网络协议之: 一定要大写的 SOCKS
简介很久很久以前，人们还穿的是草鞋，草鞋虽然穿着舒服，但是不够美观。然后人们就发现，用动物的皮也可以做成鞋，于是出现了皮鞋。但是皮鞋穿着磨脚，于是人们又发明了 socks，套在脚上，代替脚跟鞋子接触，既提高了舒适感，也减少了磨损，简直是一举两得的事情，非常完美。
在网络世界，也存在这样的 socks，为了和真实世界的 socks 进行区分，这里我们使用大写的 SOCKS。
SOCKS 就是我们今天要讲解的网络代理协议。
SOCKS 的故事在讲解 SOCKS 之前，我们回顾一下 OSI 网络七层协议。
OSI 是 Open System Interconnect 的缩写，意为开放式系统互联。
而 SOCKS 也是一种网络协议，它的作用和 socks 一样，用来代替客户端和服务器端进行连接，也就是代理协议。
SOCKS 在 OSI 七层协议的第五层，也就是会话层中，它处于表现层和传输层的中间。从上图可以看到 SOCKS 的底层就是 TCP 和 UDP 协议。
作为一个代理协议，SOCKS 可以提供基于 TCP 和 UDP 的代理，相较于 HTTP 的代理而言，SOCKS 的代理更加底层，所以应用场景也会更多。
通常来说，SOCKS 的标准端口是 1080。
SOCKS 的历史每个协议都有自己的发展史，SOCKS 也不例外，如果要把所有协议的发展史以故事的形式讲述起来一定会很有意思，大家可以期待一下，说不定某天这样的文章就出现了。
代理是网络中的一项基本功能，SOCKS 代理最先是由美国 MIPS 科技公司的 David Koblas 设计的。MIPS 公司以开发 MIPS 架构和基于该架构的一系列 RISC CPU 芯片而闻名。不过后面被一系列的收购，最终 MIPS 架构被放弃了，转而支持 RISC-V 架构。
MIPS 在 1992 年被 Silicon Graphics 收购了，在那一年 Koblas 发表了关于 SOCKS 的论文，SOCKS 一举成名。
SOCKS 最广泛使用的协议版本是 4 和 5。SOCKS4 是 NEC 的 Ying-Da Lee 发明的。因为 SOCKS 4 中并没有关于安全方面的约定，但是对于现在的网络来说，安全越来越重要，所以出现了 SOCKS5，SOCKS5 协议最初是一种使防火墙和其他安全产品更易于管理的安全协议。
SOCKS 协议的具体内容现在常用的 SOCKS 协议主要有 SOCKS4、SOCKS4a 和 SOCKS5。本节将会详细讲诉他们的协议构成。
SOCKS4 先看一下 SOCKS4 的请求数据 package 长得什么样子的：
含义 VER CMD DSTPORT DSTIP ID 字节个数 1 1 2 4 可变 VER 占用 1 个字节，表示的是 SOCKS 协议的版本号，对于 SOCKS4 来说，这个值是 0x04。
CMD 占用 1 个字节，表示的是要执行命令的代码，有两个选择，其中 0x01 表示建立一个 TCP/IP 流连接，0x02 表示建立一个 TCP/IP 端口绑定。
DSTPORT 占用 2 个字节，表示目标端口号。
DESTIP 占用 4 个字节，表示的是 IPv4 地址。
ID 占用字节不定，表示的是用户 ID。
对于请求数据，相应的返回数据如下：
含义 VN REP DSTPORT DSTIP 字节个数 1 1 2 4VN 占用 1 个字节，表示是返回的消息的版本。
REP 占用 1 个字节，表示返回的 code：
字节 含义 0x5A 请求授权 0x5B 请求拒绝或者请求失败 0x5C 因为请求不包含客户端 ID 或者服务器端无法连接客户端而失败 0x5D 因为客户端 ID 不匹配而失败 DSTPORT 占用两个字节，表示目的地的端口，如果没有绑定的话，则为空。
DSTIP 占用 4 个字节，表示客户端绑定的目的地的 IP 地址。
举个例子，如果客户端想使用 SOCKS4 从 Fred 连接到 66.102.7.99:80，请求如下:
0x04 | 0x01 | 0x00 0x50 | 0x42 0x66 0x07 0x63 | 0x46 0x72 0x65 0x64 0x00 其中最后一个字段是 Fred 的 ASCII 编码。
如果服务器端返回 OK，则对应的响应如下：
0x00 | 0x5A | 0xXX 0xXX | 0xXX 0xXX 0xXX 0xXX 其中 0xXX 可以是任意值。
当连接建立完毕之后，所有的 SOCKS 客户端到 SOCKS 服务器端的请求都会转发到 66.102.7.99。
SOCKS4a 因为 SOCKS4 只能指定目的服务器的 IP 地址，这对应服务器有多个 IP 的情况下会有很严重的限制。所以 SOCK4a 对 SOCK4 进行了扩展，可以支持目标服务器的域名。
SOCKS4a 也是由 SOCKS4 的作者 Ying-Da Lee,提出来的。我们看下 SOCKS4a 的请求格式：
含义 VER CMD DSTPORT DSTIP ID DOMAIN 字节个数 1 1 2 4 可变 variableSOCKS4a 是在 SOCKS4 的最后加入了 domain。
DOMAIN 表示的是要连接到的目标服务器的域名。使用 null (0x00)来结尾。对应的 DSTIP 的前三个字节设置为 NULL，最后一个字节设置成一个非 0 的值。
服务端的响应和 SOCKS4 是一样的。
SOCKS5 虽然 SOCKS5 是 SOCKS 的最新版本，但是 SOCKS5 和 SOCKS4 是不兼容的。SOCKS5 支持认证，并且提供了对 IPv6 和 UDP 的支持。其中 UDP 可以用来进行 DNS lookups。它的交互流程如下所示：
客户端和服务器端进行连接，并发送一个 greeting 消息，同时包含了支持的认证方法列表。服务器端选择一个支持的认证方法，如果都不支持，则发送失败响应。
根据选中的认证方法，客户端和服务器进行后续的认证交互，交互流程跟选中的认证方法相关。
客户端以 SOCKS4 相似的方式发送连接请求。
服务器端发送和 SOCKS4 相似的响应。
我们看下 greeting 消息的格式：
含义 VER NAUTH AUTH 字节个数 1 1 可变字节 VER 占用 1 个字节表示 SOCKS 的版本号，这里是 0x05。
NAUTH 占用 1 个字节，表示支持的认证方法的个数。
AUTH 是可变字节，表示的是支持的认证方法。一个字节表示一个方法，支持的方法如下：
对应的服务器端的响应如下：
含义 VER CAUTH 字节个数 1 1VER 占用 1 个字节，表示的是版本号。对于 SOCKS5 来说，它的值是 0x05。
CAUTH 占用 1 个字节，表示选中的认证方法。如果没有被选中，则设置为 0xFF。
选好认证方法之后，接下来就是客户端和服务器端的认证交互了，这里我们选择最基本的用户名和密码 0x02 认证为例。
客户端发送认证请求：
含义 VER IDLEN ID PWLEN PW 字节个数 1 1 (1-255) 1 (1-255)VER 占用 1 个字节表示当前用户名和密码认证的版本。
IDLEN 占用 1 个字节，表示用户名的长度。
ID 占用 1 到 255 个字节，表示用户名。
PWLEN 占用 1 个字节，表示密码的长度。
PW 就是密码。
对应的服务器端的响应如下：
含义 VER STATUS 字节个数 1 1VER 占用 1 个字节，表示版本号。
STATUS 占用 1 个字节，表示服务器的响应状态。
接下来，客户端就可以和服务器端发送建立连接消息了：
含义 VER CMD RSV DSTADDR DSTPORT 字节个数 1 1 1 可变字节 2CMD 是连接可选的命令，0x01 表示建立 TCP/IP 流连接，表示建立 TCP/IP 端口绑定，0x03 表示连接一个 UDP 端口。
RSV 是保留字节，必须是 0x00。
DSTADDR 是 SOCKS5 的地址。地址的定义是这样的：
含义 TYPE ADDR 字节个数 1 可变字节 TYPE 表示地址的类型，0x01 是 IPv4 地址，0x03 是域名，0x04 是 IPv6 地址。
ADDR 表示的是地址，如果是 IPv4，则使用 4 个字节，如果是域名，则第一个字节表示长度，后面字节表示域名。如果是 IPv6 地址，则使用 16 个字节。
对应的服务器端的响应如下：
含义 VER STATUS RSV BNDADDR BNDPORT 字节个数 1 1 1 可变字节 2 总结以上就是 SOCKS4 和 SOCKS5 的详细协议内容。注意，SOCKS 一定要大写！
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