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如何在路由器中实现透明代理?

如何在路由器中实现透明代理?

0 互联网现状

目前整个互联网环境,被破坏最严重地部分,是 Web 服务体验。当直接破坏难以实现时,就会从流程链的上下游着手,如:DNS 污染。

其它地互联网服务类型,例如:邮件,可能小部分会受到 Web 服务上下游破坏地余震,但整体上基本不受影响。

Web 服务的提供方式有三种:

  • HTTP - 国内主流
  • HTTPS - 国外主流
  • SPDY - 试验阶段

HTTP 方式数据公开,因此最容易被破坏。

HTTPS 方式数据全程加密,中间人攻击很难达成,因此 DNS 污染 和 IP 封锁 较多。

SPDY 方式目前可能因为关注不多,所以无破坏。

1 透明代理技术选型

1.1 基本架构

透明转发操作可以直接交由 iptables 完成,REDIRECT 操作是其内核自带地。

代理服务选择 shadowsocks-libev ,当前的 v1.4 版本已经实现了对 iptables REDIRECT 支持。

DNS 服务选择 dnsmasq 完成。

1.2 效率优化

转发调度操作选择 iptables geoip 模块,使访问国内 Web 服务时直连,绕过代理。

代理调度服务选择 privoxy ,但其作为前置透明代理时,一样有着不支持 HTTPS 地通病。

DNS 可靠性验证选择 iptables u32 模块,初步防御。

1.3 弃用 GFWList

该列表太大了!诸多条目可能是我今生都不会访问地…何必非要强迫路由吃下?

花五分钟大概了解一下各种配置格式,然后针对性地配置即可。

2 配置 HTTP 透明代理

本节与下一节中,所有待自行设定地项,统一写作 <NAME> 格式。请注意调整。

2.1 配置 shadowsocks

使用 /usr/bin/ss-local 作为 socks5 代理服务器程序,远端端口勿必使用 1080 、 3128 、 8080 这种代理服务典型端口。

其余各种不提。

2.2 配置 privoxy

主配置 /etc/privoxy/config 中增加一条 actionsfile freedom.action 指令,文件名随意。

写入以下内容到上述指令对应地文件中:

{+forward-override{forward-socks5 127.0.0.1:<SS-LOCAL-PORT>  .} \
}

注意:<SS-LOCAL-PORT>/usr/bin/ss-local 本地端口。

2.3 配置 iptables

准备 geoip 数据库后,在终端执行:

iptables -t nat -N freedom
iptables -t nat -A freedom -d <SS-LOCAL-SERVER> -j RETURN
iptables -t nat -A freedom -d <NAT-NET> -j RETURN
iptables -t nat -A freedom -d 127/8 -j RETURN
iptables -t nat -A freedom -m geoip --dst-cc CN -j RETURN
iptables -t nat -A freedom -p tcp --dport 80 -j REDIRECT --to-ports <PRIVOXY-PORT>

iptables -t nat -I PREROUTING -p tcp -m multiport --dports 80,443 -j freedom

iptables -t mangle -N freedom
iptables -t mangle -A freedom -m u32 --u32 "0x0&0xf000000=0x5000000&&0x16&0xffff@0x10=0xd8ddbcb6,0xd8eab30d,0xf3b9bb27,0x4a7d7f66,0x4a7d9b66,0x4a7d2771,0x4a7d2766,0xd155e58a" -j DROP
iptables -t mangle -A freedom -m u32 --u32 "0x0&0xf000000=0x5000000&&0x16&0xffff@0x10=0xcab50755,0xcb620741,0xcba1e6ab,0xcf0c5862,0xd0381f2b,0xd1244921,0xd1913632,0xd1dc1eae,0xd35e4293,0xd5a9fb23" -j DROP
iptables -t mangle -A freedom -m u32 --u32 "0x0&0xf000000=0x5000000&&0x16&0xffff@0x10=0x422dfced,0x480ecd63,0x480ecd68,0x4e10310f,0x5d2e0859,0x80797e8b,0x9f6a794b,0xa9840d67,0xc043c606,0xca6a0102" -j DROP
iptables -t mangle -A freedom -m u32 --u32 "0x0&0xf000000=0x5000000&&0x16&0xffff@0x10=0x42442b2,0x807c62d,0x253d369e,0x2e52ae44,0x3b1803ad,0x402158a1,0x4021632f,0x4042a3fb,0x4168cafc,0x41a0db71" -j DROP

iptables -t mangle -A PREROUTING -p udp --sport 53 -j freedom

注意:<SS-LOCAL-SERVER> 是远端 shadowsocks 服务器 IP。

注意:<NAT-NET> 是本地局域网网段,如:192.168.1/24

注意:<PRIVOXY-PORT> 是 privoxy 端口。

3 配置 HTTPS 透明代理

3.1 配置 shadowsocks

使用 /usr/bin/ss-redir 作为 iptables REDIRECT 代理服务器程序。

3.2 配置 iptables

在终端执行:

iptables -t nat -N freedom-https
iptables -t nat -A freedom-https -j ACCEPT

iptables -t nat -A freedom -j freedom-https
iptables -t nat -A freedom -p tcp -j REDIRECT --to-ports <SS-REDIR-PORT>

注意:<SS-REDIR-PORT>/usr/bin/ss-redir 本地端口。

4 修复破坏点

Youtube 为例,其同时提供了 HTTP 和 HTTPS 两种方式地服务。页面可以基于 HTTP 方式打开,但视频就只能基于 HTTPS 方式。

4.1 HTTP 方式时使用代理

/etc/privoxy/freedom.action 配置文件尾部追加一行:

.youtube.com

重启 privoxy。

4.2 修复 DNS 污染

如果依旧无法访问,则在 /etc/dnsmasq.conf 配置文件尾部追加一行:

server=/youtube.com/218.102.23.228

重启 dnsmasq。

注意:218.102.23.228 是香港网上行电信服务商提供地 DNS 服务器地址,您也可以更换成自己更习惯地真实 DNS 。

4.3 HTTPS 方式时使用代理

查询域名对应地 IP 地址后,在终端执行:

iptables -t nat -I freedom-https -d <SERVICE-IP> -j RETURN

注意:<SERVICE-IP> 是相应服务的 IP 地址或网段。

5 测量与继续优化

选择使用 iptables 、 dnsmasq 、 privoxy 和 shadowsocks-libev 最主要地原因,是绝大多数 Linux 发行版都可以通过包管理快速安装,其中也包括了 OpenWRT

但实际使用时,会发现在访问国外服务时,总是有点慢…一来是因为国外服务的 DNS TTL 都设得很低,二来是因为无论有没有需要,其实都是通过 privoxy 了地。

怎么破?

5.1 网关服务器

如果是拿单独一台机器作网关来扮演路由地角色,那么利用好大内存,可以:

  1. dnsmasq + pdnsd

    使用 pdnsd 地本地 DNS 缓存机制,可以强制改变 DNS 记录的 TTL ,进一步减少 DNS 重询次数。

    保留 dnsmasq ,则是因为还得靠它来提供 DHCP 服务。

  2. privoxy -> squid

    使用 squid 地页面缓存机制,同样是强制改变页面缓存的时间,降低对真实服务地访问频次。

5.2 OpenWRT

目前基于路由器的自制内嵌系统,活得还算可以地,貌似也就 OpenWRT 一家了。所以暂时就只关注这个。

路由器的内存如何合理利用?几乎是一个永恒地难题。基础就那么一丁点,怎么都难以玩出花来。所以:

  1. dnsmasq + pdnsd

    仍然需要使用 pdnsd ,主要原因是针对被修复地国外服务,对其 DNS 地查询也是在境外完成地,速度慢再所难免。而搭上 dnsmasq 这么一太实诚的队友,就有点不好地感觉了。

  2. privoxy ->

    放弃费力不讨好的 privoxy 吧!跑一个小时, privoxy 能吃到 40M+ 内存,让人怎么活?

    警告:此项操作会直接导致一些公共服务平台无法访问,诸如 .blogspot.com.wordpress.com 等等。这是一个艰难地抉择!

  3. /usr/bin/ss-local ->

    舍弃与 privoxy 配合地 shadowsocks socks5 服务,直接将需要地请求全部转给 /usr/bin/ss-redir 处理。

这时, iptables nat 表 freedom 链就得动一下小手术了(参见 2.3 和 3.2 小节)。调整之后地命令如下:

iptables -t nat -N freedom
iptables -t nat -A freedom -d <SS-LOCAL-SERVER> -j RETURN
iptables -t nat -A freedom -d <NAT-NET> -j RETURN
iptables -t nat -A freedom -d 127/8 -j RETURN
iptables -t nat -A freedom -m geoip --dst-cc CN -j RETURN
iptables -t nat -A freedom -j freedom-https
iptables -t nat -A freedom -p tcp -j REDIRECT --to-ports <SS-REDIR-PORT>

对所有非 shadowsocks 服务器、非局域网、非本机、非国内的地址,统统进行检查。只要不是在标记列表内,直连。

A 参考文献

  1. 《OPENWRT + tomato 透明代理+DNS清理》,作者 @wen-long,最后修订于 2014 年 3 月 24 日。

B 修订记录

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