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goproxy

goproxy是基于go写的隧道代理服务器，主要用于翻墙。

主要分为两个部分，客户端和服务器端。客户端使用http协议向其他程序提供一个标准代理。当客户端接受请求后，会加密连接服务器端，请求服务器端连接目标。

具体工作细节是。首先查询国外DNS并获得正确结果(未污染结果)，然后把结果和IP段表对比。如果落在国内，直接代理。如果国外，多个请求复用一个加密tcp把请求转到国外vps上处理。加密是预共享密钥。

注意，新版本不再内置dns清洗，建议采用其他dns清理方案。但带有udp port forward和dns over msocks的功能。

加密协议

协议（一般）使用AES-CBC来加密数据，在服务器-客户端间预先共享一个key。在连接时互相交换IV。

如果使用AES，双方需要先保持16bytes的随机数用做密钥。这些随机数被base64编码放在key字段中。服务器和客户端需要保持一致。

msocks协议

msocks协议最大的改进是增加了连接复用能力，这个功能允许你在一个TCP连接上封装多个tcp连接。由于qsocks协议非常快速的建立和释放连接，并且每次连接时必然是连接方向目标方发送大量数据，目标方再反向发送。因此有可能被流量模型发现。msocks保持这个连接，因此连接建立速度更快，没有大量的打开和关闭开销，而且流量模型很难发现。

但是由于多个tcp复用封装到一个tcp内，导致单tcp过慢时所有请求的速度都受到压制。因此记得调优tcp配置，增强LFN下的网络效率。而且注意，当高速下载境外资源时，其他翻墙访问会受到影响。

net.ipv4.tcp_congestion_control = htcp
net.core.rmem_default = 2621440
net.core.rmem_max = 16777216
net.core.wmem_default = 655360
net.core.wmem_max = 16777216
net.ipv4.tcp_rmem = 4096        2621440 16777216
net.ipv4.tcp_wmem = 4096        655360  16777216

连接池规则

在msocks的客户端，一次会主动发起一个连接。当连接数低于一定个数时会主动补充(目前编译时设定为1)。

在连接时，会寻找承载tcp最少的一根去用。如果所有连接中，承载tcp最小的连接数大于一定值(配置中的maxconn)，那么会在后台再增加一根tcp（不影响当前连接的选择）。

当msocks连接断开时，在上面承载的tcp不会主动迁移到其他msocks上，而是会跟着断开。如果连接池满足一定规则(如上所述)，那么断开的连接会重新发起。

连接池不会主动释放链接。但是在断开时不满足规则的链接不会被重建。这使得连接池可以借助链接的主动断开回收msocks连接。

总体来说，连接池使得每个tcp承载的最大连接数保持在15-25左右。避免大量连接堵塞在一个tcp上，同时也尽力避免频繁的tcp连接握手和释放。

服务器选择规则

当链接数不足时，会发起新连接。由于配置允许写入多个服务器端，因此程序会随机选择一个配置尝试连接。如果尝试失败（无法握手或者超时），会选择下一个配置。如此重复两轮，如果都无法连接，则连接发起失败。

用法和配置说明

配置和路径

系统默认使用/etc/goproxy/config.json作为配置文件，这一路径可以通过命令行参数-config来修改。

配置文件内使用json格式，其中可以指定以下内容：

  • mode: 运行模式，可以为server/http/留空。留空是个特殊模式，表示不要启动。
  • listen: 监听地址，一般是:port，表示监听所有interface的该端口。
  • logfile: log文件路径，留空表示输出到stdout。在deb包中建议留空，用init脚本的机制来生成日志文件。
  • loglevel: 日志级别，必须设定。支持EMERG/ALERT/CRIT/ERROR/WARNING/NOTICE/INFO/DEBUG。
  • adminiface: 服务器端的控制端口，可以看到服务器端有多少个连接，分别是谁。
  • dnsaddrs: dns查询的目标地址列表。如不定义则采用系统自带的dns系统，会读取默认配置并使用。
  • dnsnet: dns的网络模式，默认为udp模式，设定为tcp可以采用tcp模式，设定为internal采用内置模式。
  • cipher: 加密算法，可以为aes/des/tripledes，默认aes。

server模式

服务器模式运行在境外机器上，监听某个端口提供服务。客户端可以连接服务器端，通过他连接目标tcp。中间所用的协议是tcp级的。

服务器模式一般需要定义用户名/密码对以验证客户端身份。用户名/密码对在配置文件的auth项目下定义。

server模式专用配置

  • key: 密钥。16个随机数据base64后的结果。
  • auth: dict类型。认证用户名/密码对。

http模式

http模式运行在本地，需要一个境外的server服务器做支撑，对内提供http代理。

连接到http模式的服务上，可以按照http代理协议访问某个目标。服务首先会对目标做DNS查询，然后根据IP地址区分，如果在国内，直接连接。如果国外，使用server去连接。区分的基础是IP段分配列表。

地址黑名单（直接访问的项）在配置文件blackfile下定义。

http模式专用配置

  • blackfile: 黑名单文件，http模式下可选。
  • minsess: 最小session数，默认为1。
  • maxconn: 一个session的最大connection数，超过这个数值会启动新session。默认为16。
  • servers: 服务器列表。
  • httpuser: 客户端访问此http代理服务时的用户名。
  • httppassword: 客户端访问此http代理服务时的密码。
  • portmaps: 端口映射配置，将本地端口映射到远程任意一个端口。

其中servers是一个列表，成员定义如下：

  • server: 中间代理服务器地址。
  • cipher: 加密算法，可以为aes/des/tripledes。如果未定义，则以config层中的配置为准。
  • key: 密钥。16个随机数据base64后的结果。
  • username: 连接用户名。
  • password: 连接密码。

其中portmaps的配置应当是一个列表，每个成员都应设定如下的值。

  • net: 映射模式，支持tcp/tcp4/tcp6/udp/udp4/udp6。注意：6没测试过。
  • src: 源地址。
  • dst: 目标地址。

黑名单文件

黑名单文件是一个路由文件，其中列出的子网将不会由服务器端代理，而是直接连接。这通常用于部分IP不希望通过服务器端的时候。

黑名单文件使用文本格式，每个子网一行。行内以空格分割，第一段为IP地址，第二段为子网掩码。允许使用gzip压缩，后缀名必须为gz，可以直接读取。routes.list.gz为样例。

CIDR style ip range definition is acceptable.

port mapping

通过portmaps项，可以将本地的tcp/udp端口转发到远程任意端口。

UDP support not tested yet.

dns配置

dns是goproxy中很特殊的一个功能。由于代理经常接到连接某域名的指令，因此为了进行ip匹配，需要先进行dns查询。

在老版本goproxy中，使用的是修改过的golang内置的dns系统。由于过滤系统依赖于污染返回地址仅限于特定地址的假定，所以当污染系统升级后，这个方案就不再可行。在新版goproxy中，建议使用内置方案。

If dns response get multiple result, one of them matched blacklist will made goproxy connect target directly.

dns over msocks

当dnsnet设定为internal时，采用dns over msocks工作。此时dns透过msocks众多连接中的一条发往远程，由远程goproxy解析。远程goproxy的解析配置由远程配置文件中的dnsaddrs指定。

dns over udp port mapping

注意到goproxy提供了udp port mapping的功能。这个功能提供了一种可能性，将本地的53端口映射到远程的dns服务器53端口，从而转发dns请求。

有两个原因不推荐这个方案。

  1. 从不同地址/端口，向同一个端口发出的不同请求，在远程必须从不同的udp bind port发出，否则就无法区分回包需要被转发到哪个回端。而dns请求时，经常会在本地任意指定端口，这导致会占用大量服务器上的udp bind port。
  2. udp并没有连接的概念，因此没有“连接断开”的概念。在udp客户端对本地端口的占用不继续后，goproxy并不能立刻感知这一变化，并关闭远程udp bind port。因此需要用超时(目前设定为5分钟)来控制关闭。这一行为加剧了服务器上udp bind port的消耗。

key的生成

可以使用以下语句生成，写入两边的config即可。

head -c 16 /dev/random | base64

服务器端配置样例

{
	"mode": "server",
	"listen": ":5233",
 
	"logfile": "",
	"loglevel": "WARNING",
	"adminiface": "127.0.0.1:5234"
 
	"cipher": "aes",
	"key": "[your key]",
 
	"passwd": {
		"username": "password"
	}
}

客户端配置样例

{
	"mode": "http",
	"listen": ":5233",
 
	"logfile": "",
	"loglevel": "WARNING",
	"adminiface": "127.0.0.1:5234"

	"dnsnet": "internal",
	"cipher": "aes",

	"blackfile": "/usr/share/goproxy/routes.list.gz",

    "servers": [
	    {
		    "server": "srv:5233",
			"key": "[your key]",
		    "username": "username",
			"password": "password"
		}
	]
}

port mapping样例

{
	"mode": "http",
	"listen": ":5233",
	"server": "srv:5233",
 
	"logfile": "",
	"loglevel": "WARNING",
	"adminiface": "127.0.0.1:5234"

	"cipher": "aes",
	"key": "[your key]",
	"blackfile": "/usr/share/goproxy/routes.list.gz",
 
	"username": "username",
	"password": "password",
	"portmaps": [
	    {
		    "net": "udp",
			"src": ":53",
			"dst": "114.114.114.114:53"
		},
	    {
		    "net": "tcp",
			"src": ":80",
			"dst": "115.239.211.112:80"
		}
	]
}

admin界面

在http模式下，直接访问代理端口，可以看到当前工作中的所有msocks链接和其中承载的tcp链接。

状态解说

  • sess: 显示msocks链接的id，其实为本地端口号。
  • id: 显示连接在msocks中的编号，随着时间递增而增加。
  • state: 显示链接状态。msocks显示承载了多少tcp(下面的行数)，和lastping。
  • Recv-Q: 接收后尚未读取的字节数，如果长时间不为0应该是bug。如果是msocks，则显示粗略的每秒接收字节数。
  • Send-Q: 发送后未确认的字节数。如果长时间只增长可能是对方没有回应(例如链接断开)。如果是msocks，则显示粗略的每秒发送字节数。
  • Target: 远程的地址。msocks行是服务器/客户端地址。连接行是这个链接所链接到的目标。

last ping

goproxy利用自定的ping-pong规则来检查和保持tcp的活跃。从一端开始发出ping包，对方收到后间隔一段时间后回复。如果超时不回复，则主动断开连接。如果在多次ping-pong中都没有数据收发，则主动断开。

这个机制的保活效果比tcp keepalive更加激进一些，可以在秒级检查连接通畅。但是相应的，更容易受到网络抖动影响而误判为失去连接。lastping上面显示的是最后一次ping的时间间隔。如果超过一定值(目前设定值为30s)，则断开连接。

cut off

切断所有连接。一般用于所有链接都处于断开状态。大多数情况用不到。

deb包解说

deb包是适用于debian/ubuntu的安装包。目前打包和测试都是在debian testing上完成，因此对此种系统的支持最完美。debian stable上可保证正常运行。ubuntu的兼容性希望得到反馈。同时希望有人做ubuntu移植，将启动模式改为upstart。

deb包中，主程序在/usr/bin下，启动项在/etc/init.d/goproxy下，配置文件在/etc/goproxy下。修改配置文件后重启服务生效。

默认black文件在/usr/share/goproxy/routes.list.gz。日志默认在/var/log/goproxy.log生成。日志的配置在init文件中修改。

在debian目录下有个默认的init脚本，负责将goproxy封装为服务。

tar包解说

tar包内包含主程序，routes.list.gz示例。没有config.json示例。因此你需要自行编写一个正确的config.json，然后使用goproxy -config config.json来启动程序。

整个包不需要安装，手工启动和关闭。如果需要自动启动机制，请自行处理。

鸣谢

在此表示感谢

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http://www.gnu.org/licenses/gpl-2.0.html

TODO

  • 增加dns对外服务？（其实可以用udp端口映射来完成）
  • Upgrade IV exchange mode.
    • Maybe mix IV with junk data will helpful, size of junk data can be defined in config file.
    • Or maybe we can fix the size of junk data, send some of them (larger then IV). Before send real data, concat rest of it with the real data. So it will looks like a random size packet (IV) and another random size packet (handshake).
    • Send time in handshake is helpful to defence the reply attack. Of cause, time in server and client must close enough.
  • Encapsulate tcp into http.
  • Speed control, low speed go first?