正向代理服务器

1 概念

1.1 正向代理概念

正向代理是一个位于客户端和目标服务器之间的代理服务器（中间服务器）。为了从目标服务器取得内容，客户端向代理服务器发送一个请求，并且指定目标服务器，之后代理向目标服务器转发请求，将获得的内容返回给客户端。正向代理的情况下，客户端必须要进行一些特殊的设置才能使用。

1.2 示例

参考公安部门的网络关系，上下级直接联系，平级之间互不联系。如果A省A市公安局想访问B省B市服务器，那么就要通过多个节点进行中转。手工的多次执行SSH协议多跳几下也是可以，但是如果像访问B省B市内部的网站那就没办法了。这个问题可以用正向代理解决，正向代理就是报文转发。

2 特点

正向代理需要主动设置代理服务器ip或者域名进行访问，由设置的服务器ip或者域名去访问内容并返回
正向代理是代理客户端，为客户端收发请求，使真实客户端对服务器不可见。

3 正向代理功能实现

3.1 路由参数配置文件

正向代理服务器端维护一个路由参数配置文件，内容为：

每一列分别为：源端口，目标地址，目标端口；

每一行的意思是将5022端口转发到192.168.150.128地址的22端口。

正向代理需要实现的功能：根据路由配置文件，监听源端口，如果源端口有客户端链接上来，就按照路由配置文件查找目的ip和端口进行连接。然后A和C相互通信，就跟没有中间的B一样。

3.2 功能开发

正向代理的实现思路（水平触发+非阻塞）：

//帮助文档
//关闭信号和IO，处理信号
//打开日志

//加载代理路由配置文件，加载到容器vroute中。
//初始化服务端用于监听源端口的socket：遍历vroute将源端口一个个监听，并设置非阻塞的。
//监听的socket全部加入epoll中。
while(true) //事件循环
{
int event = epoll_wait();
//循环判断是否是监听的socket
{
//连上来的socket是7
//向目标地址和端口发起tcp连接，socket是8
//那么把7和8的读事件加入epoll
//更新clientsocks数组中两端socket的值和活动时间
}
//如果客户端连接的socket有事件，表示有报文发过来或者连接已经断开。
//如果断开，即读取数据<=0
{
//关闭两端的socket
//清空clientsocks数组两边的值
}
//如果有报文传来，即成功读取了数据
{
//数据原封不动发送给对端
}
}

具体代码实现：

/** 程序名：inetd.cpp，正向网络代理服务程序。* 作者：张咸武
*/
#include "_public.h"
using namespace idc;// 代理路由参数的结构体。
struct st_route
{int    srcport;           // 源端口。char dstip[31];        // 目标主机的地址。int    dstport;          // 目标主机的端口。int    listensock;      // 源端口监听的socket。
}stroute;
vector<struct st_route> vroute;       // 代理路由的容器。
bool loadroute(const char *inifile);  // 把代理路由参数加载到vroute容器。// 初始化服务端的监听端口。
int initserver(const int port);int epollfd=0;      // epoll的句柄。
int tfd=0;             // 定时器的句柄。#define MAXSOCK  1024          // 最大连接数。
int clientsocks[MAXSOCK];       // 存放每个socket连接对端的socket的值。
int clientatime[MAXSOCK];       // 存放每个socket连接最后一次收发报文的时间。// 向目标地址和端口发起socket连接。
int conntodst(const char *ip,const int port);void EXIT(int sig);     // 进程退出函数。clogfile logfile;int main(int argc,char *argv[])
{if (argc != 3){printf("\n");printf("Using :./inetd logfile inifile\n\n");printf("Sample:./inetd /tmp/inetd.log /etc/inetd.conf\n\n");printf("        /project/tools/bin/procctl 5 /project/tools/bin/inetd /tmp/inetd.log /etc/inetd.conf\n\n");printf("本程序的功能是正向代理，如果用到了1024以下的端口，则必须由root用户启动。\n");printf("logfile 本程序运行的日是志文件。\n");printf("inifile 路由参数配置文件。\n");return -1;}// 关闭全部的信号和输入输出。// 设置信号,在shell状态下可用 "kill + 进程号" 正常终止些进程。// 但请不要用 "kill -9 +进程号" 强行终止。closeioandsignal(true);  signal(SIGINT,EXIT); signal(SIGTERM,EXIT);// 打开日志文件。if (logfile.open(argv[1])==false){printf("打开日志文件失败（%s）。\n",argv[1]); return -1;}// 把代理路由参数配置文件加载到vroute容器。if (loadroute(argv[2])==false) return -1;logfile.write("加载代理路由参数成功(%d)。\n",vroute.size());// 初始化服务端用于监听的socket。for (auto &aa:vroute){if ( (aa.listensock=initserver(aa.srcport)) < 0 ){// 如果某一个socket初始化失败，忽略它。logfile.write("initserver(%d) failed.\n",aa.srcport);   continue;}// 把监听socket设置成非阻塞。fcntl(aa.listensock,F_SETFL,fcntl(aa.listensock,F_GETFD,0)|O_NONBLOCK);}// 创建epoll句柄。epollfd=epoll_create1(0);struct epoll_event ev;  // 声明事件的数据结构。// 为监听的socket准备读事件。for (auto aa:vroute){if (aa.listensock<0) continue;ev.events=EPOLLIN;                     // 读事件。ev.data.fd=aa.listensock;              // 指定事件的自定义数据，会随着epoll_wait()返回的事件一并返回。epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_ADD,aa.listensock,&ev);  // 把监听的socket的事件加入epollfd中。}struct epoll_event evs[10];      // 存放epoll返回的事件。while (true)     // 进入事件循环。{// 等待监视的socket有事件发生。int infds=epoll_wait(epollfd,evs,10,-1);// 返回失败。if (infds < 0) { logfile.write("epoll() failed。\n"); EXIT(-1); }// 遍历epoll返回的已发生事件的数组evs。for (int ii=0;ii<infds;ii++){logfile.write("已发生事件的socket=%d\n",evs[ii].data.fd);// 如果发生事件的是listensock，表示有新的客户端连上来。int jj=0;for (jj=0;jj<vroute.size();jj++){if (evs[ii].data.fd==vroute[jj].listensock)     // 判断是哪个源端口有客户端连上来了。5058{// 从已连接队列中获取客户端连上来的socket。 // socket是7struct sockaddr_in client;socklen_t len = sizeof(client);int srcsock = accept(vroute[jj].listensock,(struct sockaddr*)&client,&len);if (srcsock<0) break;if (srcsock>=MAXSOCK) {logfile.write("连接数已超过最大值%d。\n",MAXSOCK); close(srcsock); break;}// 向目标地址和端口发起连接，如果连接失败，会被epoll发现，将关闭通道。int dstsock=conntodst(vroute[jj].dstip,vroute[jj].dstport);        // socket是8if (dstsock<0) { close(srcsock); break; }if (dstsock>=MAXSOCK){logfile.write("连接数已超过最大值%d。\n",MAXSOCK); close(srcsock); close(dstsock); break;}logfile.write("accept on port %d,client(%d,%d) ok。\n",vroute[jj].srcport,srcsock,dstsock);// 为新连接的两个socket准备读事件，并添加到epoll中。ev.data.fd=srcsock; ev.events=EPOLLIN;epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_ADD,srcsock,&ev);ev.data.fd=dstsock; ev.events=EPOLLIN;epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_ADD,dstsock,&ev);// 更新clientsocks数组中两端soccket的值和活动时间。clientsocks[srcsock]=dstsock;  clientatime[srcsock]=time(0); clientsocks[dstsock]=srcsock;  clientatime[dstsock]=time(0);break;}}// 如果jj<vroute.size()，表示事件在上面的for循环中已被处理，流程不必往下。if (jj<vroute.size()) continue;// 如果是客户端连接的socke有事件，表示有报文发过来或者连接已断开。char buffer[5000];     // 存放从接收缓冲区中读取的数据。int    buflen=0;          // 从接收缓冲区中读取的数据的大小。// 从通道的一端读取数据。if ( (buflen=recv(evs[ii].data.fd,buffer,sizeof(buffer),0)) <= 0 ){// 如果连接已断开，需要关闭通道两端的socket。logfile.write("client(%d,%d) disconnected。\n",evs[ii].data.fd,clientsocks[evs[ii].data.fd]);close(evs[ii].data.fd);                                         // 关闭客户端的连接。close(clientsocks[evs[ii].data.fd]);                     // 关闭客户端对端的连接。clientsocks[clientsocks[evs[ii].data.fd]]=0;       // 把数组中对端的socket置空，这一行代码和下一行代码的顺序不能乱。clientsocks[evs[ii].data.fd]=0;                           // 把数组中本端的socket置空，这一行代码和上一行代码的顺序不能乱。continue;}// 成功的读取到了数据，把接收到的报文内容原封不动的发给通道的对端。logfile.write("from %d to %d,%d bytes。\n",evs[ii].data.fd,clientsocks[evs[ii].data.fd],buflen);send(clientsocks[evs[ii].data.fd],buffer,buflen,0);// 更新通道两端socket的活动时间。clientatime[evs[ii].data.fd]=time(0); clientatime[clientsocks[evs[ii].data.fd]]=time(0);  }}return 0;
}// 初始化服务端的监听端口。
int initserver(const int port)
{int sock = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if (sock < 0){logfile.write("socket(%d) failed.\n",port); return -1;}int opt = 1; unsigned int len = sizeof(opt);setsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&opt,len);struct sockaddr_in servaddr;servaddr.sin_family = AF_INET;servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);servaddr.sin_port = htons(port);if (bind(sock,(struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr)) < 0 ){logfile.write("bind(%d) failed.\n",port); close(sock); return -1;}if (listen(sock,5) != 0 ){logfile.write("listen(%d) failed.\n",port); close(sock); return -1;}return sock;
}// 把代理路由参数加载到vroute容器。
bool loadroute(const char *inifile)
{cifile ifile;if (ifile.open(inifile)==false){logfile.write("打开代理路由参数文件(%s)失败。\n",inifile); return false;}string strbuffer;ccmdstr cmdstr;while (true){if (ifile.readline(strbuffer)==false) break;// 删除说明文字，#后面的部分。auto pos=strbuffer.find("#");if (pos!=string::npos) strbuffer.resize(pos);replacestr(strbuffer,"  "," ",true);    // 把两个空格替换成一个空格，注意第四个参数。deletelrchr(strbuffer,' ');                 // 删除两边的空格。// 拆分参数。cmdstr.splittocmd(strbuffer," ");if (cmdstr.size()!=3) continue;memset(&stroute,0,sizeof(struct st_route));cmdstr.getvalue(0,stroute.srcport);          // 源端口。cmdstr.getvalue(1,stroute.dstip);             // 目标地址。cmdstr.getvalue(2,stroute.dstport);         // 目标端口。vroute.push_back(stroute);}return true;
}// 向目标地址和端口发起socket连接。
int conntodst(const char *ip,const int port)
{// 第1步：创建客户端的socket。int sockfd;if ( (sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1) return -1; // 第2步：向服务器发起连接请求。struct hostent* h;if ( (h = gethostbyname(ip)) == 0 ) { close(sockfd); return -1; }struct sockaddr_in servaddr;memset(&servaddr,0,sizeof(servaddr));servaddr.sin_family = AF_INET;servaddr.sin_port = htons(port); // 指定服务端的通讯端口。memcpy(&servaddr.sin_addr,h->h_addr,h->h_length);// 把socket设置为非阻塞。fcntl(sockfd,F_SETFL,fcntl(sockfd,F_GETFD,0)|O_NONBLOCK);if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr,sizeof(servaddr))<0){if (errno!=EINPROGRESS){logfile.write("connect(%s,%d) failed.\n",ip,port); return -1;}}return sockfd;
}void EXIT(int sig)
{logfile.write("程序退出，sig=%d。\n\n",sig);// 关闭全部监听的socket。for (auto &aa:vroute)if (aa.listensock>0) close(aa.listensock);// 关闭全部客户端的socket。for (auto aa:clientsocks)if (aa>0) close(aa);close(epollfd);   // 关闭epoll。close(tfd);       // 关闭定时器。exit(0);
}

至此，正向代理模块基本功能已经实现。