.2.0.10-alpha, if the user attempts to fetch a descriptor
221   from the bridge authority and it returns a 404 not found, the user
222   will automatically fall back to trying a direct query. Therefore it is
223   recommended that bridge users always set UpdateBridgesFromAuthority,
224   since at worst it will delay their fetches a little bit and notify
225   the bridge authority of the identity fingerprint (but not location)
226   of their intended bridges.
228 3.5. Bridge descriptor retry schedule
230   Bridge users try to fetch a descriptor for each bridge (using the
231   steps in Section 3.4 above) on startup. Whenever they receive a
232   bridge descriptor, they reschedule a new descriptor download for 1
233   hour from then.
235   If on the other hand it fails, they try again after 15 minutes for the
236   first attempt, after 15 minutes for the second attempt, and after 60
237   minutes for subsequent attempts.
239   In 0.2.2.x we should come up with some smarter retry schedules.
241 3.6. Implementation note.
243   Vidalia 0.1.0 has a new checkbox in its Network config window called
244   "My ISP blocks connections to the Tor network." Users who click that
245   box change their configuration to:
246     UseBridges 1
247     UpdateBridgesFromAuthority 1
248   and should add at least one bridge identifier.