natpass

NAT内网穿透工具

实现原理

基于tls链接，protobuf进行数据传输，下面举例在办公网络穿透到家庭网络， 并通过rdp进行连接家庭网络下的某台windows设备

server端配置(10.0.1.1)：

listen: 6154       # 监听端口号
secret: 0123456789 # 预共享密钥
log:
  dir: /opt/natpass/logs # 路径
  size: 50M   # 单个文件大小
  rotate: 7   # 保留数量
tls:
  key: /dir/to/tls/key/file # tls密钥
  crt: /dir/to/tls/crt/file # tls证书

家庭网络client配置(192.168.1.100)：

id: home              # 客户端ID
server: 10.0.1.1:6154 # 服务器地址
secret: 0123456789    # 预共享密钥，必须与server端相同，否则握手失败
log:
  dir: /opt/natpass/logs # 路径
  size: 50M   # 单个文件大小
  rotate: 7   # 保留数量

办公网络client配置(172.16.1.100)：

id: work              # 客户端ID
server: 10.0.1.1:6154 # 服务器地址
secret: 0123456789    # 预共享密钥，必须与server端相同，否则握手失败
log:
  dir: /opt/natpass/logs # 路径
  size: 50M   # 单个文件大小
  rotate: 7   # 保留数量
tunnel:                         # 远端tunnel列表可为空
  - name: rdp                   # 链路名称
    target: home                # 目标客户端ID
    type: tcp                   # 连接类型tcp或udp
    local_addr: 0.0.0.0         # 本地监听地址
    local_port: 3389            # 本地监听端口号
    remote_addr: 192.168.1.101  # 目标客户端连接地址
    remote_port: 3389           # 目标客户端连接端口号

工作流程如下：

1. 办公网络与家庭网络中的np-cli创建tls连接到np-svr
2. np-cli服务发送握手包，并将配置文件中的secret字段进行md5哈希
3. np-svr等待握手报文，若等待超时则为非法链接，直接断开
4. 办公网络客户机创建新连接到172.16.1.100的3389端口
5. 172.16.1.100上的np-cli接收到新请求后创建新的link并生成链接id
6. 172.16.1.100上的np-cli发送connect_request消息，告知连接类型和链接目标地址和端口
7. np-svr转发connect_request消息至192.168.1.100上的np-cli
8. 192.168.1.100上的np-cli接收到connect_request消息，根据请求信息创建链接到目标地址和端口
9. 192.168.1.100上的np-cli根据链接创建结果返回connect_response消息
10. np-svr转发connect_response消息至172.16.1.100上的np-cli
11. 172.168.1.100上的np-cli接收到connect_response消息后根据是否成功来决定是否需要断开rdp客户端链接
12. 链路打通，两端各自发送data消息到对应链路

链接配置

link:
  connections: 3    # 与server的连接数
  read_timeout: 1s  # 读取数据包超时时间
  write_timeout: 1s # 发送数据包超时时间

1. 只有client端可配置connections，client与server总是保持connections个链接
2. read_timeout和write_timeout为数据读写超时时间

• 建议在server端设置较长的超时时间
• 建议在client端设置较短的超时时间

隧道配置

所有隧道均为正向隧道，由连接发起方进行配置

tcp隧道

tcp隧道用于反向代理远程的任意服务，如rdp、ssh、http等

- name: rdp               # 链路名称
  target: that            # 目标客户端ID
  type: tcp               # 连接类型tcp或udp
  local_addr: 0.0.0.0     # 本地监听地址
  local_port: 3389        # 本地监听端口号
  remote_addr: 127.0.0.1  # 目标客户端连接地址
  remote_port: 3389       # 目标客户端连接端口号

1. name: 该隧道名称，必须全局唯一
2. target: 对端客户端ID
3. type: tcp
4. local_addr: 本地监听地址，如只允许局域网访问可绑定在局域网IP地址上
5. local_port: 本地监听端口号
6. remote_addr: 目标客户端连接地址，该地址为127.0.0.1时表示连接本机服务，也可连接局域网或广域网上的其他地址
7. remote_port: 目标客户端连接端口号

shell隧道

shell隧道用于创建一个网页端的命令行操作页面

- name: shell             # 链路名称
  target: that            # 目标客户端ID
  type: shell             # web shell
  local_addr: 0.0.0.0     # 本地监听地址
  local_port: 8080        # 本地监听端口号
  #exec: /bin/bash        # 运行命令
                          # windows默认powershell或cmd
                          # 其他系统bash或sh
  env:                    # 环境变量设置
    - TERM=xterm

1. name: 该隧道名称，必须全局唯一
2. target: 对端客户端ID
3. type: shell
4. local_addr: 本地监听地址，如只允许局域网访问可绑定在局域网IP地址上
5. local_port: 本地监听端口号
6. exec: 连接建立成功后的启动命令
   • 指定该参数：直接使用设定的命令运行
   • linux系统：优先查找bash命令，若没有则查找sh命令，否则报错
   • windows系统：优先查找powershell命令，若没有则查找cmd命令，否则报错
7. env: 进程启动时的环境变量设置

连接成功后即可使用浏览器访问local_port所对应的端口来创建shell隧道

linux命令行效果

windows命令行效果

部署

1. 下载并解压到任意目录

2. 修改配置文件

3. 注册服务（windows系统需要管理员权限）

    sudo ./np-svr -conf <配置文件路径> -action install [-user <用户名>]
    或
    sudo ./np-cli -conf <配置文件路径> -action install [-user <用户名>]
   

4. linux系统

    sudo systemctl enable np-svr
    sudo systemctl start np-svr
    或
    sudo systemctl enable np-cli
    sudo systemctl start np-cli
   

5. windows系统

    打开服务管理面板：service.msc
    找到np-svr或np-cli服务
    右键启动即可
   

iperf3压测对比

使用相同参数，iperf3压测1分钟

# natpass10路复用，读写均为1s超时
[ ID] Interval           Transfer     Bitrate         Retr
[  5]   0.00-60.00  sec  70.0 MBytes  9.79 Mbits/sec   22             sender
[  5]   0.00-60.02  sec  57.9 MBytes  8.10 Mbits/sec                  receiver

# frp10路复用stcp，tls
[ ID] Interval           Transfer     Bitrate         Retr
[  5]   0.00-60.00  sec  66.2 MBytes  9.26 Mbits/sec   31             sender
[  5]   0.00-60.10  sec  57.7 MBytes  8.05 Mbits/sec                  receiver

TODO

1. 支持include的yaml配置文件
2. 通用的connect、connect_response、disconnect消息
3. 所有隧道的portal页面
4. web远程桌面
5. 流量监控统计页面，server还是client?