V2Ray 的认证和加密方式简介

V2Ray 默认使用自有的 VMess 协议。目前协议已趋于稳定，1.0 版本发布前，如没有重大缺陷，将不会再改。

VMess 协议包含两种数据格式，分别针对 TCP 和 UDP 的数据特点而设计。其中 TCP 的数据包在请求数据中加入了约 80 字节的头部，响应数据加入了 4 字节的头部；而 UDP 数据包则统一加入了约 40 字节的头部。TCP 的非对称设计主要是因为多数 TCP 数据包是 HTTP 通讯，而 HTTP 通讯的请求数据大小通常远小于响应数据，于是在请求数据中多加入一些额外的信息，不会对性能产生太大的影响。

认证方式

VMess 强制要求用户 ID 为一个 16 字节长的随机值，可由机器随机生成。在 VMess 的 TCP 请求数据包和 UDP 数据包中，起始的 16 字节均为认证信息。这个认证信息基于（用户 ID + 时间）生成，每一个认证信息在 1 分钟内有效（时间可以调节），类似当下流行的两步验证的验证码。在实际应用中，V2Ray 会在当前时间的前后 30 秒内随机选择一个时间点，用于生成认证信息，这样使得每一个数据包的头部都不相同。

这样做的好处是：

• 一定程度上抵御流量重放攻击，攻击者必须不间断地截获有效的认证信息；
• 高效的身份验证，服务器端不需要解密数据即可判断用户的有效性，可以抵御更高流量的 DoS 攻击；

坏处是：

• 要求客户端和服务器的时间同步（误差在一分钟内），尽管有很多原因能导致机器时间不准，但我不认为这将会是一个严重的问题；

加密方式

VMess 主要使用两种加密/散列方式：AES-128-CFB 和 HMAC(MD5)，在这两种方式被证明有缺陷之前，将不会引入更加复杂的加密方式。对于移动设备/路由器等计算资源薄弱的设备，将来会考虑引入轻量级的加密方式（如 chacha20）。目前高端的 CPU （Intel i5/i7，ARMv8-A 等）都已支持 AES-NI，轻量级加密方式的必要性还有待研究。

TCP 和 UDP 数据的认证信息使用 HMAC(MD5) 散列，不可被逆转。

TCP 请求的指令部分使用固定的 Key 和随机 IV 加密，数据部分使用随机 Key 和随机 IV 加密，TCP 响应也使用随机 Key 和随机 IV 加密；UDP 数据均采用固定的 Key 和随机 IV 加密。

具体的实现细节请参考 VMess 协议。

数据包特征

基于散列和 IV 带来的随机性，VMess 数据包的内容可以被认为是完全随机的。至于数据包的长度，V2Ray 会把 VMess 的头部和客户端发来的首个数据包合并为一个数据包，以减小数据包的可识别性，实际效果还在研究中

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