背景

偶然听说了trojan这个扶墙工具，了解到它跟v2ray的ws+tls的方式类似，都使用了真正的https，这点跟我的喜好相符，个人以为最稳的扶墙方式便是这种真实https的方式，倘若自己再有一个网站，隐藏在网站后面，那真的是非常非常的稳。

由于自己对这种扶墙方式比较感兴趣，所以希望了解下其实现的原理，先前有大概瞟过v2ray的源码，但它的源码比较复杂，没有深入去看，而trojan的源码则简单一些。

trojan使用

在阅读源码之前，先要了解下trojan的用法，通过用法对其实现方法有个大概的猜想。我没有根据官网的说明一点点搭建，而是直接网上找了一个一键安装脚本，安装完之后，在可用的情况下再去阅读配置，进而反推出trojan具体如何使用。

经过研究以及阅读网上相关的资料后，发现trojan和v2ray还是有些不一样的。区别如下图。

v2ray的tls+ws模式是挂在网站后面的，客户端流量来了后，先经过http服务器，比如nginx，nginx根据请求的http路径来判断是否要转发流量给v2ray。由于先经过nginx，因此可以在这里部署多个网站，v2ray只作为一个后台运行的小透明。

而trojan则不同，客户端流量来了后，先经过trojan。trojan判断流量包头是否是合法的Trojan请求头，如果是，则进行代理转发，如果不是，则通过配置中定义的ip和端口进行转发，这里一般是转发给http服务器。

虽然从效果上来说，这两者是一样的，但trojan这种方式有个蛋疼点，即如果要在代理服务器上搭建多个域名的https网站会稍微麻烦些，因为trojan不支持对不同域名直接进行分发。通过查看issuse131、issuse245了解到，需要通过haproxy或是nginx preread模块的方式解决。相较于v2ray，trojan的成本要稍微高一些。

另外，v2ray还有的一个好处，它使用CDN的成本很低，而通过了解trojan的issue70、issue94，要使用CDN需要付出一定的成本（具体我还未搞明白）。

代理过程

大概看了下trojan的源码，trojan使用C++实现，网络库方面使用了boost的asio库，自己并不会用asio库，不过从其API还是能大概猜出其含义。

整体来说，trojan的源码比较简单，各个模块之间的划分很清晰，很容易的就找到了网络传输的核心代码。在trojan中，不同的网络功能使用session的概念来说明，在代理模式下，客户端的逻辑实现在clientsession中，而服务端的逻辑实现在serversession中。

它的通信流程大致如下。

从这张图中可以看出，trojan的客户端和服务端其实都在同时充当客户端和服务端。PC的浏览器向trojan客户端进行请求，trojan客户端对接受到的浏览器数据进行tls加密，之后发送到墙外的trojan服务端，trojan服务端将流量进行解密，之后再转发给真正的服务器。请求到数据之后，数据再原路返回。

在客户端与服务端之间传输数据时，使用的是tls加密，这点在代码中靠asio库支持，自己不熟，不做说明。

trojan的协议也比较简单，浏览器与trojan客户端之间使用socks5协议，而trojan客户端与trojan服务端之间使用自定义的协议，官方文档上已经有相应的说明，这里再粘贴一下。

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+-----------------------+---------+----------------+---------+----------+
| hex(SHA224(password)) |  CRLF   | Trojan Request |  CRLF   | Payload  |
+-----------------------+---------+----------------+---------+----------+
|          56           | X'0D0A' |    Variable    | X'0D0A' | Variable |
+-----------------------+---------+----------------+---------+----------+

where Trojan Request is a SOCKS5-like request:

+-----+------+----------+----------+
| CMD | ATYP | DST.ADDR | DST.PORT |
+-----+------+----------+----------+
|  1  |  1   | Variable |    2     |
+-----+------+----------+----------+

where:

    o  CMD
        o  CONNECT X'01'
        o  UDP ASSOCIATE X'03'
    o  ATYP address type of following address
        o  IP V4 address: X'01'
        o  DOMAINNAME: X'03'
        o  IP V6 address: X'04'
    o  DST.ADDR desired destination address
    o  DST.PORT desired destination port in network octet order

trojan客户端发起的每个连接中，头部都是上面结构所示的那样，其中，

  1. 头部最开始是56字节的hash，这个hash是配置中设置的字符串密码计算出来的hash值。
  2. hash之后跟CRLF换行符。
  3. CRLF后是TrojanRequest的结构。
  4. TrojanRequest后又是一个CRLF换行符。
  5. CRLF之后便是真正的数据。

TrojanRequest结构与socks5协议类似，说明如下。

  1. 首先是CMD字段，占用1字节，分别有CONNECT和UDP ASSOCIATE这两种含义。
  2. 之后是ATYP字段，占用1个字节，分别表示ipv4、domain name和ipv6这3种连接方式。
  3. 之后是DST.ADDR，长度不定，由ATYP决定，用来表示请求的目标地址。
  4. 最后是DST.PORT，占用2个字节，用来表示请求的端口。

数据的传输完全使用的是asio异步传输的方式，异步的方式稍微有点难看懂，下面是整理的TCP请求过程图。

整个过程比较简单，唯一一点需要关注的是，服务端Trojan在收到客户端Trojan的第一条数据后，会首先校验TrojanRequest头中的hash字段是否与服务端中存储的一致，如果不一致，则服务端认为这不是合法的trojan代理请求，之后会直接将它转发到http服务器中。如果是墙主动连接探测，那么肯定是非法的trojan代理请求，之后请求被转发到http服务器，在墙看来，这就是一个正常的http服务器，不会发现异常。

上面只分析了TCP的流程，UDP的暂不关注，后面有空再补充。

其他

在官方文档的配置部分，除了客户端和服务端的配置外，还有forward和nat这两种功能的配置，在代码中，forward功能对应forwardsession，而nat功能对应natsession，这里也对它们进行简单的说明。

forward

forward，顾名思义，是用来进行端口转发的。在forward的配置中多了两个字段，分别是target_addr和target_port，用来指定目标地址和端口。它的流程可用下图说明。

注意红字的说明，在Trojan服务端这里，请求的不再是要访问的Google/Youtube这类网站，而是由target_addr和target_port指定的地址。

如果外网的某个固定的服务被墙了，无法访问，那么便可以使用这种模式来进行加密中转访问。

nat

nat模式用于透明代理，一般场景是在路由器上，通过iptables设置规则将路由器上外发的所有的流量重定向到某个端口上，这个端口由nat模式的trojan客户端监听，nat模式的trojan客户端在接收到数据后，通过getsockopt(fd, SOL_IP, SO_ORIGINAL_DST, &destaddr, &socklen);得到流量要发往的真正地址target_addr和端口target_port。

接下来就和forward模式一样，先将流量发往墙外的服务端trojan，服务端trojan再根据target_addr和target_port将流量进行转发。

总结

trojan的实现比较简单，原理也很可靠，是一款可靠的扶墙工具。不过由于其不容易兼容多个https网站，且目前各个平台的客户端程序不够完善，因此暂时还是更加偏向于v2ray。

后续有时间，再了解下v2ray tls+ws模式的实现。

参考连接

  1. Trojan Document。
  2. 使用策略路由实现涉及getsockopt(…, SO_ORIGINAL_DST, …)程序的远程调用（Redsocks, ss-redir之类的远程调用）。
  3. 你也能写个 Shadowsocks 。