本文章为纯技术向文章，不涉及非法内容。同时抵制使用匿名网络进行非法行为

使用 Python Stem 操作 Tor

Stem 是一个 Python 的模块，从而可以实现在 Python 中操作 Tor。

安装依赖

首先要在 Python 中安装 Stem，同时为了可以让 requests 使用 Socks5 连接，还需要下载相应的 Socks5 模块。

python -m pip install stem "request[socks]"

使用 Stem 切换电路

在 __init__.py 中，可以看到NEWNYM，其功能是重建一条新的电路。新的请求会使用重新建立的电路发送。
在 Tor 中，为了安全性，每条电路建立后是会复用一段时间的。（每次建立电路都需要花费时间，并且频繁建立的电路可以被诸如前驱攻击的方式进行攻击）。而使用NEWNYM命令即可要求洋葱代理(Onion Proxy, OP)重新建立电路。

这里使用http://ip-api.com/json的接口来获取实际用于访问的 IP。

首先，配置torrc，在其中配置如下两行，开启控制端口并设置其为9051

ControlPort 9051      
CookieAuthentication 1

在代码中，使用Controller.from_port(port=9051)来与控制端口建立连接，并调用controller.signal(Singal.NEWNYM)向 OP 发送NEWNYM命令，要求重新建立电路。

在下面的代码中，会请求四次 IP

1. 直接请求，返回的是本机 IP
2. 使用 Tor 请求，返回的是某个出口节点的 IP
3. 使用 Tor 请求，返回的 IP 与 2 相同
4. 要求重建电路，使用 Tor 请求，返回新的出口节点 IP

并且，如果在此执行程序，新的输出中，2、3 的 IP 与上一次执行的 4 相同（短时间内不会重建电路）

from stem import Signal
from stem.control import Controller
import requests

def switchIP():
    with Controller.from_port(port=9051) as controller:
        controller.authenticate()
        controller.signal(Signal.NEWNYM)

def getIP(proxy=None):
    proxies = {}
    if proxy != None:
        proxies["http"] = proxy
        proxies["https"] = proxy
    data = requests.get("http://ip-api.com/json", proxies=proxies).json()
    if data["status"] == "success":
        print(data["query"], data["city"])

def main():
    getIP()
    getIP("socks5://127.0.0.1:9050")
    getIP("socks5://127.0.0.1:9050")
    switchIP()
    getIP("socks5://127.0.0.1:9050")


if __name__ == '__main__':
    main()

如果单纯作为匿名通信工具而言，重建电路实际上并没有什么意义（会降低性能和安全性）。但是如果要写一个爬虫，但是有没有足够的代理池，不失为一种作为代理 IP 的提供方案。（当然，由于出口节点质量良莠不齐，且基本上都在海外，用于爬取国内信息会非常之慢，而且可能已经被很多站点封禁）。
根据 东东's Blog 的测试结果，六个小时内，只有 $120 \sim 130$ 个可用 IP，但毕竟不需要额外的费用，已经算是很好的解决方案了。（但如果结合下面提到的自主电路构建，还可以获取更多的可用 IP）

自主电路构建

Stem 不仅仅是一个单纯的 IP 切换工具，他是一个可以深层次操作 Tor 的模块。用户可以根据 Stem 自行进行路由选择。那么第一步应该是获取中继信息

获取中继信息

使用controller.get_network_statuses()可以获取中继的信息，返回的是本地 OP 已知的所有 OR 的信息（与前文描述的一致，这里 OR 只是整个 Tor 网络中的一部分，并非所有 OR）

返回的是一个对象，但是思路 VS Code 无法很好地对内容进行自动补全，不过根据 文档 依旧可以获知所有可用的属性（返回的类为stem.descriptor.router_status_entry.RouterStatusEntryV3，其继承自stem.descriptor.router_status_entry.RouterStatusEntry）

可以看出，这里实际上大部分信息尽管提供了，但是实际上并没有什么用处。

节点标志

原则上，每一个节点都应该有一个标志，用于对节点特点进行简单的描述

在测试中，共有 $6289$ 个节点，其中带有各种标志的节点数目如下：

存储节点信息

在这里，我们可以获取所有可用的节点，可以对这些信息进行存储，以便后续进行节点分析。

可以使用下述代码将其存储到本地

from stem.control import Controller

def main():
    with Controller.from_port(port=9051) as controller:
        controller.authenticate()
        count = 0
        fields = [
            "fingerprint", "or_addresses", "identifier_type",
            "identifier", "digest", "bandwidth",
            "measured", "is_unmeasured", "unrecognized_bandwidth_entries",
            "exit_policy", "protocols", "microdescriptor_hashes",
            "document", "nickname", "published",
            "address", "or_port", "dir_port",
            "flags", "version", "version_line",
        ]
        print("No.\t"+'\t'.join(fields))

        for relay in controller.get_network_statuses():
            print("{}\t{}".format(
                count,
                "\t".join(map(lambda f: str(getattr(relay, f)), fields))
            ))
            count += 1

if __name__ == '__main__':
    main()

电路构建

通过上一步获得所有节点的数据后，即可从中选出任意个节点（至少需要 $2$ 个才能确保匿名性），并建立电路。
使用 controller.new_circuit 可以根据自己的需要建立任意跳数的电路。

但是需要注意的以下几点：

1. 并非所有获取到的节点都是有效的
2. 并非所有的节点都可以作为出口节点（出口节点是实际访问网站节点，如果被用于访问非法内容可能会承担相应的责任，因此很多节点设置为不充当出口节点，可以根据 Exit 标志来选择出口节点，也可以在 出口节点列表 中选择）

with Controller.from_port(port=9051) as controller:
        controller.authenticate()
        circuit_id = controller.new_circuit(
            ["0006DE2E77E3C3EC5E1825B076E5257FD200ED0A",
                "0011BD2485AD45D984EC4159C88FC066E5E3300E"],
            await_build=True
        )

        def attach_stream(stream):
            if stream.status == 'NEW':
                controller.attach_stream(stream.id, circuit_id)
                
        controller.add_event_listener(attach_stream, EventType.STREAM)
        try:
            controller.set_conf('__LeaveStreamsUnattached', '1')
            # 在这里通过 Socks5://127.0.0.1:9050 即可使用上面选择的节点（2 跳）进行通信
        finally:
            controller.remove_event_listener(attach_stream)
            controller.reset_conf('__LeaveStreamsUnattached')

获取已构建的电路

在 OP 中，往往是同时维护着多条电路以供备用，使用controller.get_circuits() 即可获得每条电路的信息。
在这里获取的中继节点只有指纹和昵称，但可以采用前面的节点信息反查 IP 等信息，也可以使用 官方的接口 查询信息

with Controller.from_port(port=9051) as controller:
        controller.authenticate()

        for circuit in controller.get_circuits():
            print(circuit.id)
            for relay in circuit.path:
                print(" ",relay)

参考资料

• 掘金 - Python使用Tor作为代理进行网页抓取
• Tor Project - torspec/control-spec.txt
• 东东's Blog - 一台服务器六小时内获取Tor的轮询及IP数
• StackExchange - What are good explanations for relay flags?
• 玄霄 - 如何让Tor流量走自建的链路
• Tor Project - 出口节点列表