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Shadowsocks 2022 扩展身份头（Extensible Identity Headers）

身份头是一个或多个额外的头层，每一层都包含下一层 PSK（预共享密钥）的哈希值。每层身份头的下一层可以是另一个身份头，或者如果是最后一层，则是协议头。身份头通过当前层的身份 PSK 使用 AES 分组加密进行加密。

身份头的实现方式完全向现有的 Shadowsocks 2022 版本兼容。每一个身份处理器对下一层来说都是透明的。

• iPSKn：表示第 n 层的身份 PSK，用于标识当前层。
• uPSKn：表示第 n 层用户 PSK，用于标识服务器上的某个用户。

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TCP

在 TCP 请求中，身份头位于**盐（salt）**和 AEAD 块之间。

identity_subkey := blake3::derive_key(context: "shadowsocks 2022 identity subkey", key_material: iPSKn + salt)
plaintext := blake3::hash(iPSKn+1)[0..16] // 取下一层 iPSK 哈希的前 16 字节。
identity_header := aes_encrypt(key: identity_subkey, plaintext: plaintext)

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UDP

在 UDP 请求包中，身份头位于**独立头部（session ID 和 packet ID）**和 AEAD 密文之间。

响应包不包含身份头。

plaintext := blake3::hash(iPSKn+1)[0..16] ^ session_id_packet_id // 通过异或操作确保每个包的内容不同。
identity_header := aes_encrypt(key: iPSKn, plaintext: plaintext)

在 UDP 请求包中，如果使用了 iPSKs，则独立头部必须使用第一个 iPSK 加密。每一层的身份处理器必须用下一层的 PSK 解密并重新加密独立头部。

在响应包中，独立头部不需要特殊处理。服务器会根据基础规范使用用户的 PSK 加密独立头部。身份处理器必须直接转发响应包给客户端，而无需解析或修改。

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使用场景

      client0       >---+
(iPSK0:iPSK1:uPSK0)      \
                          \
      client1       >------\                        +--->    server0 [iPSK1]
(iPSK0:iPSK1:uPSK1)         \                      /      [uPSK0, uPSK1, uPSK2]
                             >-> relay0 [iPSK0] >-<
      client2               /    [iPSK1, uPSK3]    \
(iPSK0:iPSK1:uPSK2) >------/                        +--->    server1 [uPSK3]
                          /
      client3            /
   (iPSK0:uPSK3)    >---+

每个客户端会分配一组用冒号分隔的 PSK。客户端发送请求时，必须为每个 iPSK 生成一个身份头。

• relay0 通过其身份密钥解密第一个身份头，从 PSK 哈希表中找到目标服务器，并将请求的剩余部分转发出去。
• 支持多用户单端口的服务器使用其身份密钥解密身份头，然后根据用户 PSK 哈希表找到用户 PSK 的加密方式，并处理请求的其余部分。

在上图中：

• client0、client1 和 client2 是通过 relay0 中继访问 server0 的用户。
• server1 是一个不支持身份头的简单服务器，client3 通过 relay0 连接到它。

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TCP 会话示例

1. client0 生成一个随机盐。
2. 使用 iPSK0 衍生的子密钥加密 iPSK1 的哈希，作为第一个身份头。
3. 使用 iPSK1 衍生的子密钥加密 uPSK0 的哈希，作为第二个身份头。
4. 按照原始规范完成请求的其余部分。

relay0 处理 TCP 请求时：

1. 使用 iPSK0 衍生的子密钥解密第一个身份头。
2. 从 PSK 哈希表中查找目标服务器，将盐和请求的其余部分（不包括已处理的身份头）发送给 server0。

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UDP 包示例

1. client0 使用 iPSK0 加密独立头部。
2. 使用 iPSK0 加密 (iPSK1 的哈希 ^ session_id_packet_id) 作为第一个身份头。
3. 使用 iPSK1 加密 (uPSK0 的哈希 ^ session_id_packet_id) 作为第二个身份头。
4. 按照原始规范完成请求。

relay0 处理 UDP 包时：

1. 原地解密 独立头部（使用 iPSK0）。
2. 使用 iPSK0 解密第一个身份头，从 PSK 哈希表中找到目标服务器。
3. 将重新加密的独立头部放置在第一个身份头的位置，并将包的剩余部分发送给 server0。

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总结

Shadowsocks 2022 的扩展身份头机制通过多层 PSK 加密，为中继和服务器之间的身份验证提供了更灵活的支持。

• 中继节点（如 relay0）可以解析和转发多层身份头，确保请求到达正确的目标服务器。
• 服务器可以在支持多用户单端口的情况下，使用用户 PSK 进行加密和解密。

这种设计确保了协议的安全性和灵活性，同时保持与现有 Shadowsocks 2022 实现的向后兼容性。