0x00 前言
gost 是一个非常有意思的项目，在笔者看来，像是乐高积木一样的代理连接器（多机端口转发器），其核心概念是四大模块：
Service：Service 是指一个网络服务，它可以是一个服务器或者一个客户端。每一个 service 都有一个特定的网络地址和网络协议，如 HTTP，SOCKS5 等。GOST 通过 service 来接收和发送网络数据Node：Node 代表一个代理服务器。一个 node 包含了代理服务器的地址、端口和协议等信息。一个 Service 可以由一个或多个 node 组成Hop：Hop 是指在 GOST 中数据传输过程中，从一个 node 到另一个 node 的跳转。每个 hop 都有一个特定的转发规则，例如从一个 HTTP 代理跳转到一个 SOCKS5 代理Chain：Chain 是指一个网络服务链路。一个 chain 可以包含多个 hop，数据在这些 hop 之间按照特定的顺序进行转发。通过 chain，GOST 可以实现数据的多次转发，从而实现复杂的网络代理功能
本文分析版本基于 v3.0.0-nightly.20240201，地址 gost-3.0.0
gost 源码的设计（结构）极佳，适合 golang 进阶使用
0x01 支持 tunnel 场景
GOST 作为隧道 tunnel 有三种主要使用方式：
正向代理
作为代理服务访问网络，可以组合使用多种协议组成转发链进行转发
端口转发
将一个服务的端口映射到另外一个服务的端口，同样可以组合使用多种协议组成转发链进行转发
反向代理
利用隧道和内网穿透将内网服务暴露到公网访问
先看一个简单的 例子：
代理模式
1、代理 + 转发：监听在 8080 端口的 HTTP 代理服务，使用 192.168.1.1:8080 做为上级代理进行转发
services:
- name: service-0
addr: ":8080"
handler:
type: http
chain: chain-0
listener:
type: tcp
chains:
- name: chain-0
hops:
- name: hop-0
nodes:
- name: node-0
addr: 192.168.1.1:8080
connector:
type: http
dialer:
type: tcp
2、使用多级转发（转发链）：GOST 按照设置 hop-0、hop-1 的顺序将请求最终转发给 192.168.1.2:1080 处理
services:
- name: service-0
addr: ":8080"
handler:
type: auto
chain: chain-0
listener:
type: tcp
chains:
- name: chain-0
hops:
- name: hop-0
nodes:
- name: node-0
addr: 192.168.1.1:8080
connector:
type: http
dialer:
type: tcp
- name: hop-1
nodes:
- name: node-0
addr: 192.168.1.2:1080
connector:
type: socks5
dialer:
type: tcp
转发模式
1、TCP 本地端口转发：将本地的 TCP 端口 8080 映射到 192.168.1.1 的 80 端口，即所有到本地 8080 端口的数据会被转发到 192.168.1.1:80
services:
- name: service-0
addr: :8080
handler:
type: tcp
listener:
type: tcp
forwarder:
nodes:
- name: target-0
addr: 192.168.1.1:80
2、UDP 本地端口转发：将本地的 UDP 端口 10053 映射到 192.168.1.1 的 53 端口，所有到本地 10053 端口的数据会被转发到 192.168.1.1:53
services:
- name: service-0
addr: :10053
handler:
type: udp
listener:
type: udp
forwarder:
nodes:
- name: target-0
addr: 192.168.1.1:53
3、TCP 本地端口转发（转发链）：将本地的 TCP 端口 8080 通过转发链 chain-0 映射到 192.168.1.1 的 80 端口
services:
- name: service-0
addr: :8080
handler:
type: tcp
chain: chain-0
listener:
type: tcp
forwarder:
nodes:
- name: target-0
addr: 192.168.1.1:80
chains:
- name: chain-0
hops:
- name: hop-0
nodes:
- name: node-0
addr: 192.168.1.2:1080
connector:
type: socks5
dialer:
type: tcp
4、TCP 远程端口转发：在 192.168.1.2 上开启并监听 TCP 端口 2222，并将 192.168.1.2 上的 2222 端口映射到本地 TCP 端口 22，所有到 192.168.1.2:2222 的数据会被转发到本地端口 22
services:
- name: service-0
addr: :2222
handler:
type: rtcp
listener:
type: rtcp
chain: chain-0
forwarder:
nodes:
- name: target-0
addr: :22
chains:
- name: chain-0
hops:
- name: hop-0
nodes:
- name: node-0
addr: 192.168.1.2:1080
connector:
type: socks5
dialer:
type: tcp
5、UDP 远程端口转发：在 192.168.1.2 上开启并监听 UDP 端口 10053，并将 192.168.1.2 上的 10053 端口映射到本地 UDP 端口 53，所有到 192.168.1.2:10053 的数据会被转发到本地端口 53
services:
- name: service-0
addr: :10053
handler:
type: rudp
listener:
type: rudp
chain: chain-0
forwarder:
nodes:
- name: target-0
addr: :53
chains:
- name: chain-0
hops:
- name: hop-0
nodes:
- name: node-0
addr: 192.168.1.2:1080
connector:
type: socks5
dialer:
type: tcp
0x02 tunnel 实现
本小节分析下 gost 项目 的 tunnel 实现，所谓 tunnel，就是通过此传输一些其他协议的数据（变换协议）或者加速访问（和 frp 功能类似），可以抽象为如下模型：
公共接口
gost 的 core 目录下面，定义了项目中所有的公共接口 interface 和重要结构体，重要的如下：
- admission：负责处理连接接入控制，例如限制并发连接数等
- auth：负责处理用户认证，例如用户名和密码验证
- bypass：负责处理直连规则，判断某个请求是否需要直接连接，而不经过代理
- chain：负责管理代理链路，包括多个节点（node）和跳转（hop）的顺序
- common：包含一些通用的工具和功能，例如解析配置文件、处理命令行参数等
- connector：处理已经建立的网络连接，例如协议升级、设置连接属性等
- dialer：负责建立网络连接，创建新的网络连接
- handler：负责处理网络请求，例如 HTTP 请求、SOCKS5 请求等
- hop：表示数据传输过程中，从一个节点（node）到另一个节点（node）的跳转
- hosts：负责处理自定义的域名解析规则，例如将某个域名解析为指定的 IP 地址
- ingress：负责处理入站连接，例如监听端口、接收客户端连接等
- limiter：负责处理流量控制，例如限制每个连接的速度、限制总流量等
- listener：负责监听网络端口，接收客户端连接
- logger：负责处理日志记录，输出调试信息和错误信息
- metrics：负责收集和处理统计信息，例如连接数、流量等
- metadata：负责处理元数据，例如连接的目标地址、协议类型等
- observer：负责实现观察者模式，让其他组件可以订阅和接收事件通知
- recorder：负责记录连接信息，例如连接时间、流量等
- registry：负责管理各种组件的注册和查找，例如注册新的协议处理器、查找已注册的处理器等
- resolver：负责处理域名解析，将域名转换为 IP 地址
- router：负责处理路由规则，判断某个请求应该通过哪个代理节点（node）
- sd：负责处理服务发现，例如从 Consul、Etcd 等服务发现系统获取代理节点信息
- selector：负责实现负载均衡策略，例如轮询、随机等
- service：表示一个网络服务，例如 HTTP 代理、SOCKS5 代理等
Dialer VS Connector
Dialer 和 Connector 通常会配合使用，例如当 GOST 需要建立一个新的网络连接时，它会首先使用 Dialer 的 Dial 方法创建一个新的网络连接，然后再使用 Connector 的 Connect 方法对这个新建的连接进行处理。这种设计使得 GOST 在处理网络连接时既灵活又高效。
Dialer：Dialer是用于建立网络连接的接口。它定义了一个Dial方法，该方法接受一个网络地址，然后返回一个已经建立好的网络连接。Dialer可以看作是一个网络连接的生产者，它的任务就是创建新的网络连接Connector：Connector则是用于处理已经建立的网络连接的接口。它定义了一个Connect方法，该方法接受一个已经建立好的网络连接，然后对这个连接进行一些后续处理，比如进行协议升级、设置连接属性等。Connector可以看作是一个网络连接的消费者，它的任务就是处理已经建立好的网络连接
代码定义
1、Service：通用实例化在 x/service，defaultService 为默认的 Service 实例化
type Service interface {
Serve() error
Addr() net.Addr
Close() error
}
type defaultService struct {
name string
listener listener.Listener // 关联 Listener 接口
handler handler.Handler // 关联 Handler 接口
status *Status
options options
}
任何支持的 Service，都可以通过此通用框架实现，只需要传入相关的 listener 和 handler 即可：
func NewService(name string, ln listener.Listener, h handler.Handler, opts ...Option) service.Service
2、Listener：gost 支持多种 listener 实现，均在 此，定义 在此
// Listener is a server listener, just like a net.Listener.
type Listener interface {
Init(metadata.Metadata) error
Accept() (net.Conn, error)
Addr() net.Addr
Close() error
}
3、Handler：所有 Handler 的实例化都在 此，Handler 的主要作用是处理 net.Conn，有几种典型的处理逻辑：
CONNECT代理- 仅建 tunnel，将
net.Conn和另外一个net.Connpipe 起来，进作为隧道 tunnel 转发数据
type Handler interface {
Init(metadata.Metadata) error
Handle(context.Context, net.Conn, ...HandleOption) error
}
4、Node：实例化单个节点 封装，比如隧道路径上的某个节点
// Node：实例化单个节点封装
type Node struct {
Name string
Addr string
marker selector.Marker
options NodeOptions
}
5、Route：Route 被抽象为一组 Node，同时需要至少提供 Dial、Bind 方法的实现
Bind：用来实现一个服务的 listenerDial：用来把一组Node进行打洞，提供最终的net.Conn
// Route：Chain 的通用封装，定义了 3 个方法
type Route interface {
Dial(ctx context.Context, network, address string, opts ...DialOption) (net.Conn, error)
Bind(ctx context.Context, network, address string, opts ...BindOption) (net.Listener, error)
Nodes() []*Node // 返回当前的 Node（按顺序）
}
补充下，gost 提供了默认的 Route 实例化实现，代码 有点意思，可以详细阅读下
// Router：是 Route 的实例化，实现了 Bind/Dial/Nodes 方法
type Router struct {
options RouterOptions
}
实例化的 Router 提供的 Bind实现、以及 Dial实现，下面再做分析
6、Chainer：Chainer 抽象为根据目的 IP（参数），构造出一条可以通的 Route
type Chainer interface {
Route(ctx context.Context, network, address string, opts ...RouteOption) Route
}
7、Metadata
type Metadata interface {
IsExists(key string) bool
Set(key string, value any)
Get(key string) any
}
8、Binder
type Binder interface {
Bind(ctx context.Context, conn net.Conn, network, address string, opts ...BindOption) (net.Listener, error)
}
9、Connector && Handshaker
// Connector is responsible for connecting to the destination address.
type Connector interface {
Init(metadata.Metadata) error
Connect(ctx context.Context, conn net.Conn, network, address string, opts ...ConnectOption) (net.Conn, error)
}
type Handshaker interface {
Handshake(ctx context.Context, conn net.Conn) (net.Conn, error)
}
10、Dialer && Handshaker
// Transporter is responsible for dialing to the proxy server.
type Dialer interface {
Init(metadata.Metadata) error
Dial(ctx context.Context, addr string, opts ...DialOption) (net.Conn, error)
}
type Handshaker interface {
Handshake(ctx context.Context, conn net.Conn, opts ...HandshakeOption) (net.Conn, error)
}
11、ingress
type Rule struct {
// Hostname is the hostname match pattern, e.g. example.com, *.example.org or .example.com.
Hostname string
// Endpoint is the tunnel ID for the hostname.
Endpoint string
}
type Ingress interface {
// SetRule adds or updates a rule for the ingress.
SetRule(ctx context.Context, rule *Rule, opts ...Option) bool
// GetRule queries a rule by host.
GetRule(ctx context.Context, host string, opts ...Option) *Rule
}
12、Resolver，定义用于 DNS解析
type Resolver interface {
// Resolve returns a slice of the host's IPv4 and IPv6 addresses.
// The network should be 'ip', 'ip4' or 'ip6', default network is 'ip'.
Resolve(ctx context.Context, network, host string, opts ...Option) ([]net.IP, error)
}
实例化
上一小节中抽象的 interface 的实例化都在这个 目录
1、Service
2、Listener：实例化代码，提供了非常多的实现
3、Node/Router/Chain
// route 是x/core/ Router的实例化
type route struct {
nodes []*chain.Node // Node is interface
options RouteOptions
}
// Chain的实例化实现：包含了多个Hop
type Chain struct {
name string
hops []hop.Hop
marker selector.Marker
metadata metadata.Metadata
logger logger.Logger
}
Chain的几个重要方法如下：AddHop和Route，前者用于构建隧道路径上的某一跳hops，后者用于把这些hops打通
func (c *Chain) AddHop(hop hop.Hop) {
c.hops = append(c.hops, hop)
}
Chain.Route方法：
// 根据c.hops构建rt
func (c *Chain) Route(ctx context.Context, network, address string, opts ...chain.RouteOption) chain.Route {
if c == nil || len(c.hops) == 0 {
return nil
}
var options chain.RouteOptions
for _, opt := range opts {
opt(&options)
}
rt := NewRoute(ChainRouteOption(c))
//根据host构建最终的rt结构 （nodes []*chain.Node）
for _, h := range c.hops {
node := h.Select(ctx,
hop.NetworkSelectOption(network),
hop.AddrSelectOption(address),
hop.HostSelectOption(options.Host),
)
if node == nil {
return rt
}
if node.Options().Transport.Multiplex() {
tr := node.Options().Transport.Copy()
tr.Options().Route = rt
node = node.Copy()
node.Options().Transport = tr
rt = NewRoute()
}
rt.addNode(node)
}
return rt
}
0x03 实例化分析：一个例子
以 多级转发链 为例，看下代码的数据运转流程：
gost -L :8080 -F http://192.168.1.1:8080 -F socks5://192.168.1.2:1080
