Go语言实战案例&SOCKS5详解 | 豆包MarsCode AI 刷题

Caspian_
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本节课主要利用三个小项目，来巩固go语言的语法并熟悉一些重要的包的使用

01-guessing-game

一个非常简单的猜数字的小游戏，主要用来巩固和熟悉Go语言中的输入输出，和math/read 包的使用

知识点：

  1. 随机数生成

在Go 1.20以前，使用rand.Seed用于设置全局随机数生成器的种子，以便于每次运行程序时获得不同的随机数序列，但从Go 1.20版本起，默认随机数生成器已不再需要显示调用rand.Seed

  • 如果需要一个特定的随机数序列（例如，为了可重复性或测试），可以通过rand.New和rand.NewSource(seed)创建一个局部随机数生成器，而不是调用全局的rand.Seed。这种方法不会影响到全局的随机数生成器，且更加灵活
  • 如果不需要特定的序列，可以直接使用全局的rand包函数，例如rand.Int()、rand.Float64()等，而无需调用Seed
  1. bufio包

bufio包是一个Go语言中用于缓冲I/O操作的标准包。他通过将数据缓存到内存来减少系统调用的次数，从而提高文件、网络连接等I/O操作的效率。bufio包特别适用于需要频繁读取或写入小块数据的场景

常用类型：

bufio.Reader 提供了带缓冲的读取功能，适用于从 io.Reader 接口实现的数据源（如文件、网络连接）读取数据。常用方法包括：

  • ReadByte：读取一个字节。
  • ReadLine：读取一行数据。
  • ReadString：读取直到特定字符的字符串，例如读取到 '\n'。
  • Peek：查看缓冲区的下一个字节，不移动读取位置。
reader := bufio.NewReader(os.Stdin)
input, _ := reader.ReadString('\n')  // 读取一行输入直到换行符
fmt.Println("Input:", input)

bufio.Writer 提供了带缓冲的写入功能，可以写入到 io.Writer 接口实现的数据目标（如文件、网络连接）。常用方法包括：

  • WriteByte：写入一个字节。
  • WriteString：写入字符串。
  • Flush：将缓冲区中的数据写入到底层的输出目标中。
writer := bufio.NewWriter(os.Stdout)
writer.WriteString("Hello, World!") // 写入字符串到缓冲区
writer.Flush()                      // 强制将缓冲区数据写入输出

bufio.Scanner 是一个简单的逐行或逐词读取文本的工具，非常适合逐行读取文件或输入内容。常用方法包括：

  • Scan：读取下一个标记（默认是行）。
  • Text：获取最近一次读取到的文本。
scanner := bufio.NewScanner(os.Stdin)
for scanner.Scan() {
    line := scanner.Text()
    fmt.Println("Line:", line)
}
  1. fmt包

fmt 包是 Go 语言标准库中的一个格式化 I/O 包，用于处理字符串格式化和标准输入输出。fmt 包提供了丰富的函数，支持格式化输出、字符串拼接、数据打印等操作，尤其适合处理各种数据类型的格式化输出。

具体内容请见标准文档

02-simpledict

一个调用外部API的小翻译词典，主要用来介绍Go语言中的HTTP服务，json序列化和反序列化

知识点：

  1. json与Go struct
type DictRequest struct {
	TransType string `json:"trans_type"`
	Source    string `json:"source"`
	UserID    string `json:"user_id"`
}
  1. 序列化与反序列化
  • 序列化
type DictRequest struct {
		TransType string `json:"trans_type"`
		Source    string `json:"source"`
		UserID    string `json:"user_id"`
}

func main() {
		request := DictRequest{TransType: "en2zh", Source: word}
		buf, err := json.Marshal(request)
}
  • 反序列化
// 假设读取到一个[]byte类型的 bodytext

type DictResponse struct {
		// ...
		// ...
}

var dictResponse DictResponse
err = json.Unmarshal(bodyText, &dictResponse)
  1. 获取命令行参数

在命令行调用时通过./myapp arg1 arg2 或go run main.go arg1 arg2来传递参数

可以直接使用os.Args来使用参数

03-proxy

实现一个SOCKS5代理服务的基本过程，涉及到net包的使用，利用context包实现goroutine的同步，SOCKS5协议

知识点：

net包

主要提供了函数来创建网络连接，相较于http包面向应用层的HTTP协议，net包主要面向连接层，提供了较为底层的网络服务，主要用于TCP与UDP的实现，具体请见标准文档

context包实现协程同步

...

// 创建一个可以取消的上下文
ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
// 防御性coding
defer cancel()

// 向服务器转发client的请求
go func() {
		_, _ = io.Copy(dest, reader)  // Copy是封闭循环 只有当一方关闭连接才退出
		cancel()
}()

// 向client递交服务器的response
go func() {
		_, _ = io.Copy(conn, dest)  // Copy是封闭循环 只有当一方关闭连接才退出
		cancel()
}()

<-ctx.Done()

...

调用context.WithCancel(context.Background())生成一个新的context.Context和一个cancel函数

在合适的地方调用<-ctx.Done()来监听取消信号

当调用cancel函数时，ctx.Done()会被触发，收到信号并停止

SOCKS5协议

连接过程

SOCKS5代理建立连接流程包含三个主要阶段：

  1. 客户端与代理服务器建立连接
    • 客户端发送连接请求到SOCKS5代理服务器
    • 代理服务器接受客户端的请求后，等待客户端指定认证方法
  2. 协商认证方法
    • 客户端发送支持的认证方法列表，可能包含无验证、用户名/密码验证等
    • 代理服务器根据配置选择一种认证方法，返回给客户端。
    • 如果需要认证，客户端会发送对应认证信息，如user/passwd
    • 如果认证成功，代理服务器会继续连接请求，否则返回错误并中断连接
  3. 连接目标服务器
    • 一旦通过认证，客户端发送请求包括目标IP、端口和请求类型
    • 代理服务器根据请求类型建立到目标服务器的连接
    • 代理服务器和客户端进行数据传输时，SOCKS5代理仅作为中转，目标服务器对客户端不可见，达到隐藏真实IP的效果

socks5协议的主要请求类型

SOCKS5的支持的请求类型主要有三种：

  • CONNECT请求：用于建立TCP连接，适合HTTP、HTTPS等应用协议
  • BIND请求：用于被动的TCP连接，一般用于FTP等协议（少见）
  • UDP ASSOCIATE请求：用于UDP数据包传输，适合DNS查询，VoIP等

socks5数据包格式

SOCKS5数据包分为两种：协商和请求

  1. 协商数据包： 用于身份验证流程，包括客户端发起的认证方法列表，以及代理返回的认证方法

客户端的协商数据包：

字节偏移量字段名称字节长度说明
0VER1协议版本号（0x05表示SOCKS5）
1NMETHODS1支持的认证方法数量
2METHODS1～255客户端支持的认证方法列表

VER：协议版本号，固定为0x05表示SOCKS5

NMETHODS：支持认证方法数量，为后续METHODS字段的长度

METHODS：列表中包括客户端支持的认证方法，每种方法用1字节表示：

  1. 0x00：不需要认证
  2. 0x01：GSSAPI认证
  3. 0x02：用户名密码认证
  4. 其他值为私有方法

服务器的响应协商数据包：

字节偏移量字段名称字节长度说明
0VER1协议版本号（0x05表示SOCKS5）
1METHOD1服务器选择的认证方法

VER：协议版本号，固定为0x05表示SOCKS5

METHOD：服务器选择的认证方法，与客户端提供的方法之一相匹配，如果服务器不支持任何方式，METHOD会返回0xFF，表示认证失败

  1. 请求数据包： 包括目标的IP地址、端口号、请求类型。根据socks5协议，目标地址可以是IPv4、IPv6或域名

客户端发送的请求数据包：

字节偏移量字段名称字节长度说明
0VER1协议版本号（0x05）
1CMD1请求类型
2RSV1保留字段，必须为0
3ATYP1地址类型（IPv4、IPv6或域名）
4DST.ADDR可变目标地址，根据ATYP字段的不同而变化
…DST.PORT2目标端口，网络字节序（大段序）

VER：协议版本号

CMD：请求类型

  • 0x01：CONNECT请求，用于TCP连接
  • 0x02：BIND请求，用于监听连接（很少使用）
  • 0x03：UDP ASSOCIATE请求，用于UDP连接

RSV：保留字段，固定为0x00

ATYP：目标地址类型，指定目标地址的格式：

  • 0x01：IPv4地址，4字节
  • 0x03：域名，后跟1字节长度字段，和实际域名字符串。
  • 0x04：IPv6地址，16字节

DST.ADDR：目标地址，格式由ATYP决定

DST.PORT：目标端口，占用2字节

代理服务器的响应请求数据包

字节偏移量字段名称字节长度说明
0VER1协议版本号（0x05）
1REP1应答字段，表示请求结果
2RSV1保留字段，必须为0
3ATYP1地址类型（与请求数据包格式相同）
4DST.ADDR可变服务器绑定的地址
…DST.PORT2服务器绑定的端口

VER：协议版本号，固定为 0x05。

REP：应答代码，表示请求的处理结果：

  • 0x00：成功。
  • 0x01：通用SOCKS服务器故障。
  • x02：连接不允许。
  • 0x03：网络不可达。
  • 0x04：主机不可达。
  • 0x05：连接被拒绝。
  • 0x06：TTL超时。
  • 0x07：不支持的命令。
  • 0x08：不支持的地址类型。
  • 其他：保留。

RSV：保留字段，固定为 0x00。

ATYP：地址类型，与请求数据包中的ATYP字段含义相同。

BND.ADDR：代理服务器绑定的地址，通常是代理服务器的IP地址或域名。

BND.PORT：代理服务器绑定的端口。

SOCKS5与其他代理的区别

  • 与HTTP代理：HTTP代理只支持HTTP/HTTPS流量，而socks5支持多种协议（TCP/UDP），适用范围更广。
  • 与SOCKS4代理：SOCKS4不支持认证和UDP流量，功能较为简单
  • 与VPN：VPN对全部网络流量进行加密，socks5本身不加密数据，需要和加密协议配合使用，socks5仅代理特定应用的流量，适合轻量代理

欢迎读者批评指正！！！

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