Giới thiệu

Có những lúc bạn cần kết nối đến máy chủ ngoài mạng nội bộ ở một cổng không thuộc những giao thức ứng dụng phổ biến như HTTP hay HTTPS (cổng 80 hoặc 443). Nhưnng điều đáng buồn là tường lửa chặn yêu cầu đến những cổng ngoài 80 hoặc 443. Khi đó, điều bạn có thể làm là thiết lập một chương trình trên một máy ngoại mạng. Chưong trình này nhận yêu cầu tử cổng 80 hoặc 443 và chuyển nó đến cổng và máy chủ thực sự. Việc này thường được gọi là thiết lập đường hầm (tunneling).

Trên thực tế, chương trình ssh với tuỳ chọn -L thường được sử dụng cho nhiệm vụ này. Tuy nhiên trong bài này chúng ta sẽ viết chương trinh đường hầm này dựa trên giao thức HTTP. Mục đích chính là miêu tả việc xử lý dữ liệu mạng tầm thấp với Python.

Cấu trúc

Chương trình này gồm 2 thành phần máy khách (client) và máy chủ (server)

Tunnel.py

Thành phần máy khách. Thành phần này nhận yêu cầu từ một cổng nhất định và bọc dữ liệu này duới dạng một yêu cầu HTTP rồi gửi đến thành phần máy chủ.

Tunneld.py

Thành phần máy chủ. Thành phần thực chất là một máy chủ HTTP (HTTP server). Khi có yêu cầu gửi đến, nó sẽ đọc yêu cầu này và thực hiện tác vụ tương ứng. Ví dụ như thực hiện kết nối với một máy khác hoặc chuyển dữ liệu từ tải của yêu cầu HTTP đến máy này.

Để thiết lập đường hầm, chạy 2 thành phần như sau:

python tunnel.py -p [client_listen_port] -h [target_host]:[target_port]
python tunneld.py -p [server_listen_port]

Một ứng dụng muốn gửi yêu cầu đến máy nào đó (target_host), nó cần gửi yêu cầu đó thông qua cổng mà tunnel.py được khởi tạo với (client_listen_port).

Triển khai

Bạn có thể tìm thấy mã chương trình tại https://github.com/khuevu/http-tunnel.

...
BUFFER = 1024 * 50

#set global timeout
socket.setdefaulttimeout(30)

class SendThread(threading.Thread):

    """
    Thread to send data to remote tunneld
    """
    ...

    def run(self):
        while not self.stopped():
            # receive data and send to through tunnel
            data = self.socket.recv(BUFFER)
            self.conn.send(data)
    ...

class ReceiveThread(threading.Thread):

    """
    Thread to receive data from remote tunneld
    """
    ...

    def run(self):
        while not self.stopped():
            data = self.conn.receive()
            self.socket.sendall(data)

    ...

class Connection():

    def __init__(self, connection_id, remote_addr):
        self.id = connection_id
        self.http_conn = httplib.HTTPConnection(remote_addr['host'], remote_addr['port'])
    ...

    def create(self, target_addr):
        params = urllib.urlencode({"host": target_addr['host'], "port": target_addr['port']})
        headers = {"Content-Type": "application/x-www-form-urlencoded", "Accept": "text/plain"}

        self.http_conn.request("POST", self._url("/" + self.id), params, headers)

        response = self.http_conn.getresponse()
        response.read()
        if response.status == 200:
            print 'Successfully create connection'
            return True
        else:
            print 'Fail to establish connection: status %s because %s' % (
                response.status, response.reason)
            return False

    def send(self, data):
        params = urllib.urlencode({"data": data})
        headers = {"Content-Type": "application/x-www-form-urlencoded", "Accept": "text/plain"}
        try:
            self.http_conn.request("PUT", self._url("/" + self.id), params, headers)
            response = self.http_conn.getresponse()
            response.read()
            print response.status
        except (httplib.HTTPResponse, socket.error) as ex:
            print "Error Sending Data: %s" % ex

    def receive(self):
        try:
            self.http_conn.request("GET", "/" + self.id)
            response = self.http_conn.getresponse()
            data = response.read()
            if response.status == 200:
                return data
            else:
                print "GET HTTP Status: %d" % response.status
                return ""
        except (httplib.HTTPResponse, socket.error) as ex:
            print "Error Receiving Data: %s" % ex
            return ""

    ...

class ProxyRequestHandler(BaseHTTPRequestHandler):
    ...

    BUFFER = 1024 * 50

    def _get_connection_id(self):
        return self.path.split('/')[-1]
    ...

    def do_GET(self):
        """GET: Read data from TargetAddress and return to client through http response"""
        s = self._get_socket()
        if s:
            try:
                data = s.recv(self.BUFFER)
                print data
                self.send_response(200)
                self.end_headers()
                if data:
                    self.wfile.write(data)
        ...

    def do_POST(self):
        """POST: Create TCP Connection to the TargetAddress"""
        id = self._get_connection_id()

        length = int(self.headers.getheader('content-length'))
        req_data = self.rfile.read(length)
        params = cgi.parse_qs(req_data, keep_blank_values=1)
        target_host = params['host'][0]
        target_port = int(params['port'][0])

        print 'Connecting to target address: %s % s' % (target_host, target_port)
        #open socket connection to remote server
        s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
        s.connect((target_host, target_port))
        s.settimeout(7)
        print 'Successfully connected'
        #save socket reference
        self.sockets[id] = s
        try:
            self.send_response(200)
            self.end_headers()
        except socket.error, e:
            print e

    def do_PUT(self):
        """Read data from HTTP Request and send to TargetAddress"""
        id = self._get_connection_id()
        s = self.sockets[id]
        length = int(self.headers.getheader('content-length'))
        data = cgi.parse_qs(self.rfile.read(length), keep_blank_values=1)['data'][0]
        try:
            s.sendall(data)
            self.send_response(200)
        ...

    def do_DELETE(self):
        self._close_socket()
        self.send_response(200)
        self.end_headers()

Thử nghiệm chương trình

Chúng ta sẽ thử chương trình này bằng việc kết nối với một IRC server thông qua chương trình. Trước hết, thiết lập đường hầm cần thiết. Tại một máy ngoại mạng, không bị chặn bởi tường lửa, chạy:

python tunneld.py -p 80

Tại máy nội mạng chạy:

python tunnel.py -p 8889 -h mayngoaimang:80 irc.freenode.net:6667

Như vậy ta đã thiết lập một đương hầm ở cổng 8889 qua máy ngoại mạng đến IRC server ở cổng 6667. Yêu cầu đến cổng 6667 thường bị chặn bởi tường lửa. Để thử nghiệm, ta kết nối đến cổng 8889 và gửi yêu cầu theo giao thức IRC:

nc localhost 8889
NICK abcxyz
USER abcxyz abcxyz irc.freenode.net :abcxyz

(nc - netcat - là một công cụ giúp bạn gửi giữ liệu trên TCP http://www.irongeek.com/i.php?page=backtrack-3-man/netcat.)

Ta nhận được trả lời thông báo kết nối thành công:

:calvino.freenode.net NOTICE * :*** Looking up your hostname...
:calvino.freenode.net NOTICE * :*** Checking Ident
:calvino.freenode.net NOTICE * :*** Found your hostname
:calvino.freenode.net NOTICE * :*** No Ident response
NICK abcxyz
USER abcxyz abcxyz irc.freenode.net :abcxyz
:calvino.freenode.net 001 abcxyz :Welcome to the freenode Internet Relay Chat Network abcxyz
:calvino.freenode.net 002 abcxyz :Your host is calvino.freenode.net[ ... /6667], running version ircd-seven-1.1.3
:calvino.freenode.net 003 abcxyz :This server was created Sun Dec 4 2011 at 14:42:47 CET
:calvino.freenode.net 004 abcxyz calvino.freenode.net ircd-seven-1.1.3 DOQRSZaghilopswzCFILMPQbcefgijklmnopqrstvz bkloveqjfI
:calvino.freenode.net 005 abcxyz CHANTYPES=# EXCEPTS INVEX CHANMODES=eIbq,k,flj,CFLMPQcgimnprstz CHANLIMIT=#:120 PREFIX=(ov)@+ MAXLIST=bqeI:100 MODES=4 NETWORK=freenode KNOCK STATUSMSG=@+ CALLERID=g :are supported by this server
:calvino.freenode.net 005 abcxyz CASEMAPPING=rfc1459 CHARSET=ascii NICKLEN=16 CHANNELLEN=50 TOPICLEN=390 ETRACE CPRIVMSG CNOTICE DEAF=D MONITOR=100 FNC TARGMAX=NAMES:1,LIST:1,KICK:1,WHOIS:1,PRIVMSG:4,NOTICE:4,ACCEPT:,MONITOR: :are supported by this server
:calvino.freenode.net 005 abcxyz EXTBAN=$,arx WHOX CLIENTVER=3.0 SAFELIST ELIST=CTU :are supported by this server
:calvino.freenode.net 251 abcxyz :There are 232 users and 70582 invisible on 31 servers
:calvino.freenode.net 252 abcxyz 45 :IRC Operators online
:calvino.freenode.net 253 abcxyz 10 :unknown connection(s)
:calvino.freenode.net 254 abcxyz 34513 :channels formed
:calvino.freenode.net 255 abcxyz :I have 6757 clients and 1 servers
:calvino.freenode.net 265 abcxyz 6757 10768 :Current local users 6757, max 10768
:calvino.freenode.net 266 abcxyz 70814 83501 :Current global users 70814, max 83501
:calvino.freenode.net 250 abcxyz :Highest connection count: 10769 (10768 clients) (2194912 connections received)
...

Kết

Như vậy chúng ta đã đi qua một chương trình xử lý dữ liệu mạng với Python. Chương trình chủ yếu làm việc với dữ liệu thông qua socket API. Một điều quan trọng khác mà bài viết này đề cập đến là sự tách biệt giữa giao thức ứng dụng và dữ liệu gửi trên giao thức đó. Chúng ta có thể vận chuyển dữ liệu mà thông thường đuợc gửi bằng giao thức này qua một giao thức khác.

Chú ý: Chương trình chỉ có mục đích thí nghiệm và không phù hợp với chạy thực dụng.