这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第 4 天

SOCKS5 代理

原理

简单的 TCP 服务

TCP echo server

func main() {
    server, err := net.Listen("tcp", "127.0.0.1:1080")
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    for {
        client, err := server.Accept()
        if err != nil {
            log.Printf("Accept failed %v", err)
            continue
        }
        go process(client)
    }
}
​
func process(conn net.Conn) {
    defer conn.Close()
    reader := bufio.NewReader(conn)
    for {
        // 虽然看上去是一个一个字节读，但实际上是带缓冲的流，底层会把输入合并，瞬间返回一段数据
        b, err := reader.ReadByte()
        if err != nil {
            break
        }
        _, err = conn.Write([]byte{b})
        if err != nil {
            break
        }
    }
}
​

运行代码后，通过执行 nc 127.0.0.1 1080 访问1080端口尝试一下。

认证阶段

const socks5Ver = 0x05
const cmdBind = 0x01
const atypIPV4 = 0x01
const atypeHOST = 0x03
const atypeIPV6 = 0x04
​
func main() {
    server, err := net.Listen("tcp", "127.0.0.1:1080")
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    for {
        client, err := server.Accept()
        if err != nil {
            log.Printf("Accept failed %v", err)
            continue
        }
        go process(client)
    }
}
​
func process(conn net.Conn) {
    defer conn.Close()
    reader := bufio.NewReader(conn)
    err := auth(reader, conn)
    if err != nil {
        log.Printf("client %v auth failed:%v", conn.RemoteAddr(), err)
        return
    }
    log.Println("auth success")
}
​
func auth(reader *bufio.Reader, conn net.Conn) (err error) {
    // +----+----------+----------+
    // |VER | NMETHODS | METHODS  |
    // +----+----------+----------+
    // | 1  |    1     | 1 to 255 |
    // +----+----------+----------+
    // VER: 协议版本，socks5为0x05
    // NMETHODS: 支持认证的方法数量
    // METHODS: 对应NMETHODS，NMETHODS的值为多少，METHODS就有多少个字节。RFC预定义了一些值的含义，内容如下:
    // X’00’ NO AUTHENTICATION REQUIRED
    // X’02’ USERNAME/PASSWORD
​
    ver, err := reader.ReadByte()
    if err != nil {
        return fmt.Errorf("read ver failed:%w", err)
    }
    if ver != socks5Ver {
        return fmt.Errorf("not supported ver:%v", ver)
    }
    methodSize, err := reader.ReadByte()
    if err != nil {
        return fmt.Errorf("read methodSize failed:%w", err)
    }
    method := make([]byte, methodSize)
    _, err = io.ReadFull(reader, method)
    if err != nil {
        return fmt.Errorf("read method failed:%w", err)
    }
    log.Println("ver", ver, "method", method)
    // +----+--------+
    // |VER | METHOD |
    // +----+--------+
    // | 1  |   1    |
    // +----+--------+
    _, err = conn.Write([]byte{socks5Ver, 0x00})
    if err != nil {
        return fmt.Errorf("write failed:%w", err)
    }
    return nil
}

运行代码后，通过执行curl指令尝试一下。

curl --socks5 127.0.0.1:1080 -v http://www.qq.com

运行结果：

go打印出来的结果：

可以看到 version 和 method 两个字段，可以看到 curl 支持0和1两种认证方式。

请求阶段

const socks5Ver = 0x05
const cmdBind = 0x01
const atypIPV4 = 0x01
const atypeHOST = 0x03
const atypeIPV6 = 0x04
​
func main() {
    server, err := net.Listen("tcp", "127.0.0.1:1080")
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    for {
        client, err := server.Accept()
        if err != nil {
            log.Printf("Accept failed %v", err)
            continue
        }
        go process(client)
    }
}
​
func process(conn net.Conn) {
    defer conn.Close()
    reader := bufio.NewReader(conn)
    err := auth(reader, conn)
    if err != nil {
        log.Printf("client %v auth failed:%v", conn.RemoteAddr(), err)
        return
    }
    err = connect(reader, conn)
    if err != nil {
        log.Printf("client %v connect failed:%v", conn.RemoteAddr())
        return
    }
}
​
func auth(reader *bufio.Reader, conn net.Conn) (err error) {
    // +----+----------+----------+
    // |VER | NMETHODS | METHODS  |
    // +----+----------+----------+
    // | 1  |    1     | 1 to 255 |
    // +----+----------+----------+
    // VER: 协议版本，socks5为0x05
    // NMETHODS: 支持认证的方法数量
    // METHODS: 对应NMETHODS，NMETHODS的值为多少，METHODS就有多少个字节。RFC预定义了一些值的含义，内容如下:
    // X’00’ NO AUTHENTICATION REQUIRED
    // X’02’ USERNAME/PASSWORD
​
    ver, err := reader.ReadByte()
    if err != nil {
        // 这里出现了占位符 %w，专门给 error 这个类型使用
        return fmt.Errorf("read ver failed:%w", err)
    }
    if ver != socks5Ver {
        return fmt.Errorf("not supported ver:%v", ver)
    }
    methodSize, err := reader.ReadByte()
    if err != nil {
        return fmt.Errorf("read methodSize failed:%w", err)
    }
    method := make([]byte, methodSize)
    _, err = io.ReadFull(reader, method)
    if err != nil {
        return fmt.Errorf("read method failed:%w", err)
    }
    log.Println("ver", ver, "method", method)
    // +----+--------+
    // |VER | METHOD |
    // +----+--------+
    // | 1  |   1    |
    // +----+--------+
    _, err = conn.Write([]byte{socks5Ver, 0x00})
    if err != nil {
        return fmt.Errorf("write failed:%w", err)
    }
    return nil
}
​
func connect(reader *bufio.Reader, conn net.Conn) (err error) {
    // +----+-----+-------+------+----------+----------+
    // |VER | CMD |  RSV  | ATYP | DST.ADDR | DST.PORT |
    // +----+-----+-------+------+----------+----------+
    // | 1  |  1  | X'00' |  1   | Variable |    2     |
    // +----+-----+-------+------+----------+----------+
    // VER 版本号，socks5的值为0x05
    // CMD 0x01表示CONNECT请求
    // RSV 保留字段，值为0x00
    // ATYP 目标地址类型，DST.ADDR的数据对应这个字段的类型。
    //   0x01表示IPv4地址，DST.ADDR为4个字节
    //   0x03表示域名，DST.ADDR是一个可变长度的域名
    // DST.ADDR 一个可变长度的值
    // DST.PORT 目标端口，固定2个字节
​
    buf := make([]byte, 4)
    _, err = io.ReadFull(reader, buf)
    if err != nil {
        return fmt.Errorf("read header failed:%w", err)
    }
    ver, cmd, atyp := buf[0], buf[1], buf[3]
    if ver != socks5Ver {
        return fmt.Errorf("not supported ver:%v", ver)
    }
    if cmd != cmdBind {
        return fmt.Errorf("not supported cmd:%v", cmd)
    }
    addr := ""
    switch atyp {
    case atypIPV4:
        _, err = io.ReadFull(reader, buf)
        if err != nil {
            return fmt.Errorf("read atyp failed:%w", err)
        }
        addr = fmt.Sprintf("%d.%d.%d.%d", buf[0], buf[1], buf[2], buf[3])
    case atypeHOST:
        hostSize, err := reader.ReadByte()
        if err != nil {
            return fmt.Errorf("read hostSize failed:%w", err)
        }
        host := make([]byte, hostSize)
        _, err = io.ReadFull(reader, host)
        if err != nil {
            return fmt.Errorf("read host failed:%w", err)
        }
        addr = string(host)
    case atypeIPV6:
        return errors.New("IPv6: no supported yet")
    default:
        return errors.New("invalid atyp")
    }
    _, err = io.ReadFull(reader, buf[:2])
    if err != nil {
        return fmt.Errorf("read port failed:%w", err)
    }
    port := binary.BigEndian.Uint16(buf[:2])
​
    log.Println("dial", addr, port)
​
    // +----+-----+-------+------+----------+----------+
    // |VER | REP |  RSV  | ATYP | BND.ADDR | BND.PORT |
    // +----+-----+-------+------+----------+----------+
    // | 1  |  1  | X'00' |  1   | Variable |    2     |
    // +----+-----+-------+------+----------+----------+
    // VER socks版本，这里为0x05
    // REP Relay field,内容取值如下 X’00’ succeeded
    // RSV 保留字段
    // ATYPE 地址类型
    // BND.ADDR 服务绑定的地址
    // BND.PORT 服务绑定的端口DST.PORT
    _, err = conn.Write([]byte{0x05, 0x00, 0x00, 0x01, 0, 0, 0, 0, 0, 0})
    if err != nil {
        return fmt.Errorf("write failed:%w", err)
    }
    return nil
}

运行代码后，通过执行curl指令尝试一下。

curl --socks5 127.0.0.1:1080 -v http://www.qq.com

运行结果：

go打印出来的结果：

可以看到访问的ip和端口号了。

relay阶段

package main
​
import (
    "bufio"
    "context"
    "encoding/binary"
    "errors"
    "fmt"
    "io"
    "log"
    "net"
)
​
const socks5Ver = 0x05
const cmdBind = 0x01
const atypIPV4 = 0x01
const atypeHOST = 0x03
const atypeIPV6 = 0x04
​
func main() {
    server, err := net.Listen("tcp", "127.0.0.1:1080")
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    for {
        client, err := server.Accept()
        if err != nil {
            log.Printf("Accept failed %v", err)
            continue
        }
        go process(client)
    }
}
​
func process(conn net.Conn) {
    defer conn.Close()
    reader := bufio.NewReader(conn)
    err := auth(reader, conn)
    if err != nil {
        log.Printf("client %v auth failed:%v", conn.RemoteAddr(), err)
        return
    }
    err = connect(reader, conn)
    if err != nil {
        log.Printf("client %v connect failed:%v", conn.RemoteAddr(), err)
        return
    }
}
​
func auth(reader *bufio.Reader, conn net.Conn) (err error) {
    // +----+----------+----------+
    // |VER | NMETHODS | METHODS  |
    // +----+----------+----------+
    // | 1  |    1     | 1 to 255 |
    // +----+----------+----------+
    // VER: 协议版本，socks5为0x05
    // NMETHODS: 支持认证的方法数量
    // METHODS: 对应NMETHODS，NMETHODS的值为多少，METHODS就有多少个字节。RFC预定义了一些值的含义，内容如下:
    // X’00’ NO AUTHENTICATION REQUIRED
    // X’02’ USERNAME/PASSWORD
​
    ver, err := reader.ReadByte()
    if err != nil {
        // 这里出现了占位符 %w，专门给 error 这个类型使用
        return fmt.Errorf("read ver failed:%w", err)
    }
    if ver != socks5Ver {
        return fmt.Errorf("not supported ver:%v", ver)
    }
    methodSize, err := reader.ReadByte()
    if err != nil {
        return fmt.Errorf("read methodSize failed:%w", err)
    }
    method := make([]byte, methodSize)
    _, err = io.ReadFull(reader, method)
    if err != nil {
        return fmt.Errorf("read method failed:%w", err)
    }
    log.Println("ver", ver, "method", method)
    // +----+--------+
    // |VER | METHOD |
    // +----+--------+
    // | 1  |   1    |
    // +----+--------+
    _, err = conn.Write([]byte{socks5Ver, 0x00})
    if err != nil {
        return fmt.Errorf("write failed:%w", err)
    }
    return nil
}
​
func connect(reader *bufio.Reader, conn net.Conn) (err error) {
    // +----+-----+-------+------+----------+----------+
    // |VER | CMD |  RSV  | ATYP | DST.ADDR | DST.PORT |
    // +----+-----+-------+------+----------+----------+
    // | 1  |  1  | X'00' |  1   | Variable |    2     |
    // +----+-----+-------+------+----------+----------+
    // VER 版本号，socks5的值为0x05
    // CMD 0x01表示CONNECT请求
    // RSV 保留字段，值为0x00
    // ATYP 目标地址类型，DST.ADDR的数据对应这个字段的类型。
    //   0x01表示IPv4地址，DST.ADDR为4个字节
    //   0x03表示域名，DST.ADDR是一个可变长度的域名
    // DST.ADDR 一个可变长度的值
    // DST.PORT 目标端口，固定2个字节
​
    buf := make([]byte, 4)
    _, err = io.ReadFull(reader, buf)
    if err != nil {
        return fmt.Errorf("read header failed:%w", err)
    }
    ver, cmd, atyp := buf[0], buf[1], buf[3]
    if ver != socks5Ver {
        return fmt.Errorf("not supported ver:%v", ver)
    }
    if cmd != cmdBind {
        return fmt.Errorf("not supported cmd:%v", cmd)
    }
    addr := ""
    switch atyp {
    case atypIPV4:
        _, err = io.ReadFull(reader, buf)
        if err != nil {
            return fmt.Errorf("read atyp failed:%w", err)
        }
        addr = fmt.Sprintf("%d.%d.%d.%d", buf[0], buf[1], buf[2], buf[3])
    case atypeHOST:
        hostSize, err := reader.ReadByte()
        if err != nil {
            return fmt.Errorf("read hostSize failed:%w", err)
        }
        host := make([]byte, hostSize)
        _, err = io.ReadFull(reader, host)
        if err != nil {
            return fmt.Errorf("read host failed:%w", err)
        }
        addr = string(host)
    case atypeIPV6:
        return errors.New("IPv6: no supported yet")
    default:
        return errors.New("invalid atyp")
    }
    _, err = io.ReadFull(reader, buf[:2])
    if err != nil {
        return fmt.Errorf("read port failed:%w", err)
    }
    port := binary.BigEndian.Uint16(buf[:2])
​
    // 使用标准库建立连接
    dest, err := net.Dial("tcp", fmt.Sprintf("%v:%v", addr, port))
    if err != nil {
        return fmt.Errorf("dial dst failed:%w", err)
    }
    defer dest.Close()
    log.Println("dial", addr, port)
​
    // +----+-----+-------+------+----------+----------+
    // |VER | REP |  RSV  | ATYP | BND.ADDR | BND.PORT |
    // +----+-----+-------+------+----------+----------+
    // | 1  |  1  | X'00' |  1   | Variable |    2     |
    // +----+-----+-------+------+----------+----------+
    // VER socks版本，这里为0x05
    // REP Relay field,内容取值如下 X’00’ succeeded
    // RSV 保留字段
    // ATYPE 地址类型
    // BND.ADDR 服务绑定的地址
    // BND.PORT 服务绑定的端口DST.PORT
    _, err = conn.Write([]byte{0x05, 0x00, 0x00, 0x01, 0, 0, 0, 0, 0, 0})
    if err != nil {
        return fmt.Errorf("write failed:%w", err)
    }
    ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
    defer cancel()
​
    go func() {
        _, _ = io.Copy(dest, reader)
        cancel()
    }()
    go func() {
        _, _ = io.Copy(conn, dest)
        cancel()
    }()
​
    <-ctx.Done()
    return nil
}