GFW 主动探测及封锁机制
简介
本文介绍 GFW（Great Firewall，防火长城）的主要网络审查技术，包括被动检测和主动探测两类机制，以及这些机制对反审查工具的影响。理解这些审查手段是理解 REALITY 和 Xray-core 设计动机的前提。
本文回答
- GFW 使用哪些技术手段进行网络审查
- 主动探测和被动检测的区别
- 为什么 TLS 代理流量容易被识别
- 反审查工具的设计目标是什么
本文在项目中的位置
本文属于背景知识层，帮助理解"为什么要用 REALITY"。建议在阅读协议分析文档之前先读本文。
适合读者
所有想理解反审查技术背景的读者。
前置知识
TCP/IP 基础，DNS 基础，HTTPS 基础。
文章理解难度
入门。
重点
- GFW 的被动检测手段（DPI、SNI 过滤、TLS 指纹）
- GFW 的主动探测手段
- 2021 年 GFW 对全加密流量的被动检测突破
- REALITY 如何应对各项审查手段
难点
- 理解 GFW 如何在不破解加密的情况下检测加密代理流量
- 理解被动检测和主动探测的配合使用方式
上级文档和相关文档
主要证据
USENIX Security '23 论文《How the Great Firewall of China Detects and Blocks Fully Encrypted Traffic》，GFW Report 公开测量数据，维基百科 Great Firewall 条目。
GFW 概述
GFW 是中国实施的互联网审查系统的总称，其技术手段经历了从简单到复杂、从粗粒度到精细化的演进过程：
| 时期 | 主要手段 |
|---|---|
| 2011 年前 | IP 黑名单、关键词过滤、DNS 劫持 |
| 2011-2015 | 深度包检测（DPI）、SNI 过滤、TCP RST 注入 |
| 2015-2021 | TLS 指纹识别、主动探测、Tor 桥接阻断 |
| 2021 至今 | 全加密流量被动检测、QUIC 阻断、实时流量分析 |
被动检测机制
被动检测指审查方不主动发送探测包，而是分析流经其网络设备的流量特征来进行识别和阻断。
1. IP 地址阻断
最基础的封锁手段。维护一个被封禁 IP 地址的列表，对发往这些 IP 的数据包直接丢弃或发送 TCP RST。
- IP 阻断粒度粗，容易误伤共享 IP 的其他合法服务
- 单独使用效果有限，CDN 和域名前置（Domain Fronting）等技术可绕过
2. DNS 劫持和污染
审查方在 DNS 层面进行干扰：
- DNS 劫持：ISP 的 DNS 服务器对特定域名的查询返回错误 IP 或直接不返回
- DNS 污染：在网络路径上注入伪造的 DNS 响应包，使客户端收到虚假的解析结果
3. SNI 过滤
SNI（Server Name Indication）是 TLS 握手中 ClientHello 消息的一个扩展字段，以明文形式发送，用于告知服务器客户端想要访问哪个域名。
审查方监控传输中的 TLS ClientHello 包，检查 SNI 字段。当 SNI 匹配黑名单域名时，阻断连接。
SNI 过滤是当前 GFW 最核心的审查手段之一，从 2024 年 4 月起，QUIC 协议的 SNI 过滤也已部署。
4. 深度包检测（DPI）
DPI 不仅检查包头部，还检查数据载荷内容。审查方通过 DPI 可以：
- 识别特定协议的特征（如 Shadowsocks 的加密格式、VMess 的认证头）
- 在 HTTP 请求中发现敏感关键词
- 检测 TLS 证书中的特定字段
5. TLS 指纹识别
不同 TLS 实现（浏览器、Go 标准库、Python requests 等）在 ClientHello 中使用的密码套件、扩展字段等组合是不同的。通过指纹识别，审查方可以：
- 识别某个连接来自 Go 标准库（Go
crypto/tls的指纹是公开且独特的） - 识别某个连接来自特定的代理工具
- 结合其他特征进行精准阻断
6. 全加密流量被动检测
2021 年 11 月，GFW 部署了一种新的被动检测技术，能够在不破解加密、不发送主动探测包的情况下实时检测全加密协议流量（Shadowsocks、VMess 等）。
这是反审查领域的一个转折点——在此之前，社区普遍认为全加密随机流量（random-looking traffic）无法被被动检测。
USENIX Security '23 的论文分析了这一机制。审查方通过检查加密流量的首个数据包的载荷长度来区分协议：
- 真实随机协议的客户端首个数据包没有可预测的长度模式
- TLS 客户端首个数据包的长度是固定的结构：ClientHello 记录头（5 字节）+ 握手类型（1 字节）+ 长度字段 + 客户端版本 + 随机数 + Session ID + 密码套件 + 扩展
- 通过观察首个数据包的载荷长度分布，审查方可以将符合随机流量特征但不符合 TLS 特征的连接识别出来
GFW 还对符合豁免规则（如白名单 IP、特定端口等）的连接不做阻断，以减少误伤。
主动探测机制
主动探测指审查方主动向可疑服务器发送探测包，根据响应判断其是否为代理/VPN 服务。
工作原理
- 被动发现：审查方通过被动检测识别出可疑的目标 IP 和端口
- 主动验证：审查方模拟客户端向该 IP 发送特定协议的握手请求
- 响应分析：
- 如果服务端返回了有效的协议响应 → 确认为代理服务，加入黑名单
- 如果服务端返回错误或超时 → 可能是普通服务，暂不封禁
针对常见协议的主动探测
- Shadowsocks：审查方发送随机数据到可疑端口，如果服务端返回了符合 Shadowsocks 格式的加密数据，则识别为 Shadowsocks 服务端
- VMess：审查方发送模拟 VMess 认证头的包，分析响应
- Tor：审查方发送 Tor 握手包到可疑 IP，对 Tor 桥接节点进行探测和阻断
- TLS 代理：审查方发起正常的 TLS 握手到可疑端口，分析返回的证书是否为自签名证书（许多代理工具使用自签名证书）
探测后的处理
一旦主动探测确认了代理服务：
- IP 被加入黑名单 → 后续流量被直接阻断
- 可能伴随端口封锁 → 同 IP 的其他端口也可能被限制
- 封锁有残留效应——即使封锁解除后恢复连接，在探测到代理特征后会立即再次封锁
GFW 的残留阻断通常持续 1-3 分钟，期间从同一源 IP 到同一目标 IP+端口的所有 TCP/UDP 包都会被丢弃。
REALITY 如何应对各项审查
| 审查手段 | REALITY 的应对 |
|---|---|
| IP 阻断 | 使用境外服务器 + CDN 中转（非 REALITY 直接解决） |
| DNS 劫持 | 客户端使用 DoH/DoT（非 REALITY 直接解决） |
| SNI 过滤 | REALITY 使用的 SNI 是真实网站域名（如 microsoft.com），未被封锁 |
| DPI | REALITY 对外表现为标准 TLS 1.3 + HTTP/2，没有异常协议特征 |
| TLS 指纹 | 服务端使用目标网站的真实证书（无服务端指纹）；客户端通过 uTLS 模拟浏览器指纹 |
| 全加密流量被动检测 | REALITY 流量在 TLS 层使用标准加密套件，首个包结构与正常 TLS 一致 |
| 主动探测 | 探测方的 TLS 握手被识别为非 REALITY 客户端 → 连接被转发到目标网站 → 探测方收到的是目标网站的真实响应 |
核心设计思想：REALITY 不在网络层面表现出任何不同于普通 HTTPS 的特征——它的 TLS 握手与访问 microsoft.com 的 TLS 握手完全一致。
审查机制的协同使用
GFW 的各种审查手段并非独立运行，而是形成多层过滤的协同体系：
REALITY 的设计目标是让流量在每一层的表现都与普通 HTTPS 流量无法区分，使审查方没有理由触发任何阻断。
外部参考资料
资料：How the Great Firewall of China Detects and Blocks Fully Encrypted Traffic 类型：顶会论文（USENIX Security '23） 链接：https://www.usenix.org/conference/usenixsecurity23/presentation/wu-mingshi 可信度：A，经过同行评审的学术研究 建议参考：理解 GFW 如何被动检测全加密流量（Shadowsocks、VMess 等）
资料：Great Firewall - Wikipedia 类型：百科全书 链接：https://en.wikipedia.org/wiki/Great_Firewall 可信度：B，综合多种来源
资料：GFW Report 类型：测量研究 链接：https://gfw.report/ 可信度：A，基于真实网络测量
资料：Exposing and Circumventing SNI-based QUIC Censorship of the Great Firewall 类型：顶会论文（USENIX Security '25） 可信度：A，最新的 GFW QUIC 审查研究
读者自检
读完本文后应能回答：
- GFW 有哪几种主要的审查手段，分别如何工作
- 被动检测和主动探测的根本区别
- 为什么全加密流量（random-looking traffic）也会被检测
- REALITY 如何针对性地应对每种审查手段
- 审查机制的协同工作流程
下一步阅读
- 深度包检测机制：深入 DPI 原理
- TLS 指纹识别：理解 TLS 指纹如何被用于检测
- REALITY 协议详解：理解 REALITY 的设计原理