前两天，使用Golang实现了一个简单的HTTP Proxy，具体实现参见 http://www.flysnow.org/2016/12/24/golang-http-proxy.html，这次使用Golang实现一个Socket5的简单代理。Socket5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Socket的协议方式解析。

Socket协议版本

Socket协议分为Socket4和Socket5两个版本，他们最明显的区别是Socket5同时支持TCP和UDP两个协议，而SOcket4只支持TCP。目前大部分使用的是Socket5，我们这里只简单的介绍Socket5协议。

Socket5协议之授权认证

要想实现Socket5之间的连接会话，必须要懂SOcket5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。Socket5的客户端和服务端交流也一样，他们的语言就是Socket5协议。因为Socket5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Socket的版本，Soket5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Socket的版本，Soket5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Socket5协议
	//客户端回应：Socket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Socket5协议定义。

Socket5协议之建立连接。

Socket5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Sokcet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Socket协议的版本，Soket5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Socket5代理服务器了，那么Socket5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Socket协议的版本，Soket5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Socket5协议
		//客户端回应：Socket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Socket5 代理，还有很多没有实现，要实现完成的Socket5，可以自己根据他定义的协议试试。

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