Tor 网络的核心设计在于多层洋葱路由，通过客户端、入口节点、中继节点和出口节点的四重跳变来混淆流量来源，实现匿名通信。然而，对于某些仅需 IP 隐藏或突破网络限制，而无需强匿名性的场景（如校园网下载 Linux 包），完整的三跳电路会带来显著的延迟和带宽损耗。本文将以开源项目 Kurrat 为案例，深入探讨从零实现一个单跳 Tor 代理的工程思路，分析其与标准 Tor 网络在匿名性、性能与可维护性上的关键权衡。
协议壁垒：Tor 为何禁止单跳
标准 Tor 客户端会将流量均匀分布在由 Guard 节点、中继节点和出口节点组成的路径上。这种设计确保了没有任何单点能够同时知晓用户的真实 IP（入口节点）和访问目标（出口节点）。为了防止用户将 Tor 作为简单的匿名代理服务器使用，Tor 协议在源码中设置了硬性限制。
在 connection_edge.c 文件中，Tor 明确检查连接方是否为已知的中继节点。如果一个普通客户端尝试直接连接出口节点，代码逻辑会触发拒绝策略，阻止连接建立。这道壁垒的检查函数如下：
if ((client_chan ||
(!connection_or_digest_is_known_relay(or_circ->p_chan->identity_digest)
&& should_refuse_unknown_exits(options)))) {
/* Don't let clients use us as a single-hop proxy. ... */
}
这意味着，只要客户端能证明自己是网络中的一部分（即拥有有效的中继身份密钥），该检查便会失效。这一发现成为了 Kurrat 项目设计的核心支点。
工程实现：绕过检查与协议复刻
身份伪装：中继节点的角色扮演
绕过检查的最直接方法并非破解协议，而是成为网络的一部分。Kurrat 的作者没有选择复杂的反向工程，而是通过在本地 VPS 上运行一个标准的中继节点来获取完整的密钥对（包含 ed25519_master_id、secret_id_key 等）。由于这些密钥是网络认可的，因此当 Kurrat 客户端向出口节点发起连接时，出口节点会将其视为一个真正的中继入口，从而放行流量。
协议握手流程
在建立连接的过程中，Kurrat 需要完整复刻 Tor 的握手协议，这是一个涉及多层加密和身份验证的过程：
- TLS 层：首先建立 TCP 连接，并通过 mbedtls 库完成 TLS 握手。值得注意的是，mbedtls 提供了良好的嵌入式支持，便于实现单二进制文件的静态编译。
- 版本协商与证书交换：客户端向出口节点发送支持的协议版本，出口节点随后返回其证书链。证书中包含了节点的长期身份密钥和短期链接密钥的签名。
- 认证挑战（Authenticate Challenge）：这是防止重放攻击的关键一步。出口节点生成一个随机挑战，客户端必须使用其链接密钥对其进行签名。
- 密钥交换（CREATE2 Cell）：完成身份验证后，双方进行密钥交换，生成共享的会话密钥，用于后续数据流的加解密。
在 C++ 实现中，这一系列复杂的二进制序列化操作被封装为模块化的函数。代码使用了 std::optional 来显式处理可能的解析错误，而非依赖异常机制，这使得错误传播路径清晰可控。
工程权衡：速度、匿名性与可移植性
性能收益
引入单跳架构后，最大的收益在于延迟和带宽的提升。在标准 Tor 中，流量需经过两个中继节点，且受限于全网的节点负载均衡策略。通过 Kurrat 的实测数据可以看到，直接连接出口节点（BuyVM VPS）相比默认的 Tor Browser 路径，下载速度提升了约 66%（从 12 Mbps 提升至 20 Mbps）。这对于大文件下载或高延迟敏感的应用（如 SSH）具有显著优势。
匿名性的丧失
权衡的另一端是匿名性的彻底丧失。在标准三跳模型中，即使出口节点被入侵或为恶意，它也只能看到目标地址，无法关联到用户 IP。而单跳模型下，出口节点既是流量的终点，也是流量的入口，用户 IP 暴露无遗。这仅适用于 "不信任目标网站，但信任出口节点运营者" 的特定威胁模型。
可移植性与构建
为了便于分发给不同环境的用户（特别是 Linux 生态），Kurrat 采用了全静态链接策略。通过 CMake 的 FetchContent 模块，项目将所有依赖（包括 mbedtls）编译进单个二进制文件。这避免了在不同发行版上处理动态库依赖的麻烦，但也增加了二进制体积和编译时间。
结论
从零实现一个单跳 Tor 代理并非在对抗 Tor 协议，而是在理解其设计边界后进行的功能裁剪。Kurrat 项目展示了利用协议本身的身份校验机制来达成特定工程目标的可行性。它以牺牲匿名性为代价，换取了极致的连接速度与部署便利性。对于开发者而言，这不仅是一次网络编程的练习，更是对现代匿名通信系统设计哲学的深入审视。
参考资料：
- Kurrat 项目博客：https://foxmoss.com/blog/kurrat/
- Hacker News 讨论：https://news.ycombinator.com/item?id=46844157