一个简单的Golang实现的Socks5 Proxy

前两天，使用Golang实现了一个简单的HTTP Proxy，具体实现参见 一个简单的Golang实现的HTTP Proxy，这次使用Golang实现一个Socks5的简单代理。Socks5和HTTP并没有太大的不同，他们都可以完全给予TCP协议，只是请求的信息结构不同，所以这次我们不能像上次HTTP Proxy一样，解析请求和应答，要按照Socks的协议方式解析。

Socks协议版本

Socks协议分为Socks4和Socks5两个版本，他们最明显的区别是Socks5同时支持TCP和UDP两个协议，而SOcks4只支持TCP。目前大部分使用的是Socks5，我们这里只简单的介绍Socks5协议。

Socks5协议之授权认证

要想实现Socks5之间的连接会话，必须要懂Socks5协议的实现细节和规范。这就好比我们都用普通话对话一样，彼此说的都明白，也可以给对方听得懂的回应。Socks5的客户端和服务端交流也一样，他们的语言就是Socks5协议。因为Socks5支持TCP和UDP两种，这里只介绍TCP这一种，UDP大同小异。

首先客户端会给服务端发送验证信息，这个是建立连接的前提。比如客户端：hi，哥们，借个火。服务端要认识它就说：好，给；如果不认识就说：你哪根葱啊！！客户端请求的暗号很简单：

VER	NMETHODS	METHODS
1	1	1 to 255

1. 第一个字段VER代表Socks的版本，Socks5默认为0x05，其固定长度为1个字节
2. 第二个字段NMETHODS表示第三个字段METHODS的长度，它的长度也是1个字节
3. 第三个METHODS表示客户端支持的验证方式，可以有多种，他的尝试是1-255个字节。

目前支持的验证方式一共有：

1. X’00’ NO AUTHENTICATION REQUIRED（不需要验证）
2. X’01’ GSSAPI
3. X’02’ USERNAME/PASSWORD（用户名密码）
4. X’03’ to X’7F’ IANA ASSIGNED
5. X’80’ to X’FE’ RESERVED FOR PRIVATE METHODS
6. X’FF’ NO ACCEPTABLE METHODS（都不支持，没法连接了）

以上的都是十六进制常量，比如X’00’表示十六进制0x00。

服务端收到客户端的验证信息之后，就要回应客户端，服务端需要客户端提供哪种验证方式的信息。服务端的回应同样非常简洁。

VER	METHOD
1	1

1. 第一个字段VER代表Socks的版本，Socks5默认为0x05，其值长度为1个字节
2. 第二个字段METHOD代表需要服务端需要客户端按照此验证方式提供验证信息，其值长度为1个字节，选择为上面的六种验证方式。

举例说明，比如服务端不需要验证的话，可以这么回应客户端：

VER	METHOD
0x05	0x00

这就代表服务端说：哥们，我没啥要求，你来吧，我们使用Go实现代码如下：

    var b [1024]byte
    n, err := client.Read(b[:])
    if err != nil {
        log.Println(err)
        return
    }

    if b[0] == 0x05 { //只处理Socks5协议
        //客户端回应：Socks服务端不需要验证方式
        client.Write([]byte{0x05, 0x00})
        n, err = client.Read(b[:])
    }

我们这里以最简单的不需要验证的方式为例进行介绍，这种方式进行了上面的一问一答后就可以开始建立连接了。对于其他验证方式，还需要再进行一次一问一答，主要是客户端提供验证信息，服务端回应验证是否正确，这些细节可以参考http://www.ietf.org/rfc/rfc1928.txt以及http://www.ietf.org/rfc/rfc1929.txt的Socks5协议定义。

Socks5协议之建立连接。

Socks5的客户端和服务端进行双方授权验证通过之后，就开始建立连接了。连接由客户端发起，告诉Socks服务端客户端需要访问哪个远程服务器，其中包含，远程服务器的地址和端口，地址可以是IP4，IP6，也可以是域名。

VER	CMD	RSV	ATYP	DST.ADDR	DST.PORT
1	1	X’00’	1	Variable	2

1. VER代表Socks协议的版本，Socks5默认为0x05，其值长度为1个字节
2. CMD代表客户端请求的类型，值长度也是1个字节，有三种类型
* CONNECT X’01’
* BIND X’02’
* UDP ASSOCIATE X’03’
3. RSV保留字，值长度为1个字节
4. ATYP代表请求的远程服务器地址类型，值长度1个字节，有三种类型
* IP V4 address: X’01’
* DOMAINNAME: X’03’
* IP V6 address: X’04’
5. DST.ADDR代表远程服务器的地址，根据ATYP进行解析，值长度不定。
6. DST.PORT代表远程服务器的端口，要访问哪个端口的意思，值长度2个字节

从协议里解析我们需要的远程服务器信息，Go代码实现如下：

        var host,port string
        switch b[3] {
        case 0x01://IP V4
            host = net.IPv4(b[4],b[5],b[6],b[7]).String()
        case 0x03://域名
            host = string(b[5:n-2])//b[4]表示域名的长度
        case 0x04://IP V6
            host = net.IP{b[4], b[5], b[6], b[7], b[8], b[9], b[10], b[11], b[12], b[13], b[14], b[15], b[16], b[17], b[18], b[19]}.String()
        }
        port = strconv.Itoa(int(b[n-2])<<8|int(b[n-1]))

现在客户端把要请求的远程服务器的信息都告诉Socks5代理服务器了，那么Socks5代理服务器就可以和远程服务器建立连接了，不管连接是否成功等，都要给客户端回应，其回应格式为：

VER	REP	RSV	ATYP	BND.ADDR	BND.PORT
1	1	X’00’	1	Variable	2

1. VER代表Socks协议的版本，Socks5默认为0x05，其值长度为1个字节
2. REP代表响应状态码，值长度也是1个字节，有以下几种类型
* X’00’ succeeded
* X’01’ general SOCKS server failure
* X’02’ connection not allowed by ruleset
* X’03’ Network unreachable
* X’04’ Host unreachable
* X’05’ Connection refused
* X’06’ TTL expired
* X’07’ Command not supported
* X’08’ Address type not supported
* X’09’ to X’FF’ unassigned
3. RSV保留字，值长度为1个字节
4. ATYP代表请求的远程服务器地址类型，值长度1个字节，有三种类型
* IP V4 address: X’01’
* DOMAINNAME: X’03’
* IP V6 address: X’04’
5. BND.ADDR表示绑定地址，值长度不定。
6. BND.PORT表示绑定端口，值长度2个字节

Go实现的连接和应答如下：

        server, err := net.Dial("tcp", net.JoinHostPort(host, port))
        if err != nil {
            log.Println(err)
            return
        }
        defer server.Close()
        client.Write([]byte{0x05, 0x00, 0x00, 0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}) //响应客户端连接成功

绑定的地址和端口，这两个响应根据请求的CMD不同而不同，详细描述参考http://www.ietf.org/rfc/rfc1928.txt

数据转发

建立好连接之后，就是数据传递转发，TCP协议可以直接转发。UDP的话需要特殊处理，具体参考协议定义，其实就是一个特殊格式的回应，和上面的一问一答差不多，更多协议细节 http://www.ietf.org/rfc/rfc1928.txt。

TCP直接转发非常简单：

        //进行转发
        go io.Copy(server, client)
        io.Copy(client, server)

完整代码实现

以下是完成的代码实现。

package main

import (
    "io"
    "log"
    "net"
    "strconv"
)

func main() {
    log.SetFlags(log.LstdFlags | log.Lshortfile)
    l, err := net.Listen("tcp", ":8081")
    if err != nil {
        log.Panic(err)
    }

    for {
        client, err := l.Accept()
        if err != nil {
            log.Panic(err)
        }

        go handleClientRequest(client)
    }
}

func handleClientRequest(client net.Conn) {
    if client == nil {
        return
    }
    defer client.Close()

    var b [1024]byte
    n, err := client.Read(b[:])
    if err != nil {
        log.Println(err)
        return
    }

    if b[0] == 0x05 { //只处理Socks5协议
        //客户端回应：Socks服务端不需要验证方式
        client.Write([]byte{0x05, 0x00})
        n, err = client.Read(b[:])
        var host, port string
        switch b[3] {
        case 0x01: //IP V4
            host = net.IPv4(b[4], b[5], b[6], b[7]).String()
        case 0x03: //域名
            host = string(b[5 : n-2]) //b[4]表示域名的长度
        case 0x04: //IP V6
            host = net.IP{b[4], b[5], b[6], b[7], b[8], b[9], b[10], b[11], b[12], b[13], b[14], b[15], b[16], b[17], b[18], b[19]}.String()
        }
        port = strconv.Itoa(int(b[n-2])<<8 | int(b[n-1]))

        server, err := net.Dial("tcp", net.JoinHostPort(host, port))
        if err != nil {
            log.Println(err)
            return
        }
        defer server.Close()
        client.Write([]byte{0x05, 0x00, 0x00, 0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}) //响应客户端连接成功
        //进行转发
        go io.Copy(server, client)
        io.Copy(client, server)
    }

}

这里目前是一个简易版本的Socks5 代理，还有很多没有实现，要实现完成的Socks5，可以自己根据他定义的协议试试。