Esta página fue actualizada por última vez el Noviembre de 2014 y es precisa con la versión 0.9.17 del router I2P.

NTCP es uno de los dos transportes implementados actualmente en I2P. El otro es SSU. NTCP es un transporte basado en Java NIO introducido en la versión 0.6.1.22. Java NIO (nueva entrada/salida) no adolece de los problemas de 1 hilo por conexión del antiguo transporte TCP. NTCP-sobre-IPv6 está soportado desde la versión 0.9.8.

Por defecto, NTCP usa la IP/puerto autodetectados por SSU. Cuando esté habilitado en config.jsp, SSU notificará/reiniciará NTCP cuando cambie una dirección externa o cuando cambie el estado del cortafuegos (`firewall`). Ahora puede habilitar la conexión TCP entrante sin una IP estática o un servicio DynDNS.

El código de NTCP dentro de I2P es relativamente ligero (1/4 del tamaño del código de SSU) porque usa el transporte TCP Java subyacente para una entrega fiable.

Especificación de dirección de router

Las siguientes propiedades se almacenan en la base de datos de red.

  • Transport name: NTCP
  • host: IP (IPv4 or IPv6) or host name. Shortened IPv6 address (with "::") is allowed.
  • port: 1024 - 65535

Especificación del protocolo NTCP

Formato de mensaje estándar

Después del establecimiento, el trasporte NTCP envía mensajes individuales I2NP (protocolo de red I2P), con un identificador criptográfico (`checksum`). El mensaje no cifrado está codificado de la siguiente manera:

+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
| sizeof(data)  |                                               |
+-------+-------+                                               +
|                            data                               |
~                                                               ~
|                                                               |
+                                       +-------+-------+-------+
|                                       |        padding          
+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
                                | Adler checksum of sz+data+pad |
+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+

Los datos entonces son cifrados con AES/256/CBC (cadena de cifrado por bloques con el estándar avanzado de cifrado de 256 bits). La clave de sesión para el cifrado se negocia durante el establecimiento (usando Diffie-Hellman de 2048 bits). El establecimiento entre dos routers (enrutadores) está implementado en la clase EstablishState (estado del establecimiento) y detallado debajo. El IV (vector de inicialización) para el cifrado AES/256/CBC son los últimos 16 bytes del anterior mensaje cifrado.

Son necesarios datos de relleno (desechables criptográficamente) de entre 0-15 bytes para llevar el tamaño total del mensaje (incluyendo el `tamaño seis` y los bytes del identificador criptográfico (`checksum`)) a un múltiplo de 16. El tamaño máximo de mensaje actualmente es de 16 KB. Por lo tanto el tamaño de dato máximo actualmente es de 16 KB - 6, o lo que es lo mismo 16378 bytes. El tamaño mínimo de dato es de 1 byte.

Formato de mensaje de sincronización de horaria

Un caso especial es un mensaje de metadatos donde el `sizeof(data)` (tamañode(dato)) sea 0. En ese caso, el mensaje no cifrado esta codificado como:

+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
|       0       |      timestamp in seconds     | uninterpreted             
+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
        uninterpreted           | Adler checksum of bytes 0-11  |
+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+

Longitud total: 16 bytes. El mensaje de sincronización horaria se envía aproximadamente en intervalos de 15 minutos. El mensaje se cifra tal como se hace con los mensajes estándar.

Identificadores criptográficos (`checksums`)

Los mensajes estándar y de sincronización horaria usan el identificador criptográfico (`checksum`) Adler-32 tal como se define en la especificación ZLIB.

Periodo de inactividad

El periodo de inactividad y cierre de conexión se establece a discreción de cada extremo, y puede variar. La actual implementación reduce el periodo cuando el número de conexiones se aproxima al máximo configurado, y eleva el periodo cuando el recuento de conexiones es bajo. El periodo mínimo recomendado es de dos minutos o más, y el periodo máximo recomendado es de diez minutos o más.

Intercambio de RouterInfo

Después del establecimiento, y cada 30-60 minutos en adelante, los dos routers I2P generalmente deben intercambiar sus RouterInfos usando un DatabaseStoreMessage. Sin embargo, Alice debe comprobar si el primer mensaje en la cola es un DatabaseStoreMessage para no enviar un mensaje duplicado; a menudo este es el caso al conectar a un router I2P de inundación (floodfill).

Secuencia de establecimiento

En el estado de establecimiento, hay una secuencia de mensaje de 4-fases para intercambiar claves DH y firmas. En los dos primeros mensajes hay un intercambio Diffie Hellman de 2048-bits. Luego, las firmas de los datos críticos se intercambian para confirmar la conexión.

Alice                   contacts                      Bob
=========================================================
 X+(H(X) xor Bob.identHash)----------------------------->
 <----------------------------------------Y+E(H(X+Y)+tsB+padding, sk, Y[239:255])
 E(sz+Alice.identity+tsA+padding+S(X+Y+Bob.identHash+tsA+tsB), sk, hX_xor_Bob.identHash[16:31])--->
 <----------------------E(S(X+Y+Alice.identHash+tsA+tsB)+padding, sk, prev)

  Leyenda:
    X, Y: Claves públicas DH de 256 bytes
    H(): 32 byte SHA256 Hash
    E(data, session key, IV): AES256 Encrypt
    S(): Signature
    tsA, tsB: Marcas de tiempo (4 bytes, segundos desde epoch (época, origen de tiempo UNIX))
    sk: Clave de sesión de 32 bytes
    sz: Identidad Alice de 2 bytes de tamaño a seguir

Intercambio de clave DH

El intercambio de clave DH de 2048-bits inicial usa los mismos primo (p) y generador (g) compartidos que los usados por el cifrado ElGamal de I2P.

El intercambio de clave DH consiste en un determinado número de pasos, mostrados debajo. El mapeado entre estos pasos y los mensajes enviados entre los routers (enrutadores) I2P, está marcado en negrita.

  1. Alice genera un entero secreto . Ella entonces calcula X = g^x mod p.
  2. Alice envía X a Bob (mensaje 1).
  3. Bob genera un entero secreto y. Él entonces calcula Y = g^y mod p.
  4. Bob envía Y a Alice (mensaje 2).
  5. Alice puede ahora calcular sessionKey = Y^x mod p.
  6. Bob puede ahora calcular sessionKey = X^y mod p.
  7. Ambos, Alice y Bob, tienen una clave compartida sessionKey = g^(x*y) mod p.

La sessionKey (clave de sesión) se usa entonces para intercambiar identidades en Mensaje 3 y Mensaje 4. El exponente de tamaño (x AND y) para el intercambio Diffie-Hellman (DH) está documentado en la página de crifrado.

Session Key Details

The 32-byte session key is created as follows:
  1. Take the exchanged DH key, represented as a positive minimal-length BigInteger byte array (two's complement big-endian)
  2. If the most significant bit is 1 (i.e. array[0] & 0x80 != 0), prepend a 0x00 byte, as in Java's BigInteger.toByteArray() representation
  3. If that byte array is greater than or equal to 32 bytes, use the first (most significant) 32 bytes
  4. If that byte array is less than 32 bytes, append 0x00 bytes to extend to 32 bytes. (vanishingly unlikely)

Mensaje 1 (solicitud de sesión)

Esta es la solicitud DH. Alice tiene ya la RouterIdentity (identidad del router) de Bob, la dirección IP, y el puerto, tal como los contiene su RouterInfo (información del router), que estaba publicada en la base de datos de red. Alice envía a Bob:

 X+(H(X) xor Bob.identHash)----------------------------->

    Tamaño: 288 bytes

Contenidos:

 +----+----+----+----+----+----+----+----+
 |         X, as calculated from DH      |
 +                                       +
 |                                       |
 ~               .   .   .               ~
 |                                       |
 +----+----+----+----+----+----+----+----+
 |                                       |
 +                                       +
 |              HXxorHI                  |
 +                                       +
 |                                       |
 +                                       +
 |                                       |
 +----+----+----+----+----+----+----+----+

  X :: X de 256 bytes desde Diffie Hellman

  HXxorHI ::  SHA256 Hash(X) XOReado con SHA256 Hash(RouterIdentity de Bob) 
            (32 bytes)

Notas:

  • Bob verifica HXxorHI usando su propio hash de router. Si no se verifica, Alice ha contactado el router equivocado, y Bob corta la conexión.

Mensaje 2 (sesión creada)

Esta es la respuesta DH. Bob envía a Alice:

 <----------------------------------------Y+E(H(X+Y)+tsB+padding, sk, Y[239:255])

    Tamaño: 304 bytes

Contenidos no cifrados:

 +----+----+----+----+----+----+----+----+
 |         Y as calculated from DH       |
 +                                       +
 |                                       |
 ~               .   .   .               ~
 |                                       |
 +----+----+----+----+----+----+----+----+
 |                                       |
 +                                       +
 |              HXY                      |
 +                                       +
 |                                       |
 +                                       +
 |                                       |
 +----+----+----+----+----+----+----+----+
 |        tsB        |     padding       |
 +----+----+----+----+                   +
 |                                       |
 +----+----+----+----+----+----+----+----+

  Y :: Y de 256 bytes desde Diffie Hellman

  HXY ::  SHA256 Hash(X concatenado con Y).
        (32 bytes)

  tsB :: Marca de tiempo de 4 bytes (segundos desde epoch (época, origen de tiempo UNIX))

  padding :: 12 bytes datos aleatorios

Contenidos cifrados:

 +----+----+----+----+----+----+----+----+
 |         Y as calculated from DH       |
 +                                       +
 |                                       |
 ~               .   .   .               ~
 |                                       |
 +----+----+----+----+----+----+----+----+
 |                                       |
 +                                       +
 |             encrypted data            |
 +                                       +
 |                                       |
 +                                       +
 |                                       |
 +                                       +
 |                                       |
 +                                       +
 |                                       |
 +----+----+----+----+----+----+----+----+

  Y: Y de 256 bytes desde Diffie Hellman

  encrypted data: 48 bytes cifrados con AES usando la clave de sesión DH 
y los últimos 16 bytes de Y usados como el IV (vector de inicialización)

Notas:

  • Alice puede denegar la conexión si el desfase horario con el relog de Bob es demasiado alto al calcularse usando tsB.

Mensaje 3 (Confirmar Sesión A)

Esto contiene la identificación del router I2P de Alice, y una firma de los datos críticos. Alice le envía a Bob:

 E(sz+Alice.identity+tsA+padding+S(X+Y+Bob.identHash+tsA+tsB), sk, hX_xor_Bob.identHash[16:31])--->

    Tamaño: 448 bytes (typ. for 387 byte identity and DSA signature), see notes below

Contenidos no cifrados:

 +----+----+----+----+----+----+----+----+
 |   sz    | Alice's Router Identity     |
 +----+----+                             +
 |                                       |
 ~               .   .   .               ~
 |                                       |
 +                        +----+----+----+
 |                        |     tsA       
 +----+----+----+----+----+----+----+----+
      |             padding              |
 +----+                                  +
 |                                       |
 +----+----+----+----+----+----+----+----+
 |                                       |
 +                                       +
 |              signature                |
 +                                       +
 |                                       |
 +                                       +
 |                                       |
 +                                       +
 |                                       |
 +----+----+----+----+----+----+----+----+

  sz :: 2 bytes de tamaño de la identificación del router I2P de Alice a seguir (387+)

  ident :: 'RouterIdentity' (identificación de router I2P) de 387+ bytes de Alice

  tsA :: Marca de tiempo de 4 bytes (segundos desde epoch (época, origen de tiempo UNIX))

  padding :: 0-15 bytes de datos aleatorios

  signature :: la Signature (firma) de los siguientes datos concatenados:
X, Y, RouterIdentity (identificación de router I2P) de Bob, tsA, tsB (marcas de tiempo A y B).
Alice los firma con la SigningPrivateKey (clave privada de firmante) asociada con la SigningPublicKey (clave pública firmante) en su RouterIdentity

Contenidos cifrados:

 +----+----+----+----+----+----+----+----+
 |                                       |
 +                                       +
 |             encrypted data            |
 ~               .   .   .               ~
 |                                       |
 +----+----+----+----+----+----+----+----+

  encrypted data: 448 bytes cifrados con AES usando la clave de sesión DH y los últimos 16 bytes de HXxorHI ( por ejemplo, los últimos 16 bytes del mensaje #1) como el IV
448 is the typical length, but it could be longer, see below.

Notas:

  • Bob verifica la firma, y si falla, rechaza la conexión.
  • Bob puede rechazar la conexión si si el desfase horario con el reloj de Alice es demasiado alto al calcularse usando tsA.
  • Alice usará los últimos 16 bytes de los contenidos cifrados de este mensaje como IV (vector de inicialización) para el siguiente mensaje.
  • Through release 0.9.15, the router identity was always 387 bytes, the signature was always a 40 byte DSA signature, and the padding was always 15 bytes. As of release 0.9.16, the router identity may be longer than 387 bytes, and the signature type and length are implied by the type of the Signing Public Key in Alice's Router Identity. The padding is as necessary to a multiple of 16 bytes for the entire unencrypted contents.
  • The total length of the message cannot be determined without partially decrypting it to read the Router Identity. As the minimum length of the Router Identity is 387 bytes, and the minimum Signature length is 40 (for DSA), the minimum total message size is 2 + 387 + 4 + (signature length) + (padding to 16 bytes), or 2 + 387 + 4 + 40 + 15 = 448 for DSA. The receiver could read that minimum amount before decrypting to determine the actual Router Identity length. For small Certificates in the Router Identity, that will probably be the entire message, and there will not be any more bytes in the message to require an additional decryption operation.

Mensaje 4 (Confirmar Sesión B)

Esta es una firma de los datos críticos. Bob le envía a Alice:

 *  <----------------------E(S(X+Y+Alice.identHash+tsA+tsB)+padding, sk, prev)

    Tamaño: 48 bytes (typ. for DSA signature), see notes below

Contenidos no cifrados:

 +----+----+----+----+----+----+----+----+
 |                                       |
 +                                       +
 |              signature                |
 +                                       +
 |                                       |
 +                                       +
 |                                       |
 +                                       +
 |                                       |
 +----+----+----+----+----+----+----+----+
 |               padding                 |
 +----+----+----+----+----+----+----+----+

  signature :: la Signature (firma) de los siguientes datos concatenados:
X, Y, RouterIdentity (identificación de router I2P) de Alice, tsA, tsB (marcas de tiempo A y B).
Bob lo firma con la SigningPrivateKey (clave privada firmante) asociada con la SigningPublicKey (clave pública firmante) en su RouterIdentity

  padding :: 0-15 bytes de datos aleatorios

Contenidos cifrados:

 +----+----+----+----+----+----+----+----+
 |                                       |
 +                                       +
 |             encrypted data            |
 ~               .   .   .               ~
 |                                       |
 +----+----+----+----+----+----+----+----+

  encrypted data: Los datos cifrados con AES usando la clave de sesión DH (Diffie-Hellman), y
los últimos 16 bytes de contenidos cifrados del mensaje #2 como IV (vector de inicialización)
de 48 bytes para una firma DSA, pueden variar para otros tipos de firmas

Notes:

  • Alice verifica la firma, y en caso de fallo, rechaza la conexión.
  • Bob usará los últimos 16 bytes de los contenidos cifrados de este mensaje como IV (vector de inicialización) para el siguiente mensaje.
  • Through release 0.9.15, the signature was always a 40 byte DSA signature and the padding was always 8 bytes. As of release 0.9.16, the signature type and length are implied by the type of the Signing Public Key in Bob's Router Identity. The padding is as necessary to a multiple of 16 bytes for the entire unencrypted contents.

Después del establecimiento

La conexión está establecida, y pueden intercambiarse mensajes normales o mensajes de sincronización de tiempo. Todos los mensajes siguientes están cifrados con AES usado la clave de sesión DH antes acordada. Alice usará los últimos 16 bytes del contenido cifrado del mensaje #3 como el siguiente IV. Bob usará los últimos 16 bytes del contenido cifrado del mensaje #4 como el siguiente IV.

Mensaje de conexión del reloj

Alternativamente, cuando Bob recibe una conexión, puede ser una conexión de prueba (quizás mostrada por Bob al preguntar a alguien para verificar a su interlocutor). Las conexiones de prueba no se usan actualmente. Aunque, para que quede en el registro, las conexiones de prueba son formateadas como sigue. Una conexión de prueba de información recibirá 256 bytes que contienen:

  • 32 bytes sin interpretar, datos ignorados
  • tamaño de 1 byte
  • el número de bytes que componen la dirección IP del ruter local (como haya sido contactado por la parte remota)
  • el número de puerto de 2 bytes, en donde ha sido contactado el ruter local
  • la hora de la red i2p de 4 bytes según la parte remota (segundos desde la 'época')
  • datos de relleno sin interpretar, hasta 223 bytes
  • xor del hash de la identidad del ruter local y el SHA256 de los bytes desde el 32 hasta el 223

La comprobación de la conexión está completamente deshabilitada desde la versión 0.9.12.

Discusión

Ahora en al Página de discusión de NTCP.

Trabajo futuro

  • El tamaño máximo del mensaje debería aumentarse hasta aproximadamente 32 KB
  • Un conjunto de tamaños de paquetes fijos podría ser apropiado para ocultar aún más la fragmentación de los datos a adversarios externos, pero el túnel garlic y el relleno de fin a fin deberían ser suficientes para la mayoría de las necesidades hasta entonces. Sin embargo, actualmente no se realiza el relleno más allá del límite de 16 bytes, para crear un número limitado de tamaños de mensajes.
  • La utilización de la memoria (incluyendo la del kerne) para NTCP debería compararse con la del SSU.
  • ¿Pueden ser rellenado aleatoriamente de alguna forma el mensaje establecido, para evitar la identificación del tráfico I2P basado en el tamaño del paquete inicial?