部署SOCKS5代理服务器

尝试一些更复杂的实现

对于不熟悉的函数，善用官方文档，这是你了解函数最正规最详细的地方

SOCKS5 简介

SOCKS5 是一个传输层代理协议，主要用于通过中间代理服务器来转发客户端和目标服务器之间的网络通信。它并不关心数据的具体内容，只负责将数据从一个网络位置转发到另一个网络位置。与 HTTP 代理相比，SOCKS5 可以处理任何协议的流量，包括 HTTP、FTP、SMTP、POP3 等。

从简单的TCP echo server做起

由于整个协议的实现较为复杂，先尝试一个简单版的
这次的测试需要用到nc命令，所以我们先配置好环境
1. 在官方网站下载netcat
2. 将包含netcat.exe的文件夹添加到系统变量Path中
3. 这里使用GoLand的powershell终端，因此还需要再手动添加路径
```
   $env:PATH += ";C:\path\to\nc"
```
用你的路径替换掉path\to\nc
代码如下
- 行9-22 定义函数process处理客户端conn发来的数据
  - 行10 调用结束后关闭连接防止数据泄露
  - 行12-20 创建死循环持续读取数据
  - 行17 将读取到的数据用Write函数发送回客户端(需要用[]byte{}切片形式)
- 行25 用net.Listen启动tcp服务器，并用server监听127.0.0.1:1080
- 行30 将客户端连接放至client
- 行35 用go关键字创建一个goroutine并行执行函数
运行代码，运行成功

实现认证阶段

协议的第一步：处理客户端与代理服务器的认证
首先声明一些常量，这些常量和我们的协议有关，
- 行11 socks5Ver存储协议版本号0x05
- 行12 cmdBind存储一个SOCKS5请求命令0x01代表“Bind”
- 行13-15 表示IP地址类型IPv40x01，主机0x03，IPv60x04
我们不再需要之前的死循环，而是改用一个auth函数处理输入，改写后的process如下，
- 行20 调用auth函数处理conn
- 行21 如果返回错误，打印日志，**conn.RemoteAddr()**返回当前连接的地址
- 看到26行的:bulb:了吗，像不像现在的你头上冒出来的那个？
然后是重头戏auth，首先我们要明确SOCKS5采用固定顺序协议，服务器会按序发送VER，NMETHODS，METHODS三个字段，
- 行39 读取第一个字节即VER
- 行46 读取第二个字节NMETHODS
- 行50 根据NMETHODS给出的字节数创造一个对应大小的[]byte切片
- 行51 读入METHODS直至填满method
按照协议，我们需要返回我们使用的VER版本和认证形式0x00即不需要认证
- 行61 将VER和0x00写回客户端
我们可以试着运行一下程序，注意在powershell中curl要使用curl.exe确保调用系统命令
运行毫无疑问会出问题，毕竟我们离完成还有很长的距离，
不过也应该能看到auth函数的运行是没有问题的，可喜可贺

实现请求阶段

协议的第二步：读取客户端的请求，解析出目标服务器的地址，端口等并尝试建立连接
编写connect函数，先写出解析客户端请求报文的部分
- 回复报文的格式已经给出不再赘述。这次换一种读取的方法不再读取per byte而是创建一个四个字节的切片buf
- 行102 ReadFull读取直至切片被填满
- 行106 从前四个字节中切出VER，CMD，ATYP用于检验
处理目标地址类型，
- 行119-124 IPV4情况，会返回固定四个字节的长度，直接使用buf读取，把IP地址打印到addr里去
- 行125-135 域名情况，先返回域名长度再给出地址，与先前的METHOD类似
- 行136-137 偷个懒，IPV6不常见
处理端口数据，
- 行141 死马当牛马用，用切片方式再次填充buf的前两个字节
- 行145 按^大端字节序（SOCKS5要求）解析字节切片为无符号十六位整数作为端口号填入port
按照协议代理服务器需要返回一个响应报文，
- 必要的返回并没有多少，基本都写在注释里了:thumbsup:
同样在process中添加对connect的调用，
这样基本就完成了请求部分，离成为王仍需一步

实现relay

和代理服务器建立TCP连接，双向转换数据
让我们回到connect中去，
- 行147 用net包的Dial函数建立连接
- 行151 函数调用结束后关闭连接
然后实现数据交换，这里使用的是io库的Copy函数，这个函数会从一个只读reader里拷贝数据到可写writer中
- 行172-179 并行执行两个goroutine，双向转换数据
  - 由于goroutine迅速执行，若不采取措施函数将很快返回nil，而我们需要任何一方不在发送数据后结束，这里的解决方案是context包的WithCancel函数，这个函数创建一个ctx上下文，直到一个cancel被执行时结束所有内部的goroutine
- 行181 阻塞外层函数的进行，直到ctx结束再返回nil
让我们试着curl一下，
这样就完成了
想要在Chrome浏览器玩的话需要先安装一个SwitchyOmega插件，
- 选择新建情景模式然后填入服务器属性，在插件里选择应用，这样你访问的新界面就会通过你完成的SOCKS5代理服务器
- 妈妈再也不用担心我的IP地址暴露啦

由于这次的代码还挺长的，在下方给出完整代码供参考

package main

import (
	"bufio"
	"context"
	"encoding/binary"
	"errors"
	"fmt"
	"io"
	"log"
	"net"
)

const socks5Ver = 0x05
const cmdBind = 0x01
const atypeIPV4 = 0x01
const atypeHOST = 0x03
const atypeIPV6 = 0x04

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 auth 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
	//METHODS: 对应NMETHODS，为METHODS的字节数。一些RFC预定义如下
	// 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
}

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 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 atypeIPV4:
		_, 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])

	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
}

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