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TCP/IP 瑞士军刀 - netcat (篇一)

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欢迎转载，但请在开头或结尾注明原文出处【blog.chaosjohn.com】

前言

本来打算写 端口转发(篇三) - netcat

但是中途发现 netcat 水很深，原因听我细细说来

netcat 被成为 TCP/IP 的瑞士军刀，得益于它虽体积小（几十KB）却在网络下无比强大，在各种场景下都有它发挥的余地，以至于在各大 Linux 发行版 中都默认安装。

原版的 netcat 第一版在 1995年10月28日 被发布，且最后一个版本 1.10 发布于 1996年3月，被称之为 tranditional netcat。

随后，为了兼容 POSIX，推出了不同实现的版本，最有名的为 OpenBSD netcat 和 GNU netcat：

  • OpenBSD 版本的支持 IPv6 和 TLS
  • GNU 版本的支持 -e 参数，可以在建立连接后执行命令

很有意思的是：

  • 大部分的 Linux 发行版，以及 macOS / FreeBSD，预装的都是 OpenBSD netcat，如果要使用 GNU 版的，得自行从包管理器安装。
  • Windows 上只有 GNU netcat

水很深 的原因就在于，如果只用 netcat 进行端口转发，必须用到 GNU 版本的 -e 参数，所以就临时更改一下本文题材，讲解一下 netcat 的使用以及案例，且主要针对 OpenBSD netcat。

使用

  • 我们先调用 nc -h 来看一下：
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    $ nc -h
    OpenBSD netcat (Debian patchlevel 1)
    usage: nc [-46CDdFhklNnrStUuvZz] [-I length] [-i interval] [-M ttl]
    	  [-m minttl] [-O length] [-P proxy_username] [-p source_port]
    	  [-q seconds] [-s sourceaddr] [-T keyword] [-V rtable] [-W recvlimit]
    	  [-w timeout] [-X proxy_protocol] [-x proxy_address[:port]]
    	  [destination] [port]
    	Command Summary:
    		-4		Use IPv4
    		-6		Use IPv6
    		-b		Allow broadcast
    		-C		Send CRLF as line-ending
    		-D		Enable the debug socket option
    		-d		Detach from stdin
    		-F		Pass socket fd
    		-h		This help text
    		-I length	TCP receive buffer length
    		-i interval	Delay interval for lines sent, ports scanned
    		-k		Keep inbound sockets open for multiple connects
    		-l		Listen mode, for inbound connects
    		-M ttl		Outgoing TTL / Hop Limit
    		-m minttl	Minimum incoming TTL / Hop Limit
    		-N		Shutdown the network socket after EOF on stdin
    		-n		Suppress name/port resolutions
    		-O length	TCP send buffer length
    		-P proxyuser	Username for proxy authentication
    		-p port		Specify local port for remote connects
    		-q secs		quit after EOF on stdin and delay of secs
    		-r		Randomize remote ports
    		-S		Enable the TCP MD5 signature option
    		-s sourceaddr	Local source address
    		-T keyword	TOS value
    		-t		Answer TELNET negotiation
    		-U		Use UNIX domain socket
    		-u		UDP mode
    		-V rtable	Specify alternate routing table
    		-v		Verbose
    		-W recvlimit	Terminate after receiving a number of packets
    		-w timeout	Timeout for connects and final net reads
    		-X proto	Proxy protocol: "4", "5" (SOCKS) or "connect"
    		-x addr[:port]	Specify proxy address and port
    		-Z		DCCP mode
    		-z		Zero-I/O mode [used for scanning]
    	Port numbers can be individual or ranges: lo-hi [inclusive]

我们挑几个常用的参数解释一下：

  • -4 允许 IPv4（默认允许）
  • -6 允许 IPv6
  • -k keep-alive，上一个socket结束后仍可以重新建立socket再次被连接
  • -p 本地端口
  • -l 监听模式，在 OpenBSD 版下可省略 -p，即 “-l 8080“ 等同于 GNU 版的 “-l -p 8080“
  • -q 在接收到 EOF 后等待预设的秒数，然后断开连接
  • -U 使用 Unix Socket
  • -u 使用 UDP 模式
  • -v 输出详细信息（GNU 版有 -vv 模式，可输出更详细的信息）
  • -w 预设连接超时时间
  • -z 表示不发送数据

案例

大部分的案例，笔者都录制了终端的 GIF 动图：

  • tmux 会话左侧为本地 macOS，IP为 192.168.1.100
  • tmux 会话右侧为远端 Linux，IP为 192.168.1.39

一次性聊天室

  • 远端执行 nc -l 1234 -4 -6
  • 开启 -4 和 -6 参数，既监听 IPv4 又监听 IPv6（可省略 -4）
  • 连接成功后，两边均可键入字符，然后按下回车键发送给对方
  • 本地使用 CTRL-D 关闭连接，因默认为 TCP 模式，远端也会默认退出

一次性聊天室

伪常驻 聊天室

  • 远端执行 while true; do nc -l 1234; done，使得连接一旦结束，远端会再次发起监听

伪常驻聊天室

UDP 聊天室

  • 远端执行 nc -l 1234 -u，本地也需要加 -u 参数才能连接
  • 与 TCP连接 有开始有结束不同，UDP 模式并没有 关闭连接 之说，所以 CTRL-D 无效，只能在两端分别用 CTRL-C 结束进程
  • 默认情况下，远端处理完一次连接后，并不会再次监听新的请求，所以加上 -k 参数，可以维活处理多次连接

UDP 聊天室

发起 HTTP 请求（交互式）

  • 远端执行 python3 -m simple.http 9876，在 9876 端口开启一个文件 Web 服务器
  • 本地执行 nc 192.168.1.39 9876，连接上远端的 Web 服务器
  • 交互式的输入 GET / 或者 GET / HTTP/1.0 后，连按两下 回车键，即可发送 HTTP 请求，并收到远端的请求响应

发起 HTTP 请求（交互式）

发起 HTTP 请求（命令式）

  • 本地执行 echo -n "GET / HTTP/1.0\r\n\r\n" | nc 192.168.1.39 9876（注：GET / HTTP/1.0\r\n\r\n 可缩写为 GET /\r\n\r\n）
  • 上则案例中的 “连按两下 回车键“，就是模拟的 “连续两个 \r\n“

发起 HTTP 请求（命令式）

文件传输（简单）

  • 远端先执行 nc -l 1234 > received_file，开启监听，如果建立连接且有字节流入，就会输出到文件 received_file
  • 本地再执行 nc 192.168.1.39 1234 < iTerm2.zip，将文件 iTerm2.zip 传输过去
  • 用 file 和 ls -al 命令查看一下两边文件是否一致

文件传输（简单）

文件传输（使用 tar 归档传输多文件）

  • 远端先执行 tar cvf - text1.txt text2.txt | nc -l 1234 -q 1，先使用 tar 归档多个文件，并使用管道流向 netcat 并开启监听
  • 本地再执行 nc 192.168.1.39 1234 | tar xvf -，建立连接后读入字节流，由管道流向 tar 后解压出原多文件
  • -q 1 表示传输完毕后，等待1s后退出，如果是 -q 0 则可用 -N 来代替

文件传输（使用 tar 归档传输多文件）

socket通信

  • 本地先执行 nc -lU /tmp/socket，使用 -U 参数使用并创建套接字文件
  • 本地新终端 echo "hhh" | nc -U /tmp/socket，将字符串 “hhh” 写入套接字文件，则在原终端会从套接字文件中读出 “hhh” 字符串

socket通信

网络测速（配合 dd 使用）

  • 远端先执行 nc -vl 1234 > /dev/null，表示读入的字节流直接写入 /dev/null 文件，这么做的目的是排除真正文件读写的磁盘速度上限干扰
  • 本地再执行 dd if=/dev/zero bs=1024 count=102400 | nc -vn 192.168.1.39 1234，从 /dev/zero 中不断生成字节流，每个区块1024个字节，以供102400个区块，总计 100MB，最后 dd 报告得出，网络速率为 7630165 KB/s，即 7.6 MB/s（测试速度慢是因为远端 Linux 是树莓派，通过 2.4GHz Wi-Fi 接入局域网）

网络测速（配合 dd 使用）

服务端口诊断

案例背景：公司的 Elastic Search 服务器集群部署在阿里云，其 9200/9300 端口的防火墙直接采用阿里云的安全组配置，内网IP和公司所在的公网IP才可以访问。

本地开发环境如果发现 Elastic Search 连接报错，我们会采用 telnet es.example.com 9200 来作第一步诊断：

  • 如果 telnet 能连接成功，则表示本地开发环境出了问题
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    Trying 120.27.216.xxx...
    Connected to es.example.com.
    Escape character is '^]'.
  • 如果 telnet 无法连接，则表示可能因为公司IP变化后无法命中阿里云安全组白名单所致
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    Trying 120.27.216.xxx...
    telnet: Unable to connect to remote host: Connection refused

其实可以不用 telnet，而且 telnet 在 macOS 环境中并没有预装，我们可以改用 nc -vz es.example.com 9200 来替代

  • 端口能访问
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    Connection to es0.example.com (120.27.216.xxx) 9200 port [tcp/wap-wsp] succeeded!
  • 端口无法访问
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    nc: connect to es0.example.com (120.27.216.xxx) port 9200 (tcp) failed: Connection refused

写在最后

本文演示了一些 OpenBSD netcat 的案例，其实用管道配合其他工具，还能出很多很多的案例，但是吸收了上面的几个案例之后，通过举一反三，相信读者也能深谙 netcat 的强大。

后面笔者会以 GNU netcat 为重点写个 篇二，因其存在 -e 参数，所以其部分内容单独拎出来也可以作为 端口转发(篇三) - GNU netcat

最后，如果该文对读者有些许帮助，考虑下给点捐助鼓励一下呗😊

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