Add new proposal 162: "Publish the consensus in multiple flavors"
[torspec/neena.git] / dir-spec.txt
blob0a3b0c11bc650a08e709a70ae29e43c1b0da397f
2                       Tor directory protocol, version 3
4 0. Scope and preliminaries
6    This directory protocol is used by Tor version 0.2.0.x-alpha and later.
7    See dir-spec-v1.txt for information on the protocol used up to the
8    0.1.0.x series, and dir-spec-v2.txt for information on the protocol
9    used by the 0.1.1.x and 0.1.2.x series.
11    Caches and authorities must still support older versions of the
12    directory protocols, until the versions of Tor that require them are
13    finally out of commission.  See Section XXXX on backward compatibility.
15    This document merges and supersedes the following proposals:
17        101  Voting on the Tor Directory System
18        103  Splitting identity key from regularly used signing key
19        104  Long and Short Router Descriptors
21    AS OF 14 JUNE 2007, THIS SPECIFICATION HAS NOT YET BEEN COMPLETELY
22    IMPLEMENTED, OR COMPLETELY COMPLETED.
24    XXX when to download certificates.
25    XXX timeline
26    XXX fill in XXXXs
28 0.1. History
30    The earliest versions of Onion Routing shipped with a list of known
31    routers and their keys.  When the set of routers changed, users needed to
32    fetch a new list.
34    The Version 1 Directory protocol
35    --------------------------------
37    Early versions of Tor (0.0.2) introduced "Directory authorities": servers
38    that served signed "directory" documents containing a list of signed
39    "router descriptors", along with short summary of the status of each
40    router.  Thus, clients could get up-to-date information on the state of
41    the network automatically, and be certain that the list they were getting
42    was attested by a trusted directory authority.
44    Later versions (0.0.8) added directory caches, which download
45    directories from the authorities and serve them to clients.  Non-caches
46    fetch from the caches in preference to fetching from the authorities, thus
47    distributing bandwidth requirements.
49    Also added during the version 1 directory protocol were "router status"
50    documents: short documents that listed only the up/down status of the
51    routers on the network, rather than a complete list of all the
52    descriptors.  Clients and caches would fetch these documents far more
53    frequently than they would fetch full directories.
55    The Version 2 Directory Protocol
56    --------------------------------
58    During the Tor 0.1.1.x series, Tor revised its handling of directory
59    documents in order to address two major problems:
61       * Directories had grown quite large (over 1MB), and most directory
62         downloads consisted mainly of router descriptors that clients
63         already had.
65       * Every directory authority was a trust bottleneck: if a single
66         directory authority lied, it could make clients believe for a time
67         an arbitrarily distorted view of the Tor network.  (Clients
68         trusted the most recent signed document they downloaded.) Thus,
69         adding more authorities would make the system less secure, not
70         more.
72    To address these, we extended the directory protocol so that
73    authorities now published signed "network status" documents.  Each
74    network status listed, for every router in the network: a hash of its
75    identity key, a hash of its most recent descriptor, and a summary of
76    what the authority believed about its status.  Clients would download
77    the authorities' network status documents in turn, and believe
78    statements about routers iff they were attested to by more than half of
79    the authorities.
81    Instead of downloading all router descriptors at once, clients
82    downloaded only the descriptors that they did not have.  Descriptors
83    were indexed by their digests, in order to prevent malicious caches
84    from giving different versions of a router descriptor to different
85    clients.
87    Routers began working harder to upload new descriptors only when their
88    contents were substantially changed.
91 0.2. Goals of the version 3 protocol
93    Version 3 of the Tor directory protocol tries to solve the following
94    issues:
96       * A great deal of bandwidth used to transmit router descriptors was
97         used by two fields that are not actually used by Tor routers
98         (namely read-history and write-history).  We save about 60% by
99         moving them into a separate document that most clients do not
100         fetch or use.
102       * It was possible under certain perverse circumstances for clients
103         to download an unusual set of network status documents, thus
104         partitioning themselves from clients who have a more recent and/or
105         typical set of documents.  Even under the best of circumstances,
106         clients were sensitive to the ages of the network status documents
107         they downloaded.  Therefore, instead of having the clients
108         correlate multiple network status documents, we have the
109         authorities collectively vote on a single consensus network status
110         document.
112       * The most sensitive data in the entire network (the identity keys
113         of the directory authorities) needed to be stored unencrypted so
114         that the authorities can sign network-status documents on the fly.
115         Now, the authorities' identity keys are stored offline, and used
116         to certify medium-term signing keys that can be rotated.
118 0.3. Some Remaining questions
120    Things we could solve on a v3 timeframe:
122      The SHA-1 hash is showing its age.  We should do something about our
123      dependency on it.  We could probably future-proof ourselves here in
124      this revision, at least so far as documents from the authorities are
125      concerned.
127      Too many things about the authorities are hardcoded by IP.
129      Perhaps we should start accepting longer identity keys for routers
130      too.
132    Things to solve eventually:
134      Requiring every client to know about every router won't scale forever.
136      Requiring every directory cache to know every router won't scale
137      forever.
140 1. Outline
142    There is a small set (say, around 5-10) of semi-trusted directory
143    authorities.  A default list of authorities is shipped with the Tor
144    software.  Users can change this list, but are encouraged not to do so,
145    in order to avoid partitioning attacks.
147    Every authority has a very-secret, long-term "Authority Identity Key".
148    This is stored encrypted and/or offline, and is used to sign "key
149    certificate" documents.  Every key certificate contains a medium-term
150    (3-12 months) "authority signing key", that is used by the authority to
151    sign other directory information.  (Note that the authority identity
152    key is distinct from the router identity key that the authority uses
153    in its role as an ordinary router.)
155    Routers periodically upload signed "routers descriptors" to the
156    directory authorities describing their keys, capabilities, and other
157    information.  Routers may also upload signed "extra info documents"
158    containing information that is not required for the Tor protocol.
159    Directory authorities serve router descriptors indexed by router
160    identity, or by hash of the descriptor.
162    Routers may act as directory caches to reduce load on the directory
163    authorities.  They announce this in their descriptors.
165    Periodically, each directory authority generates a view of
166    the current descriptors and status for known routers.  They send a
167    signed summary of this view (a "status vote") to the other
168    authorities.  The authorities compute the result of this vote, and sign
169    a "consensus status" document containing the result of the vote.
171    Directory caches download, cache, and re-serve consensus documents.
173    Clients, directory caches, and directory authorities all use consensus
174    documents to find out when their list of routers is out-of-date.
175    (Directory authorities also use vote statuses.) If it is, they download
176    any missing router descriptors.  Clients download missing descriptors
177    from caches; caches and authorities download from authorities.
178    Descriptors are downloaded by the hash of the descriptor, not by the
179    server's identity key: this prevents servers from attacking clients by
180    giving them descriptors nobody else uses.
182    All directory information is uploaded and downloaded with HTTP.
184    [Authorities also generate and caches also cache documents produced and
185    used by earlier versions of this protocol; see section XXX for notes.]
187 1.1. What's different from version 2?
189    Clients used to download multiple network status documents,
190    corresponding roughly to "status votes" above.  They would compute the
191    result of the vote on the client side.
193    Authorities used to sign documents using the same private keys they used
194    for their roles as routers.  This forced them to keep these extremely
195    sensitive keys in memory unencrypted.
197    All of the information in extra-info documents used to be kept in the
198    main descriptors.
200 1.2. Document meta-format
202   Router descriptors, directories, and running-routers documents all obey the
203   following lightweight extensible information format.
205   The highest level object is a Document, which consists of one or more
206   Items.  Every Item begins with a KeywordLine, followed by zero or more
207   Objects. A KeywordLine begins with a Keyword, optionally followed by
208   whitespace and more non-newline characters, and ends with a newline.  A
209   Keyword is a sequence of one or more characters in the set [A-Za-z0-9-].
210   An Object is a block of encoded data in pseudo-Open-PGP-style
211   armor. (cf. RFC 2440)
213   More formally:
215     NL = The ascii LF character (hex value 0x0a).
216     Document ::= (Item | NL)+
217     Item ::= KeywordLine Object*
218     KeywordLine ::= Keyword NL | Keyword WS ArgumentChar+ NL
219     Keyword = KeywordChar+
220     KeywordChar ::= 'A' ... 'Z' | 'a' ... 'z' | '0' ... '9' | '-'
221     ArgumentChar ::= any printing ASCII character except NL.
222     WS = (SP | TAB)+
223     Object ::= BeginLine Base-64-encoded-data EndLine
224     BeginLine ::= "-----BEGIN " Keyword "-----" NL
225     EndLine ::= "-----END " Keyword "-----" NL
227     The BeginLine and EndLine of an Object must use the same keyword.
229   When interpreting a Document, software MUST ignore any KeywordLine that
230   starts with a keyword it doesn't recognize; future implementations MUST NOT
231   require current clients to understand any KeywordLine not currently
232   described.
234   The "opt" keyword was used until Tor 0.1.2.5-alpha for non-critical future
235   extensions.  All implementations MUST ignore any item of the form "opt
236   keyword ....." when they would not recognize "keyword ....."; and MUST
237   treat "opt keyword ....."  as synonymous with "keyword ......" when keyword
238   is recognized.
240   Implementations before 0.1.2.5-alpha rejected any document with a
241   KeywordLine that started with a keyword that they didn't recognize.
242   When generating documents that need to be read by older versions of Tor,
243   implementations MUST prefix items not recognized by older versions of
244   Tor with an "opt" until those versions of Tor are obsolete.  [Note that
245   key certificates, status vote documents, extra info documents, and
246   status consensus documents will never be read by older versions of Tor.]
248   Other implementations that want to extend Tor's directory format MAY
249   introduce their own items.  The keywords for extension items SHOULD start
250   with the characters "x-" or "X-", to guarantee that they will not conflict
251   with keywords used by future versions of Tor.
253   In our document descriptions below, we tag Items with a multiplicity in
254   brackets.  Possible tags are:
256     "At start, exactly once": These items MUST occur in every instance of
257       the document type, and MUST appear exactly once, and MUST be the
258       first item in their documents.
260     "Exactly once": These items MUST occur exactly one time in every
261       instance of the document type.
263     "At end, exactly once": These items MUST occur in every instance of
264       the document type, and MUST appear exactly once, and MUST be the
265       last item in their documents.
267     "At most once": These items MAY occur zero or one times in any
268       instance of the document type, but MUST NOT occur more than once.
270     "Any number": These items MAY occur zero, one, or more times in any
271       instance of the document type.
273     "Once or more": These items MUST occur at least once in any instance
274       of the document type, and MAY occur more.
276 1.3. Signing documents
278    Every signable document below is signed in a similar manner, using a
279    given "Initial Item", a final "Signature Item", a digest algorithm, and
280    a signing key.
282    The Initial Item must be the first item in the document.
284    The Signature Item has the following format:
286      <signature item keyword> [arguments] NL SIGNATURE NL
288    The "SIGNATURE" Object contains a signature (using the signing key) of
289    the PKCS1-padded digest of the entire document, taken from the
290    beginning of the Initial item, through the newline after the Signature
291    Item's keyword and its arguments.
293    Unless otherwise, the digest algorithm is SHA-1.
295    All documents are invalid unless signed with the correct signing key.
297    The "Digest" of a document, unless stated otherwise, is its digest *as
298    signed by this signature scheme*.
300 1.4. Voting timeline
302    Every consensus document has a "valid-after" (VA) time, a "fresh-until"
303    (FU) time and a "valid-until" (VU) time.  VA MUST precede FU, which MUST
304    in turn precede VU.  Times are chosen so that every consensus will be
305    "fresh" until the next consensus becomes valid, and "valid" for a while
306    after.  At least 3 consensuses should be valid at any given time.
308    The timeline for a given consensus is as follows:
310    VA-DistSeconds-VoteSeconds: The authorities exchange votes.
312    VA-DistSeconds-VoteSeconds/2: The authorities try to download any
313    votes they don't have.
315    VA-DistSeconds: The authorities calculate the consensus and exchange
316    signatures.
318    VA-DistSeconds/2: The authorities try to download any signatures
319    they don't have.
321    VA: All authorities have a multiply signed consensus.
323    VA ... FU: Caches download the consensus.  (Note that since caches have
324         no way of telling what VA and FU are until they have downloaded
325         the consensus, they assume that the present consensus's VA is
326         equal to the previous one's FU, and that its FU is one interval after
327         that.)
329    FU: The consensus is no longer the freshest consensus.
331    FU ... (the current consensus's VU): Clients download the consensus.
332         (See note above: clients guess that the next consensus's FU will be
333         two intervals after the current VA.)
335    VU: The consensus is no longer valid.
337    VoteSeconds and DistSeconds MUST each be at least 20 seconds; FU-VA and
338    VU-FU MUST each be at least 5 minutes.
340 2. Router operation and formats
342    ORs SHOULD generate a new router descriptor and a new extra-info
343    document whenever any of the following events have occurred:
345       - A period of time (18 hrs by default) has passed since the last
346         time a descriptor was generated.
348       - A descriptor field other than bandwidth or uptime has changed.
350       - Bandwidth has changed by a factor of 2 from the last time a
351         descriptor was generated, and at least a given interval of time
352         (20 mins by default) has passed since then.
354       - Its uptime has been reset (by restarting).
356       [XXX this list is incomplete; see router_differences_are_cosmetic()
357        in routerlist.c for others]
359    ORs SHOULD NOT publish a new router descriptor or extra-info document
360    if none of the above events have occurred and not much time has passed
361    (12 hours by default).
363    After generating a descriptor, ORs upload them to every directory
364    authority they know, by posting them (in order) to the URL
366       http://<hostname:port>/tor/
368 2.1. Router descriptor format
370    Router descriptors consist of the following items.  For backward
371    compatibility, there should be an extra NL at the end of each router
372    descriptor.
374    In lines that take multiple arguments, extra arguments SHOULD be
375    accepted and ignored.  Many of the nonterminals below are defined in
376    section 2.3.
378      "router" nickname address ORPort SOCKSPort DirPort NL
380        [At start, exactly once.]
382        Indicates the beginning of a router descriptor.  "nickname" must be a
383        valid router nickname as specified in 2.3.  "address" must be an IPv4
384        address in dotted-quad format.  The last three numbers indicate the
385        TCP ports at which this OR exposes functionality. ORPort is a port at
386        which this OR accepts TLS connections for the main OR protocol;
387        SOCKSPort is deprecated and should always be 0; and DirPort is the
388        port at which this OR accepts directory-related HTTP connections.  If
389        any port is not supported, the value 0 is given instead of a port
390        number.  (At least one of DirPort and ORPort SHOULD be set;
391        authorities MAY reject any descriptor with both DirPort and ORPort of
392        0.)
394     "bandwidth" bandwidth-avg bandwidth-burst bandwidth-observed NL
396        [Exactly once]
398        Estimated bandwidth for this router, in bytes per second.  The
399        "average" bandwidth is the volume per second that the OR is willing to
400        sustain over long periods; the "burst" bandwidth is the volume that
401        the OR is willing to sustain in very short intervals.  The "observed"
402        value is an estimate of the capacity this server can handle.  The
403        server remembers the max bandwidth sustained output over any ten
404        second period in the past day, and another sustained input.  The
405        "observed" value is the lesser of these two numbers.
407     "platform" string NL
409        [At most once]
411        A human-readable string describing the system on which this OR is
412        running.  This MAY include the operating system, and SHOULD include
413        the name and version of the software implementing the Tor protocol.
415     "published" YYYY-MM-DD HH:MM:SS NL
417        [Exactly once]
419        The time, in GMT, when this descriptor (and its corresponding
420        extra-info document if any)  was generated.
422     "fingerprint" fingerprint NL
424        [At most once]
426        A fingerprint (a HASH_LEN-byte of asn1 encoded public key, encoded in
427        hex, with a single space after every 4 characters) for this router's
428        identity key. A descriptor is considered invalid (and MUST be
429        rejected) if the fingerprint line does not match the public key.
431        [We didn't start parsing this line until Tor 0.1.0.6-rc; it should
432         be marked with "opt" until earlier versions of Tor are obsolete.]
434     "hibernating" bool NL
436        [At most once]
438        If the value is 1, then the Tor server was hibernating when the
439        descriptor was published, and shouldn't be used to build circuits.
441        [We didn't start parsing this line until Tor 0.1.0.6-rc; it should be
442         marked with "opt" until earlier versions of Tor are obsolete.]
444     "uptime" number NL
446        [At most once]
448        The number of seconds that this OR process has been running.
450     "onion-key" NL a public key in PEM format
452        [Exactly once]
454        This key is used to encrypt EXTEND cells for this OR.  The key MUST be
455        accepted for at least 1 week after any new key is published in a
456        subsequent descriptor. It MUST be 1024 bits.
458     "signing-key" NL a public key in PEM format
460        [Exactly once]
462        The OR's long-term identity key.  It MUST be 1024 bits.
464     "accept" exitpattern NL
465     "reject" exitpattern NL
467        [Any number]
469        These lines describe an "exit policy": the rules that an OR follows
470        when deciding whether to allow a new stream to a given address.  The
471        'exitpattern' syntax is described below.  There MUST be at least one
472        such entry.  The rules are considered in order; if no rule matches,
473        the address will be accepted.  For clarity, the last such entry SHOULD
474        be accept *:* or reject *:*.
476     "router-signature" NL Signature NL
478        [At end, exactly once]
480        The "SIGNATURE" object contains a signature of the PKCS1-padded
481        hash of the entire router descriptor, taken from the beginning of the
482        "router" line, through the newline after the "router-signature" line.
483        The router descriptor is invalid unless the signature is performed
484        with the router's identity key.
486     "contact" info NL
488        [At most once]
490        Describes a way to contact the server's administrator, preferably
491        including an email address and a PGP key fingerprint.
493     "family" names NL
495         [At most once]
497         'Names' is a space-separated list of server nicknames or
498         hexdigests. If two ORs list one another in their "family" entries,
499         then OPs should treat them as a single OR for the purpose of path
500         selection.
502         For example, if node A's descriptor contains "family B", and node B's
503         descriptor contains "family A", then node A and node B should never
504         be used on the same circuit.
506     "read-history" YYYY-MM-DD HH:MM:SS (NSEC s) NUM,NUM,NUM,NUM,NUM... NL
507         [At most once]
508     "write-history" YYYY-MM-DD HH:MM:SS (NSEC s) NUM,NUM,NUM,NUM,NUM... NL
509         [At most once]
511         Declare how much bandwidth the OR has used recently. Usage is divided
512         into intervals of NSEC seconds.  The YYYY-MM-DD HH:MM:SS field
513         defines the end of the most recent interval.  The numbers are the
514         number of bytes used in the most recent intervals, ordered from
515         oldest to newest.
517         [We didn't start parsing these lines until Tor 0.1.0.6-rc; they should
518          be marked with "opt" until earlier versions of Tor are obsolete.]
520         [See also migration notes in section 2.2.1.]
522     "eventdns" bool NL
524         [At most once]
526         Declare whether this version of Tor is using the newer enhanced
527         dns logic.  Versions of Tor with this field set to false SHOULD NOT
528         be used for reverse hostname lookups.
530         [All versions of Tor before 0.1.2.2-alpha should be assumed to have
531          this option set to 0 if it is not present.  All Tor versions at
532          0.1.2.2-alpha or later should be assumed to have this option set to
533          1 if it is not present.  Until 0.1.2.1-alpha-dev, this option was
534          not generated, even when the new DNS code was in use.  Versions of Tor
535          before 0.1.2.1-alpha-dev did not parse this option, so it should be
536          marked "opt".  The dnsworker logic has been removed, so this option
537          should not be used by new server code.  However, it can still be
538          used, and should still be recognized by new code until Tor 0.1.2.x
539          is obsolete.]
541    "caches-extra-info" NL
543        [At most once.]
545        Present only if this router is a directory cache that provides
546        extra-info documents.
548        [Versions before 0.2.0.1-alpha don't recognize this, and versions
549         before 0.1.2.5-alpha will reject descriptors containing it unless
550         it is prefixed with "opt"; it should be so prefixed until these
551         versions are obsolete.]
553    "extra-info-digest" digest NL
555        [At most once]
557        "Digest" is a hex-encoded digest (using upper-case characters) of the
558        router's extra-info document, as signed in the router's extra-info
559        (that is, not including the signature).  (If this field is absent, the
560        router is not uploading a corresponding extra-info document.)
562        [Versions before 0.2.0.1-alpha don't recognize this, and versions
563         before 0.1.2.5-alpha will reject descriptors containing it unless
564         it is prefixed with "opt"; it should be so prefixed until these
565         versions are obsolete.]
567    "hidden-service-dir" *(SP VersionNum) NL
569        [At most once.]
571        Present only if this router stores and serves hidden service
572        descriptors. If any VersionNum(s) are specified, this router
573        supports those descriptor versions. If none are specified, it
574        defaults to version 2 descriptors.
576        [Versions of Tor before 0.1.2.5-alpha rejected router descriptors
577         with unrecognized items; the protocols line should be preceded with
578         an "opt" until these Tors are obsolete.]
580    "protocols" SP "Link" SP LINK-VERSION-LIST SP "Circuit" SP
581           CIRCUIT-VERSION-LIST NL
583        [At most once.]
585        Both lists are space-separated sequences of numbers, to indicate which
586        protocols the server supports.  As of 30 Mar 2008, specified
587        protocols are "Link 1 2 Circuit 1".  See section 4.1 of tor-spec.txt
588        for more information about link protocol versions.
590        [Versions of Tor before 0.1.2.5-alpha rejected router descriptors
591         with unrecognized items; the protocols line should be preceded with
592         an "opt" until these Tors are obsolete.]
594    "allow-single-hop-exits"
596        [At most one.]
598        Present only if the router allows single-hop circuits to make exit
599        connections.  Most Tor servers do not support this: this is
600        included for specialized controllers designed to support perspective
601        access and such.
604 2.2. Extra-info documents
606    Extra-info documents consist of the following items:
608     "extra-info" Nickname Fingerprint NL
609         [At start, exactly once.]
611         Identifies what router this is an extra info descriptor for.
612         Fingerprint is encoded in hex (using upper-case letters), with
613         no spaces.
615     "published"
617        [Exactly once.]
619        The time, in GMT, when this document (and its corresponding router
620        descriptor if any) was generated.  It MUST match the published time
621        in the corresponding router descriptor.
623     "read-history" YYYY-MM-DD HH:MM:SS (NSEC s) NUM,NUM,NUM,NUM,NUM... NL
624         [At most once.]
625     "write-history" YYYY-MM-DD HH:MM:SS (NSEC s) NUM,NUM,NUM,NUM,NUM... NL
626         [At most once.]
628         As documented in 2.1 above.  See migration notes in section 2.2.1.
630     "geoip-start" YYYY-MM-DD HH:MM:SS NL
631     "geoip-client-origins" CC=N,CC=N,... NL
633         Only generated by bridge routers (see blocking.pdf), and only
634         when they have been configured with a geoip database.
635         Non-bridges SHOULD NOT generate these fields.  Contains a list
636         of mappings from two-letter country codes (CC) to the number
637         of clients that have connected to that bridge from that
638         country (approximate, and rounded up to the nearest multiple of 8
639         in order to hamper traffic analysis).  A country is included
640         only if it has at least one address.  The time in
641         "geoip-start" is the time at which we began collecting geoip
642         statistics.
644     "router-signature" NL Signature NL
645         [At end, exactly once.]
647         A document signature as documented in section 1.3, using the
648         initial item "extra-info" and the final item "router-signature",
649         signed with the router's identity key.
651 2.2.1. Moving history fields to extra-info documents.
653    Tools that want to use the read-history and write-history values SHOULD
654    download extra-info documents as well as router descriptors.  Such
655    tools SHOULD accept history values from both sources; if they appear in
656    both documents, the values in the extra-info documents are authoritative.
658    New versions of Tor no longer generate router descriptors
659    containing read-history or write-history.  Tools should continue to
660    accept read-history and write-history values in router descriptors
661    produced by older versions of Tor until all Tor versions earlier
662    than 0.2.0.x are obsolete.
664 2.3. Nonterminals in router descriptors
666    nickname ::= between 1 and 19 alphanumeric characters ([A-Za-z0-9]),
667       case-insensitive.
668    hexdigest ::= a '$', followed by 40 hexadecimal characters
669       ([A-Fa-f0-9]). [Represents a server by the digest of its identity
670       key.]
672    exitpattern ::= addrspec ":" portspec
673    portspec ::= "*" | port | port "-" port
674    port ::= an integer between 1 and 65535, inclusive.
676       [Some implementations incorrectly generate ports with value 0.
677        Implementations SHOULD accept this, and SHOULD NOT generate it.
678        Connections to port 0 are never permitted.]
680    addrspec ::= "*" | ip4spec | ip6spec
681    ipv4spec ::= ip4 | ip4 "/" num_ip4_bits | ip4 "/" ip4mask
682    ip4 ::= an IPv4 address in dotted-quad format
683    ip4mask ::= an IPv4 mask in dotted-quad format
684    num_ip4_bits ::= an integer between 0 and 32
685    ip6spec ::= ip6 | ip6 "/" num_ip6_bits
686    ip6 ::= an IPv6 address, surrounded by square brackets.
687    num_ip6_bits ::= an integer between 0 and 128
689    bool ::= "0" | "1"
691 3. Formats produced by directory authorities.
693    Every authority has two keys used in this protocol: a signing key, and
694    an authority identity key.  (Authorities also have a router identity
695    key used in their role as a router and by earlier versions of the
696    directory protocol.)  The identity key is used from time to time to
697    sign new key certificates using new signing keys; it is very sensitive.
698    The signing key is used to sign key certificates and status documents.
700    There are three kinds of documents generated by directory authorities:
702      Key certificates
703      Status votes
704      Status consensuses
706    Each is discussed below.
708 3.1. Key certificates
710    Key certificates consist of the following items:
712     "dir-key-certificate-version" version NL
714         [At start, exactly once.]
716         Determines the version of the key certificate.  MUST be "3" for
717         the protocol described in this document.  Implementations MUST
718         reject formats they don't understand.
720     "dir-address" IPPort NL
721         [At most once]
723         An IP:Port for this authority's directory port.
725     "fingerprint" fingerprint NL
727         [Exactly once.]
729         Hexadecimal encoding without spaces based on the authority's
730         identity key.
732     "dir-identity-key" NL a public key in PEM format
734         [Exactly once.]
736         The long-term authority identity key for this authority.  This key
737         SHOULD be at least 2048 bits long; it MUST NOT be shorter than
738         1024 bits.
740     "dir-key-published" YYYY-MM-DD HH:MM:SS NL
742         [Exactly once.]
744         The time (in GMT) when this document and corresponding key were
745         last generated.
747     "dir-key-expires" YYYY-MM-DD HH:MM:SS NL
749         [Exactly once.]
751         A time (in GMT) after which this key is no longer valid.
753     "dir-signing-key" NL a key in PEM format
755         [Exactly once.]
757         The directory server's public signing key.  This key MUST be at
758         least 1024 bits, and MAY be longer.
760     "dir-key-crosscert" NL CrossSignature NL
762         [At most once.]
764         NOTE: Authorities MUST include this field in all newly generated
765         certificates.  A future version of this specification will make
766         the field required.
768         CrossSignature is a signature, made using the certificate's signing
769         key, of the digest of the PKCS1-padded hash of the certificate's
770         identity key.  For backward compatibility with broken versions of the
771         parser, we wrap the base64-encoded signature in -----BEGIN ID
772         SIGNATURE---- and -----END ID SIGNATURE----- tags.  Implementations
773         MUST allow the "ID " portion to be omitted, however.
775         When encountering a certificate with a dir-key-crosscert entry,
776         implementations MUST verify that the signature is a correct signature
777         of the hash of the identity key using the signing key.
779     "dir-key-certification" NL Signature NL
781         [At end, exactly once.]
783         A document signature as documented in section 1.3, using the
784         initial item "dir-key-certificate-version" and the final item
785         "dir-key-certification", signed with the authority identity key.
787    Authorities MUST generate a new signing key and corresponding
788    certificate before the key expires.
790 3.2. Vote and consensus status documents
792    Votes and consensuses are more strictly formatted then other documents
793    in this specification, since different authorities must be able to
794    generate exactly the same consensus given the same set of votes.
796    The procedure for deciding when to generate vote and consensus status
797    documents are described in section XXX below.
799    Status documents contain a preamble, an authority section, a list of
800    router status entries, and one more footers signature, in that order.
802    Unlike other formats described above, a SP in these documents must be a
803    single space character (hex 20).
805    Some items appear only in votes, and some items appear only in
806    consensuses.  Unless specified, items occur in both.
808    The preamble contains the following items.  They MUST occur in the
809    order given here:
811     "network-status-version" SP version NL.
813         [At start, exactly once.]
815         A document format version.  For this specification, the version is
816         "3".
818     "vote-status" SP type NL
820         [Exactly once.]
822         The status MUST be "vote" or "consensus", depending on the type of
823         the document.
825     "consensus-methods" SP IntegerList NL
827         [Exactly once for votes; does not occur in consensuses.]
829         A space-separated list of supported methods for generating
830         consensuses from votes.  See section 3.4.1 for details.  Method "1"
831         MUST be included.
833     "consensus-method" SP Integer NL
835         [Exactly once for consensuses; does not occur in votes.]
837         See section 3.4.1 for details.
839         (Only included when the vote is generated with consensus-method 2 or
840         later.)
842     "published" SP YYYY-MM-DD SP HH:MM:SS NL
844         [Exactly once for votes; does not occur in consensuses.]
846         The publication time for this status document (if a vote).
848     "valid-after" SP YYYY-MM-DD SP HH:MM:SS NL
850         [Exactly once.]
852         The start of the Interval for this vote.  Before this time, the
853         consensus document produced from this vote should not be used.
854         See 1.4 for voting timeline information.
856     "fresh-until" SP YYYY-MM-DD SP HH:MM:SS NL
858         [Exactly once.]
860         The time at which the next consensus should be produced; before this
861         time, there is no point in downloading another consensus, since there
862         won't be a new one.  See 1.4 for voting timeline information.
864     "valid-until" SP YYYY-MM-DD SP HH:MM:SS NL
866         [Exactly once.]
868         The end of the Interval for this vote.  After this time, the
869         consensus produced by this vote should not be used.  See 1.4 for
870         voting timeline information.
872     "voting-delay" SP VoteSeconds SP DistSeconds NL
874         [Exactly once.]
876         VoteSeconds is the number of seconds that we will allow to collect
877         votes from all authorities; DistSeconds is the number of seconds
878         we'll allow to collect signatures from all authorities. See 1.4 for
879         voting timeline information.
881     "client-versions" SP VersionList NL
883         [At most once.]
885         A comma-separated list of recommended client versions, in
886         ascending order.  If absent, no opinion is held about client
887         versions.
889     "server-versions" SP VersionList NL
891         [At most once.]
893         A comma-separated list of recommended server versions, in
894         ascending order.  If absent, no opinion is held about server
895         versions.
897     "known-flags" SP FlagList NL
899         [Exactly once.]
901         A space-separated list of all of the flags that this document
902         might contain.  A flag is "known" either because the authority
903         knows about them and might set them (if in a vote), or because
904         enough votes were counted for the consensus for an authoritative
905         opinion to have been formed about their status.
908    The authority section of a vote contains the following items, followed
909    in turn by the authority's current key certificate:
911     "dir-source" SP nickname SP identity SP address SP IP SP dirport SP
912        orport NL
914         [Exactly once, at start]
916         Describes this authority.  The nickname is a convenient identifier
917         for the authority.  The identity is an uppercase hex fingerprint of
918         the authority's current (v3 authority) identity key.  The address is
919         the server's hostname.  The IP is the server's current IP address,
920         and dirport is its current directory port. XXXXorport
922     "contact" SP string NL
924         [At most once.]
926         An arbitrary string describing how to contact the directory
927         server's administrator.  Administrators should include at least an
928         email address and a PGP fingerprint.
930     "legacy-key" SP FINGERPRINT NL
932         [At most once]
934         Lists a fingerprint for an obsolete _identity_ key still used
935         by this authority to keep older clients working.  This option
936         is used to keep key around for a little while in case the
937         authorities need to migrate many identity keys at once.
938         (Generally, this would only happen because of a security
939         vulnerability that affected multiple authorities, like the
940         Debian OpenSSL RNG bug of May 2008.)
942    The authority section of a consensus contains groups the following items,
943    in the order given, with one group for each authority that contributed to
944    the consensus, with groups sorted by authority identity digest:
946     "dir-source" SP nickname SP identity SP address SP IP SP dirport SP
947        orport NL
949         [Exactly once, at start]
951         As in the authority section of a vote.
953     "contact" SP string NL
955         [At most once.]
957         As in the authority section of a vote.
959     "vote-digest" SP digest NL
961         [Exactly once.]
963         A digest of the vote from the authority that contributed to this
964         consensus, as signed (that is, not including the signature).
965         (Hex, upper-case.)
967    Each router status entry contains the following items.  Router status
968    entries are sorted in ascending order by identity digest.
970     "r" SP nickname SP identity SP digest SP publication SP IP SP ORPort
971         SP DirPort NL
973         [At start, exactly once.]
975         "Nickname" is the OR's nickname.  "Identity" is a hash of its
976         identity key, encoded in base64, with trailing equals sign(s)
977         removed.  "Digest" is a hash of its most recent descriptor as
978         signed (that is, not including the signature), encoded in base64.
979         "Publication" is the
980         publication time of its most recent descriptor, in the form
981         YYYY-MM-DD HH:MM:SS, in GMT.  "IP" is its current IP address;
982         ORPort is its current OR port, "DirPort" is it's current directory
983         port, or "0" for "none".
985     "s" SP Flags NL
987         [At most once.]
989         A series of space-separated status flags, in alphabetical order.
990         Currently documented flags are:
992           "Authority" if the router is a directory authority.
993           "BadExit" if the router is believed to be useless as an exit node
994              (because its ISP censors it, because it is behind a restrictive
995              proxy, or for some similar reason).
996           "BadDirectory" if the router is believed to be useless as a
997              directory cache (because its directory port isn't working,
998              its bandwidth is always throttled, or for some similar
999              reason).
1000           "Exit" if the router is more useful for building
1001              general-purpose exit circuits than for relay circuits.  The
1002              path building algorithm uses this flag; see path-spec.txt.
1003           "Fast" if the router is suitable for high-bandwidth circuits.
1004           "Guard" if the router is suitable for use as an entry guard.
1005           "HSDir" if the router is considered a v2 hidden service directory.
1006           "Named" if the router's identity-nickname mapping is canonical,
1007              and this authority binds names.
1008           "Stable" if the router is suitable for long-lived circuits.
1009           "Running" if the router is currently usable.
1010           "Unnamed" if another router has bound the name used by this
1011              router, and this authority binds names.
1012           "Valid" if the router has been 'validated'.
1013           "V2Dir" if the router implements the v2 directory protocol.
1014           "V3Dir" if the router implements this protocol.
1016     "v" SP version NL
1018         [At most once.]
1020         The version of the Tor protocol that this server is running.  If
1021         the value begins with "Tor" SP, the rest of the string is a Tor
1022         version number, and the protocol is "The Tor protocol as supported
1023         by the given version of Tor."  Otherwise, if the value begins with
1024         some other string, Tor has upgraded to a more sophisticated
1025         protocol versioning system, and the protocol is "a version of the
1026         Tor protocol more recent than any we recognize."
1028         Directory authorities SHOULD omit version strings they receive from
1029         descriptors if they would cause "v" lines to be over 128 characters
1030         long.
1032     "w" SP "Bandwidth=" INT NL
1034         [At most once.]
1036         An estimate of the bandwidth of this server, in an arbitrary
1037         unit (currently kilobytes per second).  Used to weight router
1038         selection.  Other weighting keywords may be added later.
1039         Clients MUST ignore keywords they do not recognize.
1041     "p" SP ("accept" / "reject") SP PortList NL
1043         [At most once.]
1045         PortList = PortOrRange
1046         PortList = PortList "," PortOrRange
1047         PortOrRange = INT "-" INT / INT
1049         A list of those ports that this router supports (if 'accept')
1050         or does not support (if 'reject') for exit to "most
1051         addresses".
1053    The signature section contains the following item, which appears
1054    Exactly Once for a vote, and At Least Once for a consensus.
1056     "directory-signature" SP identity SP signing-key-digest NL Signature
1058         This is a signature of the status document, with the initial item
1059         "network-status-version", and the signature item
1060         "directory-signature", using the signing key.  (In this case, we take
1061         the hash through the _space_ after directory-signature, not the
1062         newline: this ensures that all authorities sign the same thing.)
1063         "identity" is the hex-encoded digest of the authority identity key of
1064         the signing authority, and "signing-key-digest" is the hex-encoded
1065         digest of the current authority signing key of the signing authority.
1067 3.3. Deciding how to vote.
1069    (This section describes how directory authorities choose which status
1070    flags to apply to routers, as of Tor 0.2.0.0-alpha-dev. Later directory
1071    authorities MAY do things differently, so long as clients keep working
1072    well.  Clients MUST NOT depend on the exact behaviors in this section.)
1074    In the below definitions, a router is considered "active" if it is
1075    running, valid, and not hibernating.
1077    "Valid" -- a router is 'Valid' if it is running a version of Tor not
1078    known to be broken, and the directory authority has not blacklisted
1079    it as suspicious.
1081    "Named" -- Directory authority administrators may decide to support name
1082    binding.  If they do, then they must maintain a file of
1083    nickname-to-identity-key mappings, and try to keep this file consistent
1084    with other directory authorities.  If they don't, they act as clients, and
1085    report bindings made by other directory authorities (name X is bound to
1086    identity Y if at least one binding directory lists it, and no directory
1087    binds X to some other Y'.)  A router is called 'Named' if the router
1088    believes the given name should be bound to the given key.
1090         Two strategies exist on the current network for deciding on
1091         values for the Named flag.  In the original version, server
1092         operators were asked to send nickname-identity pairs to a
1093         mailing list of Naming directory authorities operators.  The
1094         operators were then supposed to add the pairs to their
1095         mapping files; in practice, they didn't get to this often.
1097         Newer Naming authorities run a script that registers routers
1098         in their mapping files once the routers have been online at
1099         least two weeks, no other router has that nickname, and no
1100         other router has wanted the nickname for a month.  If a router
1101         has not been online for six months, the router is removed.
1103    "Unnamed" -- Directory authorities that support naming should vote for a
1104    router to be 'Unnamed' if its given nickname is mapped to a different
1105    identity.
1107    "Running" -- A router is 'Running' if the authority managed to connect to
1108    it successfully within the last 30 minutes.
1110    "Stable" -- A router is 'Stable' if it is active, and either its Weighted
1111    MTBF is at least the median for known active routers or its Weighted MTBF
1112    corresponds to at least 7 days. Routers are never called Stable if they are
1113    running a version of Tor known to drop circuits stupidly.  (0.1.1.10-alpha
1114    through 0.1.1.16-rc are stupid this way.)
1116         To calculate weighted MTBF, compute the weighted mean of the lengths
1117         of all intervals when the router was observed to be up, weighting
1118         intervals by $\alpha^n$, where $n$ is the amount of time that has
1119         passed since the interval ended, and $\alpha$ is chosen so that
1120         measurements over approximately one month old no longer influence the
1121         weighted MTBF much.
1123         [XXXX what happens when we have less than 4 days of MTBF info.]
1125    "Exit" -- A router is called an 'Exit' iff it allows exits to at
1126     least two of the ports 80, 443, and 6667 and allows exits to at
1127     least one /8 address space.
1129    "Fast" -- A router is 'Fast' if it is active, and its bandwidth is
1130    either in the top 7/8ths for known active routers or at least 100KB/s.
1132    "Guard" -- A router is a possible 'Guard' if its Weighted Fractional
1133    Uptime is at least the median for "familiar" active routers, and if
1134    its bandwidth is at least median or at least 250KB/s.
1135    If the total bandwidth of active non-BadExit Exit servers is less
1136    than one third of the total bandwidth of all active servers, no Exit is
1137    listed as a Guard.
1139         To calculate weighted fractional uptime, compute the fraction
1140         of time that the router is up in any given day, weighting so that
1141         downtime and uptime in the past counts less.
1143         A node is 'familiar' if 1/8 of all active nodes have appeared more
1144         recently than it, OR it has been around for a few weeks.
1146    "Authority" -- A router is called an 'Authority' if the authority
1147    generating the network-status document believes it is an authority.
1149    "V2Dir" -- A router supports the v2 directory protocol if it has an open
1150    directory port, and it is running a version of the directory protocol that
1151    supports the functionality clients need.  (Currently, this is
1152    0.1.1.9-alpha or later.)
1154    "V3Dir" -- A router supports the v3 directory protocol if it has an open
1155    directory port, and it is running a version of the directory protocol that
1156    supports the functionality clients need.  (Currently, this is
1157    0.2.0.?????-alpha or later.)
1159    "HSDir" -- A router is a v2 hidden service directory if it stores and
1160    serves v2 hidden service descriptors and the authority managed to connect
1161    to it successfully within the last 24 hours.
1163    Directory server administrators may label some servers or IPs as
1164    blacklisted, and elect not to include them in their network-status lists.
1166    Authorities SHOULD 'disable' any servers in excess of 3 on any single IP.
1167    When there are more than 3 to choose from, authorities should first prefer
1168    authorities to non-authorities, then prefer Running to non-Running, and
1169    then prefer high-bandwidth to low-bandwidth.  To 'disable' a server, the
1170    authority *should* advertise it without the Running or Valid flag.
1172    Thus, the network-status vote includes all non-blacklisted,
1173    non-expired, non-superseded descriptors.
1175    The bandwidth in a "w" line should be taken as the best estimate
1176    of the router's actual capacity that the authority has.  For now,
1177    this should be the lesser of the observed bandwidth and bandwidth
1178    rate limit from the router descriptor.  It is given in kilobytes
1179    per second, and capped at some arbitrary value (currently 10 MB/s).
1181    The ports listed in a "p" line should be taken as those ports for
1182    which the router's exit policy permits 'most' addresses, ignoring any
1183    accept not for all addresses, ignoring all rejects for private
1184    netblocks.  "Most" addresses are permitted if no more than 2^25
1185    IPv4 addresses (two /8 networks) were blocked.  The list is encoded
1186    as described in 3.4.2.
1188 3.4. Computing a consensus from a set of votes
1190    Given a set of votes, authorities compute the contents of the consensus
1191    document as follows:
1193      The "valid-after", "valid-until", and "fresh-until" times are taken as
1194      the median of the respective values from all the votes.
1196      The times in the "voting-delay" line are taken as the median of the
1197      VoteSeconds and DistSeconds times in the votes.
1199      Known-flags is the union of all flags known by any voter.
1201     "client-versions" and "server-versions" are sorted in ascending
1202      order; A version is recommended in the consensus if it is recommended
1203      by more than half of the voting authorities that included a
1204      client-versions or server-versions lines in their votes.
1206      The authority item groups (dir-source, contact, fingerprint,
1207      vote-digest) are taken from the votes of the voting
1208      authorities. These groups are sorted by the digests of the
1209      authorities identity keys, in ascending order.  If the consensus
1210      method is 3 or later, a dir-source line must be included for
1211      every vote with legacy-key entry, using the legacy-key's
1212      fingerprint, the voter's ordinary nickname with the string
1213      "-legacy" appended, and all other fields as from the original
1214      vote's dir-source line.
1216      A router status entry:
1217         * is included in the result if some router status entry with the same
1218           identity is included by more than half of the authorities (total
1219           authorities, not just those whose votes we have).
1221         * For any given identity, we include at most one router status entry.
1223         * A router entry has a flag set if that is included by more than half
1224           of the authorities who care about that flag.
1226         * Two router entries are "the same" if they have the same
1227           <descriptor digest, published time, nickname, IP, ports> tuple.
1228           We choose the tuple for a given router as whichever tuple appears
1229           for that router in the most votes.  We break ties first in favor of
1230           the more recently published, then in favor of smaller server
1231           descriptor digest.
1233         * The Named flag appears if it is included for this routerstatus by
1234           _any_ authority, and if all authorities that list it list the same
1235           nickname. However, if consensus-method 2 or later is in use, and
1236           any authority calls this identity/nickname pair Unnamed, then
1237           this routerstatus does not get the Named flag.
1239         * If consensus-method 2 or later is in use, the Unnamed flag is
1240           set for a routerstatus if any authorities have voted for a different
1241           identities to be Named with that nickname, or if any authority
1242           lists that nickname/ID pair as Unnamed.
1244           (With consensus-method 1, Unnamed is set like any other flag.)
1246         * The version is given as whichever version is listed by the most
1247           voters, with ties decided in favor of more recent versions.
1249         * If consensus-method 4 or later is in use, then routers that
1250           do not have the Running flag are not listed at all.
1252         * If consensus-method 5 or later is in use, then the "w" line
1253           is generated using a low-median of the bandwidth values from
1254           the votes that included "w" lines for this router.
1256         * If consensus-method 5 or later is in use, then the "p" line
1257           is taken from the votes that have the same policy summary
1258           for the descriptor we are listing.  (They should all be the
1259           same.  If they are not, we pick the most commonly listed
1260           one, breaking ties in favor of the lexicographically larger
1261           vote.)  The port list is encoded as specified in 3.4.2.
1263      The signatures at the end of a consensus document are sorted in
1264      ascending order by identity digest.
1266    All ties in computing medians are broken in favor of the smaller or
1267    earlier item.
1269 3.4.1. Forward compatibility
1271    Future versions of Tor will need to include new information in the
1272    consensus documents, but it is important that all authorities (or at least
1273    half) generate and sign the same signed consensus.
1275    To achieve this, authorities list in their votes their supported methods
1276    for generating consensuses from votes.  Later methods will be assigned
1277    higher numbers.  Currently recognized methods:
1278      "1" -- The first implemented version.
1279      "2" -- Added support for the Unnamed flag.
1280      "3" -- Added legacy ID key support to aid in authority ID key rollovers
1281      "4" -- No longer list routers that are not running in the consensus
1282      "5" -- adds support for "w" and "p" lines.
1284    Before generating a consensus, an authority must decide which consensus
1285    method to use.  To do this, it looks for the highest version number
1286    supported by more than 2/3 of the authorities voting.  If it supports this
1287    method, then it uses it.  Otherwise, it falls back to method 1.
1289    (The consensuses generated by new methods must be parsable by
1290    implementations that only understand the old methods, and must not cause
1291    those implementations to compromise their anonymity.  This is a means for
1292    making changes in the contents of consensus; not for making
1293    backward-incompatible changes in their format.)
1295 3.4.2. Encoding port lists
1297   Whether the summary shows the list of accepted ports or the list of
1298   rejected ports depends on which list is shorter (has a shorter string
1299   representation).  In case of ties we choose the list of accepted
1300   ports.  As an exception to this rule an allow-all policy is
1301   represented as "accept 1-65535" instead of "reject " and a reject-all
1302   policy is similarly given as "reject 1-65535".
1304   Summary items are compressed, that is instead of "80-88,89-100" there
1305   only is a single item of "80-100", similarly instead of "20,21" a
1306   summary will say "20-21".
1308   Port lists are sorted in ascending order.
1310   The maximum allowed length of a policy summary (including the "accept "
1311   or "reject ") is 1000 characters.  If a summary exceeds that length we
1312   use an accept-style summary and list as much of the port list as is
1313   possible within these 1000 bytes.  [XXXX be more specific.]
1315 3.5. Detached signatures
1317    Assuming full connectivity, every authority should compute and sign the
1318    same consensus directory in each period.  Therefore, it isn't necessary to
1319    download the consensus computed by each authority; instead, the
1320    authorities only push/fetch each others' signatures.  A "detached
1321    signature" document contains items as follows:
1323     "consensus-digest" SP Digest NL
1325         [At start, at most once.]
1327         The digest of the consensus being signed.
1329     "valid-after" SP YYYY-MM-DD SP HH:MM:SS NL
1330     "fresh-until" SP YYYY-MM-DD SP HH:MM:SS NL
1331     "valid-until" SP YYYY-MM-DD SP HH:MM:SS NL
1333         [As in the consensus]
1335     "directory-signature"
1337         [As in the consensus; the signature object is the same as in the
1338         consensus document.]
1341 4. Directory server operation
1343    All directory authorities and directory caches ("directory servers")
1344    implement this section, except as noted.
1346 4.1. Accepting uploads (authorities only)
1348    When a router posts a signed descriptor to a directory authority, the
1349    authority first checks whether it is well-formed and correctly
1350    self-signed.  If it is, the authority next verifies that the nickname
1351    in question is not already assigned to a router with a different
1352    public key.
1353    Finally, the authority MAY check that the router is not blacklisted
1354    because of its key, IP, or another reason.
1356    If the descriptor passes these tests, and the authority does not already
1357    have a descriptor for a router with this public key, it accepts the
1358    descriptor and remembers it.
1360    If the authority _does_ have a descriptor with the same public key, the
1361    newly uploaded descriptor is remembered if its publication time is more
1362    recent than the most recent old descriptor for that router, and either:
1363       - There are non-cosmetic differences between the old descriptor and the
1364         new one.
1365       - Enough time has passed between the descriptors' publication times.
1366         (Currently, 12 hours.)
1368    Differences between router descriptors are "non-cosmetic" if they would be
1369    sufficient to force an upload as described in section 2 above.
1371    Note that the "cosmetic difference" test only applies to uploaded
1372    descriptors, not to descriptors that the authority downloads from other
1373    authorities.
1375    When a router posts a signed extra-info document to a directory authority,
1376    the authority again checks it for well-formedness and correct signature,
1377    and checks that its matches the extra-info-digest in some router
1378    descriptor that it believes is currently useful.  If so, it accepts it and
1379    stores it and serves it as requested.  If not, it drops it.
1381 4.2. Voting (authorities only)
1383    Authorities divide time into Intervals.  Authority administrators SHOULD
1384    try to all pick the same interval length, and SHOULD pick intervals that
1385    are commonly used divisions of time (e.g., 5 minutes, 15 minutes, 30
1386    minutes, 60 minutes, 90 minutes).  Voting intervals SHOULD be chosen to
1387    divide evenly into a 24-hour day.
1389    Authorities SHOULD act according to interval and delays in the
1390    latest consensus.  Lacking a latest consensus, they SHOULD default to a
1391    30-minute Interval, a 5 minute VotingDelay, and a 5 minute DistDelay.
1393    Authorities MUST take pains to ensure that their clocks remain accurate
1394    within a few seconds.  (Running NTP is usually sufficient.)
1396    The first voting period of each day begins at 00:00 (midnight) GMT.  If
1397    the last period of the day would be truncated by one-half or more, it is
1398    merged with the second-to-last period.
1400    An authority SHOULD publish its vote immediately at the start of each voting
1401    period (minus VoteSeconds+DistSeconds).  It does this by making it
1402    available at
1403      http://<hostname>/tor/status-vote/next/authority.z
1404    and sending it in an HTTP POST request to each other authority at the URL
1405      http://<hostname>/tor/post/vote
1407    If, at the start of the voting period, minus DistSeconds, an authority
1408    does not have a current statement from another authority, the first
1409    authority downloads the other's statement.
1411    Once an authority has a vote from another authority, it makes it available
1412    at
1413       http://<hostname>/tor/status-vote/next/<fp>.z
1414    where <fp> is the fingerprint of the other authority's identity key.
1415    And at
1416       http://<hostname>/tor/status-vote/next/d/<d>.z
1417    where <d> is the digest of the vote document.
1419    The consensus status, along with as many signatures as the server
1420    currently knows, should be available at
1421       http://<hostname>/tor/status-vote/next/consensus.z
1422    All of the detached signatures it knows for consensus status should be
1423    available at:
1424       http://<hostname>/tor/status-vote/next/consensus-signatures.z
1426    Once there are enough signatures, or once the voting period starts,
1427    these documents are available at
1428       http://<hostname>/tor/status-vote/current/consensus.z
1429    and
1430       http://<hostname>/tor/status-vote/current/consensus-signatures.z
1431    [XXX current/consensus-signatures is not currently implemented, as it
1432     is not used in the voting protocol.]
1434    The other vote documents are analogously made available under
1435      http://<hostname>/tor/status-vote/current/authority.z
1436      http://<hostname>/tor/status-vote/current/<fp>.z
1437      http://<hostname>/tor/status-vote/current/d/<d>.z
1438    once the consensus is complete.
1440    Once an authority has computed and signed a consensus network status, it
1441    should send its detached signature to each other authority in an HTTP POST
1442    request to the URL:
1443       http://<hostname>/tor/post/consensus-signature
1445    [XXX Note why we support push-and-then-pull.]
1447    [XXX possible future features include support for downloading old
1448     consensuses.]
1450 4.3. Downloading consensus status documents (caches only)
1452    All directory servers (authorities and caches) try to keep a recent
1453    network-status consensus document to serve to clients.  A cache ALWAYS
1454    downloads a network-status consensus if any of the following are true:
1455      - The cache has no consensus document.
1456      - The cache's consensus document is no longer valid.
1457    Otherwise, the cache downloads a new consensus document at a randomly
1458    chosen time in the first half-interval after its current consensus
1459    stops being fresh.  (This time is chosen at random to avoid swarming
1460    the authorities at the start of each period.  The interval size is
1461    inferred from the difference between the valid-after time and the
1462    fresh-until time on the consensus.)
1464    [For example, if a cache has a consensus that became valid at 1:00,
1465     and is fresh until 2:00, that cache will fetch a new consensus at
1466     a random time between 2:00 and 2:30.]
1468 4.4. Downloading and storing router descriptors (authorities and caches)
1470    Periodically (currently, every 10 seconds), directory servers check
1471    whether there are any specific descriptors that they do not have and that
1472    they are not currently trying to download.  Caches identify these
1473    descriptors by hash in the recent network-status consensus documents;
1474    authorities identify them by hash in vote (if publication date is more
1475    recent than the descriptor we currently have).
1477  [XXXX need a way to fetch descriptors ahead of the vote?  v2 status docs can
1478  do that for now.]
1480    If so, the directory server launches requests to the authorities for these
1481    descriptors, such that each authority is only asked for descriptors listed
1482    in its most recent vote (if the requester is an authority) or in the
1483    consensus (if the requester is a cache).  If we're an authority, and more
1484    than one authority lists the descriptor, we choose which to ask at random.
1486    If one of these downloads fails, we do not try to download that descriptor
1487    from the authority that failed to serve it again unless we receive a newer
1488    network-status (consensus or vote) from that authority that lists the same
1489    descriptor.
1491    Directory servers must potentially cache multiple descriptors for each
1492    router. Servers must not discard any descriptor listed by any recent
1493    consensus.  If there is enough space to store additional descriptors,
1494    servers SHOULD try to hold those which clients are likely to download the
1495    most.  (Currently, this is judged based on the interval for which each
1496    descriptor seemed newest.)
1497 [XXXX define recent]
1499    Authorities SHOULD NOT download descriptors for routers that they would
1500    immediately reject for reasons listed in 3.1.
1502 4.5. Downloading and storing extra-info documents
1504    All authorities, and any cache that chooses to cache extra-info documents,
1505    and any client that uses extra-info documents, should implement this
1506    section.
1508    Note that generally, clients don't need extra-info documents.
1510    Periodically, the Tor instance checks whether it is missing any extra-info
1511    documents: in other words, if it has any router descriptors with an
1512    extra-info-digest field that does not match any of the extra-info
1513    documents currently held.  If so, it downloads whatever extra-info
1514    documents are missing.  Caches download from authorities; non-caches try
1515    to download from caches.  We follow the same splitting and back-off rules
1516    as in 4.4 (if a cache) or 5.3 (if a client).
1518 4.6. General-use HTTP URLs
1520    "Fingerprints" in these URLs are base-16-encoded SHA1 hashes.
1522    The most recent v3 consensus should be available at:
1523       http://<hostname>/tor/status-vote/current/consensus.z
1525    Starting with Tor version 0.2.1.1-alpha is also available at:
1526       http://<hostname>/tor/status-vote/current/consensus/<F1>+<F2>+<F3>.z
1528    Where F1, F2, etc. are authority identity fingerprints the client trusts.
1529    Servers will only return a consensus if more than half of the requested
1530    authorities have signed the document, otherwise a 404 error will be sent
1531    back.  The fingerprints can be shortened to a length of any multiple of
1532    two, using only the leftmost part of the encoded fingerprint.  Tor uses
1533    3 bytes (6 hex characters) of the fingerprint.
1535    Clients SHOULD sort the fingerprints in ascending order.  Server MUST
1536    accept any order.
1538    Clients SHOULD use this format when requesting consensus documents from
1539    directory authority servers and from caches running a version of Tor
1540    that is known to support this URL format.
1542    A concatenated set of all the current key certificates should be available
1543    at:
1544       http://<hostname>/tor/keys/all.z
1546    The key certificate for this server (if it is an authority) should be
1547    available at:
1548       http://<hostname>/tor/keys/authority.z
1550    The key certificate for an authority whose authority identity fingerprint
1551    is <F> should be available at:
1552       http://<hostname>/tor/keys/fp/<F>.z
1554    The key certificate whose signing key fingerprint is <F> should be
1555    available at:
1556       http://<hostname>/tor/keys/sk/<F>.z
1558    The key certificate whose identity key fingerprint is <F> and whose signing
1559    key fingerprint is <S> should be available at:
1561       http://<hostname>/tor/keys/fp-sk/<F>-<S>.z
1563    (As usual, clients may request multiple certificates using:
1564        http://<hostname>/tor/keys/fp-sk/<F1>-<S1>+<F2>-<S2>.z  )
1565    [The above fp-sk format was not supported before Tor 0.2.1.9-alpha.]
1567    The most recent descriptor for a server whose identity key has a
1568    fingerprint of <F> should be available at:
1569       http://<hostname>/tor/server/fp/<F>.z
1571    The most recent descriptors for servers with identity fingerprints
1572    <F1>,<F2>,<F3> should be available at:
1573       http://<hostname>/tor/server/fp/<F1>+<F2>+<F3>.z
1575    (NOTE: Implementations SHOULD NOT download descriptors by identity key
1576    fingerprint. This allows a corrupted server (in collusion with a cache) to
1577    provide a unique descriptor to a client, and thereby partition that client
1578    from the rest of the network.)
1580    The server descriptor with (descriptor) digest <D> (in hex) should be
1581    available at:
1582       http://<hostname>/tor/server/d/<D>.z
1584    The most recent descriptors with digests <D1>,<D2>,<D3> should be
1585    available at:
1586       http://<hostname>/tor/server/d/<D1>+<D2>+<D3>.z
1588    The most recent descriptor for this server should be at:
1589       http://<hostname>/tor/server/authority.z
1590     [Nothing in the Tor protocol uses this resource yet, but it is useful
1591      for debugging purposes. Also, the official Tor implementations
1592      (starting at 0.1.1.x) use this resource to test whether a server's
1593      own DirPort is reachable.]
1595    A concatenated set of the most recent descriptors for all known servers
1596    should be available at:
1597       http://<hostname>/tor/server/all.z
1599    Extra-info documents are available at the URLS
1600       http://<hostname>/tor/extra/d/...
1601       http://<hostname>/tor/extra/fp/...
1602       http://<hostname>/tor/extra/all[.z]
1603       http://<hostname>/tor/extra/authority[.z]
1604          (As for /tor/server/ URLs: supports fetching extra-info
1605          documents by their digest, by the fingerprint of their servers,
1606          or all at once. When serving by fingerprint, we serve the
1607          extra-info that corresponds to the descriptor we would serve by
1608          that fingerprint. Only directory authorities of version
1609          0.2.0.1-alpha or later are guaranteed to support the first
1610          three classes of URLs.  Caches may support them, and MUST
1611          support them if they have advertised "caches-extra-info".)
1613    For debugging, directories SHOULD expose non-compressed objects at URLs like
1614    the above, but without the final ".z".
1615    Clients MUST handle compressed concatenated information in two forms:
1616      - A concatenated list of zlib-compressed objects.
1617      - A zlib-compressed concatenated list of objects.
1618    Directory servers MAY generate either format: the former requires less
1619    CPU, but the latter requires less bandwidth.
1621    Clients SHOULD use upper case letters (A-F) when base16-encoding
1622    fingerprints.  Servers MUST accept both upper and lower case fingerprints
1623    in requests.
1625 5. Client operation: downloading information
1627    Every Tor that is not a directory server (that is, those that do
1628    not have a DirPort set) implements this section.
1630 5.1. Downloading network-status documents
1632    Each client maintains a list of directory authorities.  Insofar as
1633    possible, clients SHOULD all use the same list.
1635    Clients try to have a live consensus network-status document at all times.
1636    A network-status document is "live" if the time in its valid-until field
1637    has not passed.
1639    If a client is missing a live network-status document, it tries to fetch
1640    it from a directory cache (or from an authority if it knows no caches).
1641    On failure, the client waits briefly, then tries that network-status
1642    document again from another cache.  The client does not build circuits
1643    until it has a live network-status consensus document, and it has
1644    descriptors for more than 1/4 of the routers that it believes are running.
1646    (Note: clients can and should pick caches based on the network-status
1647    information they have: once they have first fetched network-status info
1648    from an authority, they should not need to go to the authority directly
1649    again.)
1651    To avoid swarming the caches whenever a consensus expires, the
1652    clients download new consensuses at a randomly chosen time after the
1653    caches are expected to have a fresh consensus, but before their
1654    consensus will expire.  (This time is chosen uniformly at random from
1655    the interval between the time 3/4 into the first interval after the
1656    consensus is no longer fresh, and 7/8 of the time remaining after
1657    that before the consensus is invalid.)
1659    [For example, if a cache has a consensus that became valid at 1:00,
1660     and is fresh until 2:00, and expires at 4:00, that cache will fetch
1661     a new consensus at a random time between 2:45 and 3:50, since 3/4
1662     of the one-hour interval is 45 minutes, and 7/8 of the remaining 75
1663     minutes is 65 minutes.]
1665 5.2. Downloading and storing router descriptors
1667    Clients try to have the best descriptor for each router.  A descriptor is
1668    "best" if:
1669       * It is listed in the consensus network-status document.
1671    Periodically (currently every 10 seconds) clients check whether there are
1672    any "downloadable" descriptors.  A descriptor is downloadable if:
1673       - It is the "best" descriptor for some router.
1674       - The descriptor was published at least 10 minutes in the past.
1675         (This prevents clients from trying to fetch descriptors that the
1676         mirrors have probably not yet retrieved and cached.)
1677       - The client does not currently have it.
1678       - The client is not currently trying to download it.
1679       - The client would not discard it immediately upon receiving it.
1680       - The client thinks it is running and valid (see 6.1 below).
1682    If at least 16 known routers have downloadable descriptors, or if
1683    enough time (currently 10 minutes) has passed since the last time the
1684    client tried to download descriptors, it launches requests for all
1685    downloadable descriptors, as described in 5.3 below.
1687    When a descriptor download fails, the client notes it, and does not
1688    consider the descriptor downloadable again until a certain amount of time
1689    has passed. (Currently 0 seconds for the first failure, 60 seconds for the
1690    second, 5 minutes for the third, 10 minutes for the fourth, and 1 day
1691    thereafter.)  Periodically (currently once an hour) clients reset the
1692    failure count.
1694    Clients retain the most recent descriptor they have downloaded for each
1695    router so long as it is not too old (currently, 48 hours), OR so long as
1696    no better descriptor has been downloaded for the same router.
1698    [Versions of Tor before 0.1.2.3-alpha would discard descriptors simply for
1699    being published too far in the past.]  [The code seems to discard
1700    descriptors in all cases after they're 5 days old. True? -RD]
1702 5.3. Managing downloads
1704    When a client has no consensus network-status document, it downloads it
1705    from a randomly chosen authority.  In all other cases, the client
1706    downloads from caches randomly chosen from among those believed to be V2
1707    directory servers.  (This information comes from the network-status
1708    documents; see 6 below.)
1710    When downloading multiple router descriptors, the client chooses multiple
1711    mirrors so that:
1712      - At least 3 different mirrors are used, except when this would result
1713        in more than one request for under 4 descriptors.
1714      - No more than 128 descriptors are requested from a single mirror.
1715      - Otherwise, as few mirrors as possible are used.
1716    After choosing mirrors, the client divides the descriptors among them
1717    randomly.
1719    After receiving any response client MUST discard any network-status
1720    documents and descriptors that it did not request.
1722 6. Using directory information
1724    Everyone besides directory authorities uses the approaches in this section
1725    to decide which servers to use and what their keys are likely to be.
1726    (Directory authorities just believe their own opinions, as in 3.1 above.)
1728 6.1. Choosing routers for circuits.
1730    Circuits SHOULD NOT be built until the client has enough directory
1731    information: a live consensus network status [XXXX fallback?]  and
1732    descriptors for at least 1/4 of the servers believed to be running.
1734    A server is "listed" if it is included by the consensus network-status
1735    document.  Clients SHOULD NOT use unlisted servers.
1737    These flags are used as follows:
1739      - Clients SHOULD NOT use non-'Valid' or non-'Running' routers unless
1740        requested to do so.
1742      - Clients SHOULD NOT use non-'Fast' routers for any purpose other than
1743        very-low-bandwidth circuits (such as introduction circuits).
1745      - Clients SHOULD NOT use non-'Stable' routers for circuits that are
1746        likely to need to be open for a very long time (such as those used for
1747        IRC or SSH connections).
1749      - Clients SHOULD NOT choose non-'Guard' nodes when picking entry guard
1750        nodes.
1752      - Clients SHOULD NOT download directory information from non-'V2Dir'
1753        caches.
1755    See the "path-spec.txt" document for more details.
1757 6.2. Managing naming
1759    In order to provide human-memorable names for individual server
1760    identities, some directory servers bind names to IDs.  Clients handle
1761    names in two ways:
1763    When a client encounters a name it has not mapped before:
1765       If the consensus lists any router with that name as "Named", or if
1766       consensus-method 2 or later is in use and the consensus lists any
1767       router with that name as having the "Unnamed" flag, then the name is
1768       bound.  (It's bound to the ID listed in the entry with the Named,
1769       or to an unknown ID if no name is found.)
1771    When the user refers to a bound name, the implementation SHOULD provide
1772    only the router with ID bound to that name, and no other router, even
1773    if the router with the right ID can't be found.
1775    When a user tries to refer to a non-bound name, the implementation SHOULD
1776    warn the user. After warning the user, the implementation MAY use any
1777    router that advertises the name.
1779    Not every router needs a nickname.  When a router doesn't configure a
1780    nickname, it publishes with the default nickname "Unnamed".  Authorities
1781    SHOULD NOT ever mark a router with this nickname as Named; client software
1782    SHOULD NOT ever use a router in response to a user request for a router
1783    called "Unnamed".
1785 6.3. Software versions
1787    An implementation of Tor SHOULD warn when it has fetched a consensus
1788    network-status, and it is running a software version not listed.
1790 6.4. Warning about a router's status.
1792    If a router tries to publish its descriptor to a Naming authority
1793    that has its nickname mapped to another key, the router SHOULD
1794    warn the operator that it is either using the wrong key or is using
1795    an already claimed nickname.
1797    If a router has fetched a consensus document,, and the
1798    authorities do not publish a binding for the router's nickname, the
1799    router MAY remind the operator that the chosen nickname is not
1800    bound to this key at the authorities, and suggest contacting the
1801    authority operators.
1803    ...
1805 6.5. Router protocol versions
1807    A client should believe that a router supports a given feature if that
1808    feature is supported by the router or protocol versions in more than half
1809    of the live networkstatuses' "v" entries for that router.  In other words,
1810    if the "v" entries for some router are:
1811        v Tor 0.0.8pre1                (from authority 1)
1812        v Tor 0.1.2.11                 (from authority 2)
1813        v FutureProtocolDescription 99 (from authority 3)
1814    then the client should believe that the router supports any feature
1815    supported by 0.1.2.11.
1817    This is currently equivalent to believing the median declared version for
1818    a router in all live networkstatuses.
1820 7. Standards compliance
1822    All clients and servers MUST support HTTP 1.0.  Clients and servers MAY
1823    support later versions of HTTP as well.
1825 7.1. HTTP headers
1827   Servers MAY set the Content-Length: header.  Servers SHOULD set
1828   Content-Encoding to "deflate" or "identity".
1830   Servers MAY include an X-Your-Address-Is: header, whose value is the
1831   apparent IP address of the client connecting to them (as a dotted quad).
1832   For directory connections tunneled over a BEGIN_DIR stream, servers SHOULD
1833   report the IP from which the circuit carrying the BEGIN_DIR stream reached
1834   them.  [Servers before version 0.1.2.5-alpha reported 127.0.0.1 for all
1835   BEGIN_DIR-tunneled connections.]
1837   Servers SHOULD disable caching of multiple network statuses or multiple
1838   router descriptors.  Servers MAY enable caching of single descriptors,
1839   single network statuses, the list of all router descriptors, a v1
1840   directory, or a v1 running routers document.  XXX mention times.
1842 7.2. HTTP status codes
1844   Tor delivers the following status codes.  Some were chosen without much
1845   thought; other code SHOULD NOT rely on specific status codes yet.
1847   200 -- the operation completed successfully
1848       -- the user requested statuses or serverdescs, and none of the ones we
1849          requested were found (0.2.0.4-alpha and earlier).
1851   304 -- the client specified an if-modified-since time, and none of the
1852          requested resources have changed since that time.
1854   400 -- the request is malformed, or
1855       -- the URL is for a malformed variation of one of the URLs we support,
1856           or
1857       -- the client tried to post to a non-authority, or
1858       -- the authority rejected a malformed posted document, or
1860   404 -- the requested document was not found.
1861       -- the user requested statuses or serverdescs, and none of the ones
1862          requested were found (0.2.0.5-alpha and later).
1864   503 -- we are declining the request in order to save bandwidth
1865       -- user requested some items that we ordinarily generate or store,
1866          but we do not have any available.
1868 9. Backward compatibility and migration plans
1870   Until Tor versions before 0.1.1.x are completely obsolete, directory
1871   authorities should generate, and mirrors should download and cache, v1
1872   directories and running-routers lists, and allow old clients to download
1873   them.  These documents and the rules for retrieving, serving, and caching
1874   them are described in dir-spec-v1.txt.
1876   Until Tor versions before 0.2.0.x are completely obsolete, directory
1877   authorities should generate, mirrors should download and cache, v2
1878   network-status documents, and allow old clients to download them.
1879   Additionally, all directory servers and caches should download, store, and
1880   serve any router descriptor that is required because of v2 network-status
1881   documents. These documents and the rules for retrieving, serving, and
1882   caching them are described in dir-spec-v1.txt.
1884 A. Consensus-negotiation timeline.
1887    Period begins: this is the Published time.
1888      Everybody sends votes
1889    Reconciliation: everybody tries to fetch missing votes.
1890      consensus may exist at this point.
1891    End of voting period:
1892      everyone swaps signatures.
1893    Now it's okay for caches to download
1894      Now it's okay for clients to download.
1896    Valid-after/valid-until switchover