Linux 网络工具中的瑞士军刀 - socat & netcat
於清樂
文中的命令均在 macOS Big Sure 和 openSUSE Tumbleweed 上测试通过
socat & netcat
netcat(network cat) 是一个历史悠久的网络工具包，被称作 TCP/IP 的瑞士军刀，各大 Linux 发行版都有默认安装 openbsd 版本的 netcat，它的命令行名称为 nc.
而 socat(socket cat)，官方文档描述它是"netcat++" (extended design, new implementation)，项目比较活跃，kubernetes-client(kubectl) 底层就是使用的它做各种流量转发。
在不方便安装 socat 的环境中，我们可以使用系统自带的 netcat. 而在其他环境，可以考虑优先使用 socat.
一、简介
socat 的基本命令格式：
socat [参数] 地址1 地址2给 socat 提供两个地址，socat 干的活就是把两个地址的流对接起来。左边地址的输出传给右边，同时又把右边地址的输出传给左边，也就是一个双向的数据管道。
听起来好像没啥特别的，但是实际上计算机网络干的活也就是数据传输而已，却影响了整个世界，不可小觑它的功能。
socat 支持非常多的地址类型：-/stdio，TCP, TCP-LISTEN, UDP, UDP-LISTEN, OPEN, EXEC,
SOCKS, PROXY 等等，可用于端口监听、链接，文件和进程读写，代理桥接等等。
socat 的功能就是这么简单，命令行参数也很简洁，唯一需要花点精力学习的就是它各种地址的定义和搭配写法。
而 netcat 定义貌似没这么严谨，可以简单的理解为网络版的 cat 命令 2333
二、安装方法
各发行版都自带 netcat，包名通常为 nc-openbsd，因此这里只介绍 socat 的安装方法：
# Debian/Ubuntu
sudo apt install socat
# CentOS/RedHat
sudo yum install socat
# macOS
brew install socat其他发行版基本也都可以使用包管理器安装 socat
三、常用命令
1. 检测远程端口的可连接性
很多人会用 telnet 来做这项测试，不过现在很多发行版基本都不自带 telnet 了，还需要额外安装。telnet 差不多已经快寿终正寝了，还是建议使用更专业的 socat/netcat
使用 socat/netcat 检测远程端口的可连接性：
# -d[ddd] 增加日志详细程度，-dd Prints fatal, error, warning, and notice messages.
socat -dd - TCP:192.168.1.252:3306
# -v 显示详细信息
# -z 不发送数据，效果为立即关闭连接，快速得出结果
nc -vz 192.168.1.2 8080
# -vv 显示更详细的内容
# -w2 超时时间设为 2 秒
# 使用 nc 做简单的端口扫描
nc -vv -w2 -z 192.168.1.2 20-5002. 测试本机端口是否能被外部访问
在本机监听一个 TCP 端口，接收到的内容传到 stdout，同时将 stdin 的输入传给客户端：
# 服务端启动命令，socat/nc 二选一
socat TCP-LISTEN:7000 -
# -l --listening
nc -l 7000
# 当然也可以使用 python3（注意文件安全性）
# 此命令在 7000 端口启用一个文件服务器，绑定到 0.0.0.0，以当前目录为根目录
python3 -m http.server 7000
# 或者在较老的机器上可以用 python2（注意文件安全性）
python -m SimpleHTTPServer 8000
# 客户端连接命令，socat/nc 二选一
socat TCP:192.168.31.123:7000 -
nc 192.168.11.123 7000UDP 协议的测试也非常类似，使用 netcat 的示例如下：
# 服务端，只监听 ipv4
nc -u -l 8080
# 客户端
nc -u 192.168.31.123 8080
# 客户端本机测试，注意 localhost 会被优先解析为 ipv6! 这会导致服务端(ipv4)的 nc 接收不到数据！
nc -u localhost 8080使用 socat 的 UDP 测试示例如下：
socat UDP-LISTEN:7000 -
socat UDP:192.168.31.123:7000 -3. 调试 TLS 协议
参考 socat 官方文档：Securing Traffic Between two Socat Instances Using SSL
测试证书及私钥的生成参见写给开发人员的实用密码学（八）—— 数字证书与 TLS 协议
模拟一个 mTLS 服务器，监听 4433 端口，接收到的数据同样输出到 stdout：
# socat 需要使用同时包含证书和私钥的 pem 文件，生成方法如下
cat server.key server.crt > server.pem
cat client.key client.crt > client.pem
# 服务端启动命令
socat openssl-listen:4433,reuseaddr,cert=server.pem,cafile=client.crt -
# 客户端连接命令（使用系统的 ca.crt 或者你自己的私有 ca.cert 来验证服务端证书）
socat - openssl-connect:192.168.31.123:4433,cert=client.pem,cafile=ca.crt
# 或者使用 curl 连接（ca.crt 证书来源同上）
curl -v --cacert ca.crt --cert client.crt --key client.key --tls-max 1.2 https://192.168.31.123:4433上面的命令使用了 mTLS 双向认证的协议，可通过设定 verify=0 来关掉客户端认证，示例如下：
# socat 需要使用同时包含证书和私钥的 pem 文件，生成方法如下
cat server.key server.crt > server.pem
# 服务端启动命令
socat openssl-listen:4433,reuseaddr,cert=server.pem,verify=0 -
# 客户端连接命令，如果 ip/域名不受证书保护，就也需要添加 verify=0
# （使用系统的 ca.crt 或者你自己的私有 ca.cert 来验证服务端证书）
socat - openssl-connect:192.168.31.123:4433,cafile=ca.crt
# 或者使用 curl 连接（ca.crt 证书来源同上）
curl -v --cacert ca.crt https://192.168.31.123:44334. 数据传输
通常传输文件时，我都习惯使用 scp/ssh/rsync，但是 socat 其实也可以传输文件。
以将 demo.tar.gz 从主机 A 发送到主机 B 为例，首先在数据发送方 A 执行如下命令：
# -u 表示数据只从左边的地址单向传输给右边（socat 默认是一个双向管道）
# -U 和 -u 相反，数据只从右边单向传输给左边
socat -u open:demo.tar.gz tcp-listen:2000,reuseaddr然后在数据接收方 B 执行如下命令，就能把文件接收到：
socat -u tcp:192.168.1.252:2000 open:demo.tar.gz,create
# 如果觉得太繁琐，也可以直接通过 stdout 重定向
socat -u tcp:192.168.1.252:2000 - > demo.tar.gz使用 netcat 也可以实现数据传输：
# 先在接收方启动服务端
nc -l -p 8080 > demo.tar.gz
# 再在发送方启动客户端发送数据
nc 192.168.1.2 8080 < demo.tar.gz5. 担当临时的 web 服务器
使用 fork reuseaddr SYSTEM 三个命令，再用 systemd/supervisor 管理一下，就可以用几行命令实现一个简单的后台服务器。
下面的命令将监听 8080 端口，并将数据流和 web.py 的 stdio 连接起来，可以直接使用浏览器访问http://<ip>:8080 来查看效果。
socat TCP-LISTEN:8080,reuseaddr,fork SYSTEM:"python3 web.py"假设 web.py 的内容为（注意 print 的内容要与 HTTP 协议格式一致）：
print("""HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/plain
hello world
""")那 curl localhost:8080 就应该会输出 hello world
当然，如果你仅希望快速提供一个文件服务器，也可直接使用 python 命令：
# https://docs.python.org/3/library/http.server.html#http.server.SimpleHTTPRequestHandler.do_GET
python3 -m http.server 8000 --directory /tmp/
# 或者在旧机器上可以直接使用 python2 提供文件服务器，默认以当前文件夹为根目录
python -m SimpleHTTPServer 80006. 端口转发
监听 8080 端口，建立该端口与 baidu.com:80 之间的双向管道:
socat TCP-LISTEN:8080,fork,reuseaddr TCP:baidu.com:80拿 curl 命令测试一下，应该能正常访问到百度：
# 注意指定 Host
curl -v -H 'Host: baidu.com' localhost:8080其他用法，比如为一个仅监听了 127.0.0.1 loopback 网卡的服务，允许通过外部网络访问（注意安全性）：
socat TCP-LISTEN:5432,fork,reuseaddr TCP:localhost:36587. 端口扫描
netcat 支持简单的端口扫描功能，如下示例扫描 192.168.1.2 从 8000 到 9000 的所有端口号：
# -w 指定连接超时时间（秒）
# -z 只扫描正在监听的 daemons，不向其发送任何数据
nc -vv -w3 -z 192.168.1.2 8000-9000socat 貌似不支持这项功能，估计是更建议使用专业的 nmap 吧。
其他
socat 还提供了丰富的 examples 与 tutorials，介绍了许多其他用法，包括：
- Building TUN based virtual networks with socat: 构造 TUN 虚拟网卡
- IP Multicasting with Socat: 支持 IP 包广播，将管道另一端设为一个 CIDR 网段
- etc…
详见官方文档：
