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3df5c6c Jan 8, 2017
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ShadowsocksR 协议插件文档


概要

用于方便地产生各种协议接口。实现为在原来的协议外套一层编码和解码接口,不但可以伪装成其它协议流量,还可以把原协议转换为其它协议进行兼容或完善(但目前接口功能还没有写完,目前还在测试完善中),需要服务端与客户端配置相同的协议插件。插件共分为两类,包括混淆插件和协议定义插件。

现有插件介绍

1.混淆插件

此类型的插件用于定义加密后的通信协议,通常用于协议伪装,部分插件能兼容原协议。

plain:表示不混淆,直接使用协议加密后的结果发送数据包

http_simple:并非完全按照http1.1标准实现,仅仅做了一个头部的GET请求和一个简单的回应,之后依然为原协议流。使用这个混淆后,已在部分地区观察到似乎欺骗了QoS的结果。对于这种混淆,它并非为了减少特征,相反的是提供一种强特征,试图欺骗GFW的协议检测。要注意的是应用范围变大以后因特征明显有可能会被封锁。此插件可以兼容原协议(需要在服务端配置为http_simple_compatible),延迟与原协议几乎无异(在存在QoS的地区甚至可能更快),除了头部数据包外没有冗余数据包,客户端支持自定义参数,参数为http请求的host,例如设置为cloudfront.com伪装为云服务器请求,可以使用逗号分割多个host如a.com,b.net,c.org,这时会随机使用。注意,错误设置此参数可能导致连接被断开甚至IP被封锁,如不清楚如何设置那么请留空。服务端也支持自定义参数,意义为客户端仅能填写的参数列表,以逗号分割。
本插件的高级设置(C#版、python版及ssr-libev版均支持):本插件可以自定义几乎完整的http header,其中前两行的GET和host不能修改,可自定义从第三行开始的内容。例子:
baidu.com#User-Agent: abc\nAccept: text/html\nConnection: keep-alive
这是填于混淆参数的内容,在#号前面的是上文所说的host,后面即为自定义header,所有的换行使用\n表示(写于配置文件时也可直接使用\n而不必写成\n,换行符亦会转换),如遇到需要使用单独的\号,可写为\\,最末尾不需要写\n,程序会自动加入连续的两个换行。

http_post:与http_simple绝大部分相同,区别是使用POST方式发送数据,符合http规范,欺骗性更好,但只有POST请求这种行为容易被统计分析出异常。此插件可以兼容http_simple,同时也可兼容原协议(需要在服务端配置为http_post_compatible),参数设置等内容参见http_simple,密切注意如果使用自定义http header,请务必填写boundary。

random_head(不建议使用):开始通讯前发送一个几乎为随机的数据包(目前末尾4字节为CRC32,会成为特征,以后会有改进版本),之后为原协议流。目标是让首个数据包根本不存在任何有效信息,让统计学习机制见鬼去吧。此插件可以兼容原协议(需要在服务端配置为random_head_compatible),比原协议多一次握手导致连接时间会长一些,除了握手过程之后没有冗余数据包,不支持自定义参数。

tls1.2_ticket_auth(强烈推荐):模拟TLS1.2在客户端有session ticket的情况下的握手连接。目前为完整模拟实现,经抓包软件测试完美伪装为TLS1.2。因为有ticket所以没有发送证书等复杂步骤,因而防火墙无法根据证书做判断。同时自带一定的抗重放攻击的能力,以及包长度混淆能力。如遇到重放攻击则会在服务端log里搜索到,可以通过grep "replay attack"搜索,可以用此插件发现你所在地区线路有没有针对TLS的干扰。防火墙对TLS比较无能为力,抗封锁能力应该会较其它插件强,但遇到的干扰也可能不少,不过协议本身会检查出任何干扰,遇到干扰便断开连接,避免长时间等待,让客户端或浏览器自行重连。此插件可以兼容原协议(需要在服务端配置为tls1.2_ticket_auth_compatible),比原协议多一次握手导致连接时间会长一些,使用C#客户端开启自动重连时比其它插件表现更好。客户端支持自定义参数,参数为SNI,即发送host名称的字段,此功能与TOR的meet插件十分相似,例如设置为cloudfront.net伪装为云服务器请求,可以使用逗号分割多个host如a.com,b.net,c.org,这时会随机使用。注意,错误设置此参数可能导致连接被断开甚至IP被封锁,如不清楚如何设置那么请留空。推荐自定义参数设置为cloudflare.comcloudfront.net。服务端暂不支持自定义参数。

2.协议定义插件

此类型的插件用于定义加密前的协议,通常用于长度混淆及增强安全性和隐蔽性,部分插件能兼容原协议。

origin:表示使用原始SS协议

verify_simple(已废弃):对每一个包都进行CRC32验证和长度混淆,数据格式为:包长度(2字节)|随机数据长度+1(1字节)|随机数据|原数据包|CRC32。此插件与原协议握手延迟相同,整个通讯过程中存在验证及混淆用的冗余数据包,下载的情况下冗余数据平均占比1%,普通浏览时占比略高一些,但平均也不会超过5%。此插件不能兼容原协议,千万不要添加_compatible的后缀。

verify_deflate:对每一个包都进行deflate压缩,数据格式为:包长度(2字节)|压缩数据流|原数据流Adler-32,此格式省略了0x78,0x9C两字节的头部。另外,对于已经压缩过或加密过的数据将难以压缩(可能增加1~20字节),而对于未加密的html文本会有不错的压缩效果。因为压缩及解压缩较占CPU,不建议较多用户同时使用此混淆插件。此插件不能兼容原协议,千万不要添加_compatible的后缀。

verify_sha1(即原版OTA协议):对每一个包都进行SHA-1校验,具体协议描述参阅One Time Auth,握手数据包增加10字节,其它数据包增加12字节。此插件能兼容原协议(需要在服务端配置为verify_sha1_compatible)。

auth_simple(已废弃):首个客户端数据包会发送由客户端生成的随机客户端id(4byte)、连接id(4byte)、unix时间戳(4byte)以及CRC32,服务端通过验证后,之后的通讯与verify_simple相同。此插件提供了最基本的认证,能抵抗一般的重放攻击,默认同一端口最多支持16个客户端同时使用,可通过修改此值限制客户端数量,缺点是使用此插件的服务器与客户机的UTC时间差不能超过5分钟,通常只需要客户机校对本地时间并正确设置时区就可以了。此插件与原协议握手延迟相同,支持服务端自定义参数,参数为10进制整数,表示最大客户端同时使用数。

auth_sha1(不建议):对首个包进行SHA-1校验,同时会发送由客户端生成的随机客户端id(4byte)、连接id(4byte)、unix时间戳(4byte),之后的通讯使用Adler-32作为效验码。此插件提供了能抵抗一般的重放攻击的认证,默认同一端口最多支持64个客户端同时使用,可通过修改此值限制客户端数量,使用此插件的服务器与客户机的UTC时间差不能超过1小时,通常只需要客户机校对本地时间并正确设置时区就可以了。此插件与原协议握手延迟相同,能兼容原协议(需要在服务端配置为auth_sha1_compatible),支持服务端自定义参数,参数为10进制整数,表示最大客户端同时使用数。

auth_sha1_v2(不建议):与auth_sha1相似,去除时间验证,以避免部分设备由于时间导致无法连接的问题,增长客户端ID为8字节,使用较大的长度混淆。能兼容原协议(需要在服务端配置为auth_sha1_v2_compatible),支持服务端自定义参数,参数为10进制整数,表示最大客户端同时使用数。

auth_sha1_v4:与auth_sha1相似,包头次序调整,以抵抗抓包重放检测,使用较大的长度混淆,使用此插件的服务器与客户机的UTC时间差不能超过24小时,即只需要年份日期正确即可。能兼容原协议(需要在服务端配置为auth_sha1_v4_compatible),支持服务端自定义参数,参数为10进制整数,表示最大客户端同时使用数。

auth_aes128_md5auth_aes128_sha1(均推荐):对首个包的认证部分进行使用Encrypt-then-MAC模式以真正免疫认证包的CCA攻击,预防各种探测和重防攻击,使用此插件的服务器与客户机的UTC时间差不能超过24小时,即只需要年份日期正确即可,针对UDP部分也有做简单的校验。此插件不能兼容原协议,支持服务端自定义参数,参数为10进制整数,表示最大客户端同时使用数。

这样以来,将来只要简单的换一个混淆插件,让大家的特征各不相同,GFW就极难下手统一封锁了。推荐使用auth_aes128_md5插件,在以上插件里混淆能力较高,而抗检测能力最高,同时CPU占用稍微比auth_aes128_sha1低一些。同时如果要发布公开代理,以上auth插件均可严格限制使用人数(要注意的是服务端若配置为compatible,那么用户只要使用原协议就没有限制效果)。

混淆特性

name RTT encode speed bandwidth anti replay attack cheat QoS anti analysis
plain 0 100% 100% No 0 /
http_simple 0 20%/100% 20%/100% No 90 90
http_post 0 20%/100% 20%/100% No 100 95
random_head (X) 1 100% 85%/100% No 0 10
tls1.2_ticket_auth 1 98% 75%/ 95% Yes 100 100

说明:

  • 20%/100%表示首包为20%,其余为100%速度(或带宽),其它的 RTT 大于0的混淆,前面的表示在浏览普通网页的情况下平均有效利用带宽的估计值,后一个表示去除握手响应以后的值,适用于大文件下载时。
  • RTT 表示此混淆是否会产生附加的延迟,1个RTT表示通讯数据一次来回所需要的时间。
  • RTT 不为0且没有 anti replay attack 能力的混淆,不论协议是什么,都存在被主动探测的风险,即不建议使用random_headtls_simple。 RTT 为0的,只要协议不是 origin,就没有被主动探测的风险。当然由于原协议本身也存在被主动探测的风险,在目前没有观察到主动探测行为的情况下,暂时不需要太担心。
  • cheat QoS 表示欺骗路由器 QoS 的能力,100表示能完美欺骗,0表示没有任何作用,50分左右表示较为严格的路由能识别出来。
  • anti analysis 表示抗协议分析能力,plain 的时候依赖于协议,其它的基于网友反馈而给出的分值。值为100表示完美伪装。

协议特性

假设 method = "aes-256-cfb"
以下所有协议与均 anti CPA

name RTT encode speed bandwidth anti CCA anti replay attack anti mid-man detect anti packet length analysis
origin 0 100% 99% No No No 0
verify_simple 0 90% 96% No No No 1
verify_deflate 0 30% 97%~110% No No No 6
verify_sha1 0 85% 98%/99% No No No 0
auth_simple (X) 0 85% 95% No Yes No 1
auth_sha1 (X) 0 95% 97% No Yes No 4
auth_sha1_v2 0 94% 80%/97% No Yes No 10
auth_sha1_v4 0 90% 85%/98% No Yes No 10
auth_aes128_md5 0 80% 90%/99% Yes Yes Yes 10
auth_aes128_sha1 0 70% 90%/99% Yes Yes Yes 10

说明:

  • 以上为浏览普通网页(非下载非看视频)的平均测试结果,浏览不同的网页会有不同的偏差
  • encode speed仅用于提供相对速度的参考,不同环境下代码执行速度不同
  • verify_deflate的bandwidth(有效带宽)上限110%仅为估值,若数据经过压缩或加密,那么压缩效果会很差
  • verify_sha1的bandwidth意为上传平均有效带宽98%,下载99%
  • auth_sha1_v2的bandwidth在浏览普通网页时较低(为了较强的长度混淆,但单个数据包尺寸会保持在1460以内,所以其实对网速影响很小),而看视频或下载时有效数据比率比auth_sha1要高,可达97%,所以不用担心下载时的速度。auth_sha1_v4及auth_aes128_md5类似
  • 如果同时使用了其它的混淆插件,会令bandwidth的值降低,具体由所使用的混淆插件及所浏览的网页共同决定
  • 对于抗包长度分析一列,满分为100,即0为完全无效果,5以下为效果轻微,具体分析方法可参阅方校长等人论文
  • 对于抗包时序分析一列,方校长的论文表示虽然可利用,但利用难度大(也即他们还没能达到实用级),目前对此也不做处理

混淆与协议配置建议

  • 如果你需要服务端兼容原版SS的OTA,那么你需要在服务端配置协议为verify_sha1_compatible,混淆可选择任意一个,但必须是兼容版的。而客户端连接OTA的服务端,那么配置协议为verify_sha1即可
  • 协议推荐:协议用auth_aes128_md5auth_aes128_sha1最佳,此时即使使用rc4加密亦可,混淆随意
  • 加密选择:若协议不是auth_aes128_md5auth_aes128_sha1,那么不能使用rc4加密(可用rc4-md5)。这时加密可以在rc4-md5、salsa20、chacha20-ietf三个里面选择(rc4-md5可换为aes系列,salsa20可换为chacha20或bf-cfb),如果使用SSR还可特别选择rc4-md5-6。
  • 混淆推荐:如果QoS在你的地区明显,混淆建议在http_simpletls1.2_ticket_auth中选择,具体选择可以通过自己的试验得出。如果选择混淆后反而变慢,那么混淆请选择plain。如果你不在乎QoS,但担心你的个人vps能不能持久使用,那么混淆选择plaintls1.2_ticket_auth,协议选择auth_aes128_md5auth_aes128_sha1
  • 如果你用于玩游戏,或对连接延迟有要求的情况下,建议不要使用tls1.2_ticket_auth混淆,用其它混淆或plain
  • 服务端里,http_simplehttp_post是相互兼容的,没有使用上的区别
  • 如果你在公司,或学校,或某些环境下,发现原版SS协议不可用,建议你启用http_simplehttp_posttls1.2_ticket_auth混淆,同时端口相应使用80或443,通常能解决问题。同时能躲避你所在环境下的网络封锁(如禁止访问网盘禁止上传等等)
  • 如果你用在部分路由器或部分系统时间经常不正确的环境,那么协议选用auth_sha1_v2origin均可,混淆建议tls1.2_ticket_auth
  • 如果使用tls1.2_ticket_auth混淆或不开启混淆,那么协议最好不要使用originverify_sha1
  • 如果使用的混淆有 anti replay attack 的能力,那么协议的 anti replay attack 能力可有可无,个人使用时也可以选择verify_deflate
  • 在现阶段,功夫网的重放攻击(Replay attack)在某些地区十分常见,建议使用能抗重放攻击的协议
  • 如果使用二重代理,一般你只需要考虑越过防火墙的那一段使用混淆或加强协议,除非为了匿名
  • 如果你发现你的代理突然不能用了,但换一个端口又能用了,或者等15分钟到半小时后又能用了,这种情况下请联系我

配置方法

服务端配置:使用最新SSR的manyuser分支
user-config.json或config.json里有一个protocol的字段,目前的可能取值为:
origin
verify_simple
verify_deflate
verify_sha1
verify_sha1_compatible
auth_sha1_v2
auth_sha1_v2_compatible
auth_sha1_v4
auth_sha1_v4_compatible
auth_aes128_md5
auth_aes128_sha1

user-config.json或config.json里有一个obfs的字段,目前的可能取值为:
plain
http_simple
http_simple_compatible
http_post
http_post_compatible
random_head
random_head_compatible
tls1.2_ticket_auth
tls1.2_ticket_auth_compatible

默认为
"protocol":"auth_sha1_v4_compatible",
"obfs":"tls1.2_ticket_auth_compatible",
相应的
协议插件参数默认为"protocol_param":""
混淆插件参数默认为"obfs_param":""
对于protocol,必须服务端与客户端严格匹配
服务端配置为xxabc_compatible时(以compatible为后缀的),即服务端支持使用原版客户端,或使用配置插件为xxabcplain的ssr客户端。

客户端配置:使用本ssr版本,在编辑服务器配置里找到相应节点,最后在protocol选项和obfs选项的列表里选择需要使用的插件,然后填写相应的参数即可

兼容性

目前ssr-libev客户端除了verify_deflate协议,及random_head混淆不支持,其它的都支持。

ssr-python及ssr-csharp支持全部的协议和混淆。

实现接口

以下以C#语言为例做说明

interface IObfs

成员函数

InitData()
参数:无
返回:一个自定义类型变量,通常用于保存此接口的全局信息,不应返回null,c语言中返回void*
说明:第一次创建实例前调用,同一服务端配置不会重复调用,服务端在建立监听时调用,客户端在第一次连接时调用。

SetServerInfo(ServerInfo serverInfo)
参数:ServerInfo结构,包含成员变量:

  • host: 字符串类型,服务端ip,客户端需要把域名转换为ip,如有前置代理,则直接使用配置时所用的域名也可,服务端需要获取监听ip
  • port: 整数类型,服务端监听端口
  • param: 用户设置的参数,字符串类型
  • data: 由InitData返回的结果,为object类型(c语言中使用void*)
  • iv: 客户端或服务端加密时使用的iv数组(c语言中需要添加额外字段以记录其长度,下同)
  • recv_iv: 客户端或服务端接收到的iv数组
  • key: 加密时使用的key(不是原key,是通过BytesToKey生成的指定长度数组)
  • tcp_mss: 整数类型,TCP分包大小,设置为1460

返回:无
说明:实例构造的时候(每个连接建立时)调用,调用前iv和key必须已经初始化;而接收到数据后先初始化recv_iv再调用插件。

Dispose()
参数:无
返回:无
说明:实例析构时(每个连接关闭时)调用

byte[] ClientPreEncrypt(byte[] plaindata, int datalength, out int outlength)
参数:需要处理的字节数组及其长度
返回:处理后的字节数组及其长度
说明:客户端发送到服务端数据加密前调用此接口

byte[] ClientEncode(byte[] encryptdata, int datalength, out int outlength)
参数:需要编码的字节数组及其长度
返回:编码后的字节数组及其长度
说明:客户端发送到服务端数据加密后调用此接口

byte[] ClientDecode(byte[] encryptdata, int datalength, out int outlength, out bool needsendback)
参数:需要解码的字节数组及其长度
返回:解码后的字节数组及其长度,以及needsendback标记是否立即回发服务端数据。如needsendback为true,则会立即调用ClientEncode,调用时参数是一个长度为0的字节数组
说明:客户端收到服务端数据在解密前调用此接口

byte[] ClientPostDecrypt(byte[] plaindata, int datalength, out int outlength)
参数:需要处理的字节数组及其长度
返回:处理后的字节数组及其长度
说明:客户端收到服务端数据在解密后调用此接口

byte[] ServerPreEncrypt(byte[] plaindata, int datalength, out int outlength)
参数:需要处理的字节数组及其长度
返回:处理后的字节数组及其长度
说明:服务端发送到客户端数据加密前调用此接口

byte[] ServerEncode(byte[] encryptdata, int datalength, out int outlength)
参数:需要编码的字节数组及其长度
返回:编码后的字节数组及其长度
说明:服务端发送到客户端数据加密后调用此接口

byte[] ServerDecode(byte[] encryptdata, int datalength, out int outlength, out bool needdecrypt, out bool needsendback)
参数:需要解码的字节数组及其长度
返回:解码后的字节数组及其长度,以及needdecrypt标记数据是否需要解密(一般都应该为true),以及needsendback标记是否立即回发客户端数据。如needsendback为true,则会立即调用ServerEncode并发送其返回结果,调用时参数是一个长度为0的字节数组
说明:服务端收到客户端数据在解密前调用此接口

byte[] ServerPostDecrypt(byte[] plaindata, int datalength, out int outlength)
参数:需要处理的字节数组及其长度
返回:处理后的字节数组及其长度
说明:服务端收到客户端数据在解密后调用此接口

byte[] ClientUdpPreEncrypt(byte[] plaindata, int datalength, out int outlength)
参数:需要处理的字节数组及其长度
返回:处理后的字节数组及其长度
说明:客户端发送到服务端UDP数据加密前调用此接口

byte[] ClientUdpPostDecrypt(byte[] plaindata, int datalength, out int outlength)
参数:需要处理的字节数组及其长度
返回:处理后的字节数组及其长度
说明:客户端收到服务端UDP数据在解密后调用此接口

byte[] ServerUdpPreEncrypt(byte[] plaindata, int datalength, out int outlength)
参数:需要处理的字节数组及其长度
返回:处理后的字节数组及其长度
说明:服务端发送到客户端UDP数据加密前调用此接口

byte[] ServerUdpPostDecrypt(byte[] plaindata, int datalength, out int outlength)
参数:需要处理的字节数组及其长度
返回:处理后的字节数组及其长度
说明:服务端收到客户端UDP数据在解密后调用此接口

插件编写

有两类插件,一类是协议插件,一类是混淆插件

其中接口InitData, SetServerInfo, Dispose接口必须实现,其它的接口为通讯接口

编写协议插件的话,需要重写ClientPreEncrypt, ClientPostDecrypt, ServerPreEncrypt, ServerPostDecrypt,其它的按原样返回,needdecrypt必须为true,needsendback必须为false

编写混淆插件的话,需要重写ClientEncode, ClientDecode, ServerEncode, ServerDecode,其它的按原样返回。

如果编写的部分仅含客户端部分,那么只需要编写Client为前缀的两个接口,服务端同理。

目前支持此插件接口的,有 ShadowsocksR C#ShadowsocksR Python