SOCKS 5协议详解
作者:李洪洲 2002-06-10 19:12
文章摘要:
该文档描述了一个应用层的用于穿越IP网络防火墙的协议。这种穿越的安全性是
高度依赖于正规的认证和正规执行方法提供的有效封装，以及在SOCKS客户端和SOCKS
服务端所选择的安全性，还有管理员对认证方法选项所作的小心周密的考虑。
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正文:
SOCKS 5协议详解
笔者在实际学习中，由于在有些软件用到了socks5(如oicq,icq等)，对其原理不
甚了解，相信很多朋友对其也不是很了解，于是仔细研读了一下rfc1928，觉得有必要
译出来供大家参考。
1．介绍：
防火墙的使用，有效的隔离了机构的内部网络和外部网络，这种类型的Internet
架构变得越来越流行。这些防火墙系统大都充当着网络之间的应用层网关的角色，通
常提供经过控制的Telnet,FTP,和SMTP访问。为了推动全球信息的交流，更多的新的应
用层协议的推出。这就有必要提供一个总的架构使这些协议能够更明显和更安全的穿
过防火墙。也就有必要在实际上为它们穿过防火墙提供一个更强的认证机制。这种需
要源于客户机-服务器联系在不同组织网络之间的实现，而这种联系需要被控制和是很
大程度上被认证的。
该协议被描述为用来提供在TCP和UDP域下为客户机-服务器应用程序便利和安全的
穿过防火墙的一个架构。该协议在概念上被描述为一个介于应用层和传输层之间的"隔
离层"，但是这类服务并不提供网络层网关服务，如ICMP报文的传输。
2．现状：
SOCKS 4为基于TCP的客户机-服务器应用程序提供了一种不安全的穿越防火墙的机
制，包括TELNET,FTP和当前最流行的信息发现协议如HTTP,WAIS和GOPHER.
新协议为了包括UDP扩展了SOCKS 4，为了包括对总体上更强的认证机制的支持扩
展了协议架构，为了包括域名和IPv6地址的支持扩展了地址集。
SOCKS协议执行最具代表性的是包括了在SOCKS库中利用适当的封装程序来对基于
TCP的客户程序进行重编译和重链结。
注意：
除非特别提及，封装在包格式中的十进制数表示的是通讯域的长度(用八位组
octect表示)。一个给定的八位组必须具有指定的值，格式X'hh'被用来表示在该域中
单个八位组的值。当单词"变量Variable"被使用时，它指出了通讯域拥有一个可变长
度，这个可变长度要么由一个联合的(一个或两个八位组)长度域定义，要么由一个数
据类型域所定义。
3．基于TCP客户机的程序
当一台基于TCP的客户机希望和目标主机建立连接时，而这台目标主机只有经过防
火墙才能到达(这种情况？一直持续到？它被执行时)，它就必须在SOCKS服务器端的适
当的SOCKS端口打开一个TCP连结。SOCKS服务按常例来说定位于TCP端口1080。如果连
接请求成功，客户机为即将使用的认证方式进行一种协商，对所选的方式进行认证，
然后发送一个转发请求。SOCKS服务器对该请求进行评估，并且决定是否建立所请求转
发的连接。
客户机连接到服务器，发送一个版本标识/方法选择报文：
+----+----------+----------+
|VER | NMETHODS | METHODS |
+----+----------+----------+
| 1 | 1 | 1 to 255 |
+----+----------+----------+
VER(版本)在这个协议版本中被设置为X'05'。NMETHODS(方法选择)中包含在
METHODS(方法)中出现的方法标识八位组的数目。
服务器从METHODS给出的方法中选出一种，发送一个METHOD selection(方法选择
)报文：
+----+--------+
|VER | METHOD |
+----+--------+
| 1 | 1 |
+----+--------+
如果所选择的METHOD的值是X'FF',则客户机所列出的方法是没有可以被接受的，
客户机就必须关闭连接。
当前被定义的METHOD的值有：
>> X'00' 无验证需求
>> X'01' 通用安全服务应用程序接口(GSSAPI)
>> X'02' 用户名/密码(USERNAME/PASSWORD)
>> X'03' 至 X'7F' IANA 分配(IANA ASSIGNED)
>> X'80' 至 X'FE' 私人方法保留(RESERVED FOR PRIVATE METHODS)
>> X'FF' 无可接受方法(NO ACCEPTABLE METHODS)
***IANA是负责全球INTERNET上的IP地址进行编号分配的机构(译者著)***
于是客户机和服务器进入方法细节的子商议。方法选择子商议另外描述于独立的
文档中。
欲得到该协议新的METHOD支持的开发者可以和IANA联系以求得到METHOD号。已分
配号码的文档需要参考METHOD号码的当前列表和它们的通讯协议。
如果想顺利的执行则必须支持GSSAPI和支持用户名/密码(USERNAME/PASSWORD)认
证方法。
4．需求
一旦方法选择子商议结束，客户机就发送请求细节。如果商议方法包括了完整性
检查的目的和/或机密性封装，则请求必然被封在方法选择的封装中。
SOCKS请求如下表所示：
+----+-----+-------+------+----------+----------+
|VER | CMD | RSV | ATYP | DST.ADDR | DST.PORT |
+----+-----+-------+------+----------+----------+
| 1 | 1 | X'00' | 1 | Variable | 2 |
+----+-----+-------+------+----------+----------+
其中：
o VER protocol version：X'05'
o CMD
o CONNECT X'01'
o BIND X'02'
o UDP ASSOCIATE X'03'
o RSV RESERVED
o ATYP address type of following address
o IP V4 address: X'01'
o DOMAINNAME: X'03'
o IP V6 address: X'04'
o DST.ADDR desired destination address
o DST.PORT desired destination port in network octet order
5．地址
在地址域(DST.ADDR,BND.ADDR)中，ATYP域详细说明了包含在该域内部的地址类型
：
o X'01'
该地址是IPv4地址，长4个八位组。
o X'03'
该地址包含一个完全的域名。第一个八位组包含了后面名称的八位组的数目，没
有中止的空八位组。
o X'04'
该地址是IPv6地址，长16个八位组。
6．回应
到SOCKS服务器的连接一经建立，客户机即发送SOCKS请求信息，并且完成认证商
议。服务器评估请求，返回一个回应如下表所示：
+----+-----+-------+------+----------+----------+
|VER | REP | RSV | ATYP | BND.ADDR | BND.PORT |
+----+-----+-------+------+----------+----------+
| 1 | 1 | X'00' | 1 | Variable | 2 |
+----+-----+-------+------+----------+----------+
其中：
o VER protocol version: X'05'
o REP Reply field:
o X'00' succeeded
o X'01' general SOCKS server failure
o X'02' connection not allowed by ruleset
o X'03' Network unreachable
o X'04' Host unreachable
o X'05' Connection refused
o X'06' TTL expired
o X'07' Command not supported
o X'08' Address type not supported
o X'09' to X'FF' unassigned
o RSV RESERVED
o ATYP address type of following address
o IP V4 address: X'01'
o DOMAINNAME: X'03'
o IP V6 address: X'04'
o BND.ADDR server bound address
o BND.PORT server bound port in network octet order
标志RESERVED(RSV)的地方必须设置为X'00'。
如果被选中的方法包括有认证目的封装，完整性和/或机密性的检查，则回应就被
封装在方法选择的封装套中。
CONNECT
在CONNECT的回应中，BND.PORT包括了服务器分配的连接到目标主机的端口号，同
时BND.ADDR包含了关联的IP地址。此处所提供的BND.ADDR通常情况不同于客户机连接
到SOCKS服务器所用的IP地址，因为这些服务器提供的经常都是多址的(muti-homed)。
都期望SOCKS主机能使用DST.ADDR和DST.PORT,连接请求评估中的客户端源地址和端口
。
BIND
BIND请求被用在那些需要客户机接受到服务器连接的协议中。FTP就是一个众所周
知的例子，它通过使用命令和状态报告建立最基本的客户机-服务器连接，按照需要使
用服务器-客户端连接来传输数据。(例如：ls,get,put)
都期望在使用应用协议的客户端在使用CONNECT建立首次连接之后仅仅使用BIND请求建
立第二次连接。都期望SOCKS主机在评估BIND请求时能够使用DST.ADDR和DST.PORT。
有两次应答都是在BIND操作期间从SOCKS服务器发送到客户端的。第一次是发送在
服务器创建和绑定一个新的socket之后。BIND.PORT域包含了SOCKS主机分配和侦听一
个接入连接的端口号。BND.ADDR域包含了关联的IP地址。 客户端具有代表性的是
使用这些信息来通报应用程序连接到指定地址的服务器。第二次应答只是发生在预期
的接入连接成功或者失败之后。在第二次应答中，BND.PORT和BND.ADDR域包含了欲连
接主机的地址和端口号。
UDP ASSOCIATE(连接？)
UDP 连接请求用来建立一个在UDP延迟过程中操作UDP数据报的连接。DST.ADDR和
DST.PORT域包含了客户机期望在这个连接上用来发送UDP数据报的地址和端口。服务器
可以利用该信息来限制至这个连接的访问。如果客户端在UDP连接时不持有信息，则客
户端必须使用一个全零的端口号和地址。
当一个含有UDP连接请求到达的TCP连接中断时，UDP连接中断。
在UDP连接请求的回应中，BND.PORT和BND.ADDR域指明了客户端需要被发送UDP请
求消息的端口号/地址。
回应过程
当一个回应(REP值非X'00')指明失败时，SOCKS主机必须在发送后马上中断该TCP
连接。该过程时间必须为在侦测到引起失败的原因后不超过10秒。
如果回应代码(REP值为X'00')时，则标志成功，请求或是BIND或是CONNECT，客户
机现在就可以传送数据了。如果所选择的认证方法支持完整性、认证机制和/或机密性
的封装，则数据被方法选择封装包来进行封装。类似，当数据从客户机到达SOCKS主机
时，主机必须使用恰当的认证方法来封装数据。
7．基于UDP客户机的程序
一个基于UDP的客户端必须使用在BND.PORT中指出的UDP端口来发送数据报到UDP延
迟服务器，而该过程是作为对UDP连接请求的回应而进行的。如果所选择的认证方法提
供认证机制、完整性、和/或机密性，则数据报必须使用恰当的封装套给予封装。每一
个UDP数据报携带一个UDP请求的报头(header):
+----+------+------+----------+----------+----------+
|RSV | FRAG | ATYP | DST.ADDR | DST.PORT | DATA |
+----+------+------+----------+----------+----------+
| 2 | 1 | 1 | Variable | 2 | Variable |
+----+------+------+----------+----------+----------+
UDP请求报头是：
o RSV Reserved X'0000'
o FRAG Current fragment number
o ATYP address type of following addresses:
o IP V4 address: X'01'
o DOMAINNAME: X'03'
o IP V6 address: X'04'
o DST.ADDR desired destination address
o DST.PORT desired destination port
o DATA user data
当一个UDP延迟服务器决定延迟一个UDP数据报时，它会按兵不动，对客户机无任
何通报。类似的，它会将它不能或不打算延迟的数据报Drop？掉。当一个UDP延迟服务
器接收到一个来自远程主机的延迟数据报，它必须使用上面的UDP请求报头来封装该数
据报，和任何认证方法选择的封装。
一个UDP延迟服务器必须从SOCKS服务器获得所期望的客户机的IP地址，而该客户
机要发送数据报到BND.PORT--在至UDP连接的回应中已经给出。UDP延迟服务器还必须
drop掉除了特定连接中的一条记录之外的其它的所有源IP地址。
FRAG域指出了数据报是否为大量的数据片(flagments)中的一片。如果标明了，高
序(high-order)位说明是序列的结束段，而值为X'00'则说明该数据报是独立的。值介
于1-127之间片断位于数据片序列中间。每一个接收端都有一个和这些数据片相关的重
组队列表(REASSEMBLY QUEUE)和一个重组时间表(REASSEMBLY TIMER)。重组队列必须
被再次初始化并且相关联的数据片必须被丢掉，而无论该重组时间表是否过期，或者
一个新的携带FRAG域的数据报到达，并且FRAG域的值要小于正在进行的数据片序列中
的FRAG域的最大值。且重组时间表必须不少于5秒。无论如何最好避免应用程序直接与
数据片接触(？)。
数据片的执行是可选的，一个不支持数据片的执行必须drop掉任何除了FRAG域值
为X'00'了数据报。
一个利用SOCKS的UDP程序接口必须预设有效的缓冲区来装载数据报，并且系统提
供的实际缓冲区的空间要比数据报大：
o if ATYP is X'01' - 10+method_dependent octets smaller
o if ATYP is X'03' - 262+method_dependent octets smaller
o if ATYP is X'04' - 20+method_dependent octets smaller
8．安全考虑
该文档描述了一个应用层的用于穿越IP网络防火墙的协议。这种穿越的安全性是
高度依赖于正规的认证和正规执行方法提供的有效封装，以及在SOCKS客户端和SOCKS
服务端所选择的安全性，还有管理员对认证方法选项所作的小心周密的考虑。
9．参考文献
[1] Koblas, D., "SOCKS", Proceedings: 1992 Usenix Security Symposium.
(注：该文档实际为RFC1928的中文翻译，如有不当处，以原文为准)
http://www.codesky.net/article/200310/6854.html