История протокола

Shadowsocks родился из необходимости. Один разработчик создал инструмент, который изменил то, как миллионы людей получают доступ к свободному интернету.

Хронология

Архитектура клиент-сервер

Shadowsocks — это «разделённый прокси» (split proxy). Система состоит из двух компонентов: локального клиента на вашем устройстве и удалённого сервера в стране без цензуры.

Схема работы

  ┌─────────────────────────────┐       ┌──────────────────────────────┐
  │       ВАШЕ УСТРОЙСТВО       │       │      SHADOWSOCKS СЕРВЕР      │
  │                             │       │      (без цензуры, ~443)     │
  │  Browser ──┐                │       │                              │
  │  App    ──►│ ss-local       │──────►│ ss-server                    │
  │  Game   ──┘  :1080 (SOCKS5)│ зашифр│   расшифровка                │
  │             ↓               │       │      ↓                       │
  │         ШИФРОВАНИЕ          │       │  Запрос к ресурсу            │
  │         AES-256-GCM         │       │      ↓                       │
  └─────────────────────────────┘       │  google.com / youtube / etc  │
                                        └──────────────────────────────┘

              ◄─────── Зашифрованный ответ обратно ───────►

КАК ПРОХОДИТ ЗАПРОС

SOCKS5 и туннель

В основе Shadowsocks лежит SOCKS5 — универсальный прокси-протокол, поддерживающий TCP и UDP. Shadowsocks добавляет поверх него слой AEAD-шифрования.

TCP-соединение

При TCP-запросе локальный клиент инициирует зашифрованное соединение с сервером. Каждый поток данных получает собственный сессионный подключ, который деривируется из общего ключа и случайной соли. Это значит, что два соединения с одним паролем будут выглядеть совершенно по-разному в трафике.

TCP STREAM (зашифрованный):

  [ random salt (32 байта) ]
  [ length chunk (зашифровано) ][ tag ]
  [ payload chunk (зашифровано) ][ tag ]
  [ length chunk ][ tag ]
  [ payload chunk ][ tag ]
  ...

UDP-туннель

В отличие от SSH-туннеля, Shadowsocks нативно поддерживает UDP. Каждый UDP-пакет самодостаточен: он содержит зашифрованный заголовок с целевым адресом и зашифрованные данные. Это критично для DNS, VoIP и онлайн-игр.

UDP PACKET (зашифрованный):

  [ random salt (32 байта) ]
  [ ATYP + address + port (зашифровано) ][ tag ]
  [ payload (зашифровано) ][ tag ]

Шифрование AEAD

AEAD (Authenticated Encryption with Associated Data) — это современный стандарт шифрования, который гарантирует одновременно конфиденциальность, целостность и подлинность данных в одной операции.

Принцип работы AEAD

Каждая сессия начинается с генерации случайной соли (salt) длиной 32 байта. Из соли и общего ключа (пароля) с помощью функции HKDF-SHA1 деривируется уникальный сессионный подключ. Все данные в рамках этой сессии шифруются именно им.

  password ──────────┐
                      ├──► HKDF-SHA1 ──► session_subkey
  random_salt (32B) ─┘

  plaintext ──► AEAD_encrypt(session_subkey, nonce, data) ──► ciphertext + tag

  nonce: увеличивается на 1 с каждым chunk'ом (защита от replay)
  tag:   16 байт аутентификационного тега

Nonce (одноразовое число) начинается с нуля и увеличивается на 1 для каждого зашифрованного блока данных. Это гарантирует, что один и тот же открытый текст всегда даёт разный шифртекст и защищает от атак повторного воспроизведения (replay attacks).

Shadowsocks 2022: улучшения

Версия 2022 (SIP022) — это полная переработка. В ней каждое TCP-соединение маппируется 1:1 к прокси-соединению. Отдельный заголовок шифруется напрямую общим ключом, а тело — сессионным подключом.

Обход DPI и цензуры

DPI (Deep Packet Inspection) — технология анализа трафика, которую применяют интернет-провайдеры и государственные системы фильтрации для определения и блокировки VPN, Tor и прокси-протоколов.

Почему DPI не видит Shadowsocks

OpenVPN и WireGuard имеют характерные заголовки и паттерны рукопожатий, по которым DPI безошибочно их определяет. Shadowsocks же выглядит иначе:

Плагины обфускации

Против более продвинутых DPI-систем (активное зондирование, анализ энтропии) применяются плагины транспортного уровня:

Формат конфигурации

Конфигурация Shadowsocks хранится в формате JSON. ShadowGate использует тот же стандартный формат, совместимый со всеми реализациями протокола.

Конфиг клиента (ss-local)

{
  "server":       "server.shadowsocks.ink",  // адрес SS-сервера
  "server_port":  443,                       // порт (рекомендуется 443)
  "local_address": "127.0.0.1",             // локальный адрес SOCKS5
  "local_port":   1080,                      // локальный порт SOCKS5
  "password":     "your-strong-password",    // общий ключ (≥16 символов)
  "method":       "aes-256-gcm",             // алгоритм шифрования
  "timeout":      300                        // таймаут соединения (сек)
}

Конфиг сервера (ss-server)

{
  "server":      "0.0.0.0",               // слушать все интерфейсы
  "server_port": 443,
  "password":    "your-strong-password",  // должен совпадать с клиентом
  "method":      "aes-256-gcm",
  "timeout":     300,
  "mode":        "tcp_and_udp"            // включить UDP
}

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПАРОЛЮ

Используйте пароль длиной не менее 16 символов, сгенерированный случайно. Короткие пароли значительно повышают риск взлома сессионного ключа. Для генерации можно использовать:

openssl rand -base64 32

Алгоритмы шифрования

ShadowGate поддерживает только современные AEAD-шифры. Устаревшие потоковые алгоритмы намеренно исключены как небезопасные.

Shadowsocks vs VPN

Shadowsocks и VPN решают похожие задачи, но с разными компромиссами. Выбор зависит от ваших приоритетов: максимальная стелс-возможность или полное шифрование всего трафика.