端口转发之 socat （二）

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背景

之前写过一篇端口转发之 nginx （一），用于解决公司内网环境下的 tcp 端口转发问题。

实际使用后，发现存在一些不太令人满意的地方：

不会保留日志
性能偏弱
四层转发的配置不够灵活

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同时，我近期购买了一台国内大带宽服务器A，同时我还有一台海外服务器B。为了解决直连B网络不佳的问题，我会用A来进行中转，即实现
用户 –> A ip:port –> B ip:port，需要能够同时转发 tcp 和 udp 包。

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基于此，我了解到了 socat ，可以很好的解决当前问题。

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socat 是什么

Socat（SOcket CAT）是一个功能强大的网络工具，用于在两个不同的数据流之间建立连接。它可以创建虚拟串口、连接网络套接字、进行数据转发和调试等操作。Socat是在UNIX和类UNIX系统上使用的开源软件，可以在命令行中使用。

Socat的主要功能包括：

建立连接：Socat可以在不同的网络套接字之间建立连接。它支持TCP、UDP、IPv4、IPv6等协议，并且可以在不同的主机之间进行连接。并且几乎没有连接数的限制。
数据转发：Socat可以将数据从一个数据流转发到另一个数据流。它可以在本地主机上进行转发，也可以在远程主机之间进行转发。这使得它在网络调试和数据重定向方面非常有用。
虚拟串口：Socat可以创建虚拟串口，使得应用程序可以通过串口与其他设备进行通信。这对于模拟串口设备或与硬件设备进行交互非常有用。
加密和认证：Socat支持使用SSL和TLS加密协议进行连接，并且可以进行客户端和服务器的身份验证。这使得它在安全通信方面非常有用。
端口扫描：Socat可以用于扫描主机上的端口，以确定哪些端口处于打开状态。这对于网络安全测试和漏洞评估非常有用。

Socat的命令行语法非常灵活，可以根据具体的需求进行配置。它提供了丰富的选项和参数，可以用于控制连接的行为和属性。Socat还支持脚本编程，可以编写复杂的连接脚本和数据处理逻辑。

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实操

socat 的安装和配置转发极其便捷。

安装 socat

操作系统： Ubuntu 20.04

# 安装
apt-get install socat -y

# 查看版本
# socat -V
socat by Gerhard Rieger and contributors - see www.dest-unreach.org
socat version 1.7.3.3 on Oct 26 2019 17:42:04
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配置转发

需要更复杂的转发场景，可以执行 socat -h 查看支持的选项和参数，下面介绍如何在IPV4场景下进行 tcp & udp 端口转发，例如将本机的 9999 端口转发至远端IP的9999端口。

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TCP 转发示例

socat TCP4-LISTEN:9999,reuseaddr,fork TCP4:远端IP:9999

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UDP 转发示例

socat -T 600 UDP4-LISTEN:9999,reuseaddr,fork UDP4:远端IP:9999

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参数说明

TCP4-LISTEN：本地被转发的tcp4端口
UDP4-LISTEN：本地被转发的udp4端口
reuseaddr：允许本地端口地址重用
fork：将 Socat 进程转变为守护进程，并在接收到连接时创建子进程处理连接
TCP4：远端IP 和 tcp端口
UDP4：远端IP 和 udp端口

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使用 supervisor 管理 socat

执行上述命令后，进程将会被前台执行以实现端口转发。实际使用时，我们肯定期望后台运行它。

后台运行有很多种方式，例如使用nohup，或者screen。在网上查阅文章时，大部分文章都介绍这两种方式，但是我并不建议，最简单的理由就是这两种方式不够稳定。如果进程中断后，将无法再次自动拉起。

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有思考过使用 systemd 来进行管理，最后发现它也不是合适的方式。为什么？

socat 原生不支持多端口或端口段转发，每条转发规则仅允许单对单执行，那么我刚才的两条规则，就需要写两个 systemd 单元，会极大增加维护的成本，得不偿失。

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最终，我选择使用 supervisor 对 socat 进行管理。

# 安装 supervisor
apt install supervisor

# 编辑 supervisor 配置文件，请将 远端IP 替换为实际的IP
# vim /etc/supervisor/conf.d/socat.conf
[program:socat_tcp]
command=socat TCP4-LISTEN:9999,reuseaddr,fork TCP4:远端IP:9999
autostart=true
autorestart=true
stderr_logfile=/var/log/socat_tcp.err.log
stdout_logfile=/var/log/socat_tcp.out.log

[program:socat_udp]
command=socat -T 600 UDP4-LISTEN:9999,reuseaddr,fork UDP4:远端IP:9999
autostart=true
autorestart=true
stderr_logfile=/var/log/socat_udp.err.log
stdout_logfile=/var/log/socat_udp.out.log


# 启动 supervisor
systemctl start supervisor


# 查看 supervisor 状态
# systemctl status supervisor
# supervisorctl 
socat_tcp                        RUNNING   pid 247013, uptime 0:01:38
socat_udp                        RUNNING   pid 247014, uptime 0:01:38

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在使用包管理器安装 supervisor 后，默认会配置开启自启，无需额外配置。可以看看它的配置文件

autostart=true
autorestart=true

# cat  /etc/supervisor/supervisord.conf 
; supervisor config file

[unix_http_server]
file=/var/run/supervisor.sock   ; (the path to the socket file)
chmod=0700                       ; sockef file mode (default 0700)

[supervisord]
logfile=/var/log/supervisor/supervisord.log ; (main log file;default $CWD/supervisord.log)
pidfile=/var/run/supervisord.pid ; (supervisord pidfile;default supervisord.pid)
childlogdir=/var/log/supervisor            ; ('AUTO' child log dir, default $TEMP)
autostart=true
autorestart=true
...

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我们可以再看看 socat 启动的进程：

# ps -ef|grep socat
root      228688       1  0 14:23 ?        00:00:00 socat TCP4-LISTEN:9999,reuseaddr,fork TCP4:1.1.1.1:9999
root      245720       1  0 17:33 ?        00:00:00 socat TCP4-LISTEN:9999,reuseaddr,fork TCP4:1.1.1.1:9999
root      246206       1  0 17:45 ?        00:00:00 socat TCP4-LISTEN:9999,reuseaddr,fork TCP4:1.1.1.1:9999
root      246852       1  0 18:02 ?        00:00:00 socat TCP4-LISTEN:9999,reuseaddr,fork TCP4:1.1.1.1:9999
root      246901       1  0 18:04 ?        00:00:00 socat TCP4-LISTEN:9999,reuseaddr,fork TCP4:1.1.1.1:9999
root      246920       1  0 18:05 ?        00:00:00 socat TCP4-LISTEN:9999,reuseaddr,fork TCP4:1.1.1.1:9999
root      246984       1  0 18:07 ?        00:00:00 socat TCP4-LISTEN:9999,reuseaddr,fork TCP4:1.1.1.1:9999
root      247013  247011  0 18:08 ?        00:00:00 socat TCP4-LISTEN:9999,reuseaddr,fork TCP4:1.1.1.1:9999
root      247014  247011  0 18:08 ?        00:00:00 socat -T 600 UDP4-LISTEN:9999,reuseaddr,fork UDP4:1.1.1.1:9999
root      247140  247013  0 18:09 ?        00:00:00 socat TCP4-LISTEN:9999,reuseaddr,fork TCP4:1.1.1.1:9999
root      247175  247013  0 18:10 ?        00:00:00 socat TCP4-LISTEN:9999,reuseaddr,fork TCP4:1.1.1.1:9999
root      247235  247013  0 18:12 ?        00:00:00 socat TCP4-LISTEN:9999,reuseaddr,fork TCP4:1.1.1.1:9999
root      247242  247013  0 18:12 ?        00:00:00 socat TCP4-LISTEN:9999,reuseaddr,fork TCP4:1.1.1.1:9999
root      247260  247013  0 18:13 ?        00:00:00 socat TCP4-LISTEN:9999,reuseaddr,fork TCP4:1.1.1.1:9999
root      247261  247013  0 18:13 ?        00:00:00 socat TCP4-LISTEN:9999,reuseaddr,fork TCP4:1.1.1.1:9999
root      247277  246427  0 18:14 pts/0    00:00:00 grep --color=auto socat

至此，所有配置完毕。

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