Коротко о Shadowsocks, или OpenVPN не нужен (в каждом доме)

В наши дни, когда всякие нехорошие элементы так и норовят влезть в ваш трафик и как-то там напакостить, стало модным шифрование трафика. Начинание это благое и полезное, вот только делают его зачастую избыточно. Если шифрование трафика до доверенного сервера, типа своего VPS, — ваша единственная цель, то OpenVPN для такой цели слишком наворочен. Его долго настраивать, легко обнаружить, а главное — есть подводные камни, не зная которых можно получить такую ситуацию, что VPN стоит, а трафик идёт в обход. Всё это потому, что OpenVPN задумывался больше как средство доступа к маленькой сети через Интернет, а не для доступа ко всему Интернету.

И вот тут шикарный подарок нам сделал братский народ Китая. C 2012 года они пилят бесплатный открытый проект Shadowsocks. Это пара из программ для сервера и клиента, работающих по следующему принципу: клиент изображает из себя сервер SOCKS5 прокси, получает входящие соединения, шифрует их, транслирует на сервер и там выпускает в интернет. То есть, принцип работы похож на SSH туннель, но имеет массу достоинств и пару недостатков по сравнению с ним.

Достоинства Shadowsocks

• Легкость настройки сервера: ниже я покажу, что стандартный конфиг — это всего 5 строчек, и не нужно возни с сертификатами. Ну правда, не банковскую сеть же делаем.
• Легкость настройки клиента. Клиенты есть под всё, не побоюсь громкого слова. Конфиг клиента — это те же 5 строчек.
• Клиенту для работы не нужны права админа. Мало того, его можно установить из pip. То есть любой программист сможет подключиться с работы.
• Легко настраивать доступ на уровне отдельных программ. В браузере, с помощью дополнений типа FoxyProxy/OmegaSwitchy так вообще — на уровне отдельных адресов по сложным правилам. При использовании VPN такого можно добиться только поднимая локальные прокси на каждом клиенте.
• В отличие от VPN, который на большинстве систем реализован через виртуальную сетевую карту, клиент Shadowsocks при обрыве связи никуда не девается. Так что ваш трафик не пойдёт сам по себе незащищённым путём. Кроме того, даже если упадёт само приложение Shadowsocks, программы не будут обращаться напрямую, если только не настроены это делать. При использовании VPN приходится реализовывать kill-switch, а они, особенно под Винду, ненадёжные и с побочными эффектами.
• По сравнению с SSH туннелем — большая пропускная способность, поддерживает тысячи клиентов с кучей соединений от каждого. SSH туннель под, например, торрентами, ощутимо грустит; кроме того, мелкие неровности сети заметно снижают его скорость. Shadowsocks-у пофиг.
• Гоняет меньше технической инфы по соединениям, что благоприятно для батарейки мобильных устройств.
• Есть экзотические версии серверов, написанные в виде библиотек для разных языков. То есть можно добавить сервер в свою программу для шифрования доступа своим клиентам.
• Графическая настройка клиентов. Можно сделать QR код, при сканировании которого клиенты мобильников и винды настраиваются сами. Один клиент под винду настроили, код сгенерировали, на 20 мобильников раскидали за минуту. Можно на сайт выложить, или на стенку повесить.

Недостатки Shadowsocks

• В отличие от OpenVPN, не проходил официального аудита. Так-то его просматривала куча народу, благо код открытый и маленький, но официально — нет.
• Не разделяет пользователей. Можно научить слушать на нескольких портах с разными паролями, но на одном порту — один пароль. Знание пароля не позволяет (в теории) слушать другого абонента того же порта.
• Не умеет пробрасывать порт в обратную сторону. То есть все как за NAT сидят. Придётся воспользоваться SSH туннелем, если можно.
• Клиент для Андроида держит аж два(!) неубираемых сообщения. Если их не скрыть, это очень мешает.
• Есть пара упёртых программ под Винду, которые не лезут в Shadowsocks, как их не настраивай. Увы, автор программы может написать открытие соединения так, чтобы игнорировать настройки прокси, и так иногда делают, когда проверяют лицензии на софт. Ниже напишу хитрый трюк, как эти программы распознать.
• Latency соединения выше, чем у OpenVPN. Не сильно, и гамать можно, но всё же.
• Не умеет сжимать трафик архиватором. В век HTTPS это не важно, а вот для, скажем, несжатых текстовых файлов и настоящих образов Убунты — разница есть.
• Документацию писали китайцы, на китайском английском, с кучей пропущенных пунктов и взаимных противоречий.

Настройка сервера Shadowsocks. Способ 1

Пишем конфиг. Вот пример полного рабочего конфига.

{
    "server":"111.222.333.444",
    "server_port":8390,
    "local_port":1080,
    "password":"buratino.ty.sam.sebe.vragg",
    "timeout":60,
    "method":"aes-256-cfb",
    "fast_open": true
}

Это конфиг одновременно для сервера и клиента. Имеем поочереди адрес и порт сервера(можно хоть 80-й); порт, с которого клиент будет принимать подключения(лучше не трогать); пароль открытым текстом; и время в секундах, после которого сервер закрывает ненужный канал. А о последних двух поподробнее.

Shadowsocks имеет на выбор кучу методов шифрования, однако практически применимы всего два. chacha20-ietf-poly1305, алгоритм за авторством Daniel J. Bernstein, разрабатываемый Гуглом для внутренних нужд. Хорош для устройств, не умеющих аппаратный AES, а это совсем дешёвые мобильники и прочие умные утюги; и для параноиков, боящихся закладок в процессоре. Всем остальным использовать aes-256-cfb. Впрочем, оба шифра надёжные и проверенные временем.

Настройка fast_open уменьшает latency соединения, но требует ядро не ниже 3.7. И даже там работает не всегда, в частности, не работает, если виртуалка ваша сделана OpenVZ. На Scaleway-ских ARMах тоже не завелось. В общем, включайте, если работает.

Теперь, когда конфиг готов, устанавливаем пакет. Тут надо уточнить, что существуют две версии. Просто shadowsocks — референс, написанный на питоне, а shadowsock-libev это то же самое, но переписанное на чистом Си для скорости. Вот его и ставим. В самых новых линуксах он есть в основной репе, а для более старых — смотрите тут.

Ну и запускаем: ss-server -c config.conf. Всё должно работать. Не забудьте файрволл и автозапуск. Ликбез по администрированию линукса я тут писать не буду, поэтому если что-то не заработало, переходите к методу 2.

Способ 2

Устанавливаем docker и docker-compose.

apt install docker docker-compose

Дальше, в файле, который должен обязательно называться docker-compose.yml, пишем конфиг такой:

version: '3'
services:
  shadowsocks:
    image: shadowsocks/shadowsocks-libev:latest   
    environment:
      - TZ=Europe/Moscow
      - PASSWORD=buratino.ty.sam.sebe.vragg
      - METHOD=aes-256-cfb
      - ARGS=--fast-open
    ports:
      - "8390:8390"
      - "8390:8390/udp"
    restart: unless-stopped

Обратите внимание на отступы, они важны. Если хочется, можно поднять сразу несколько серверов на разных портах, с разными паролями, для этого нужно просто продублировать весь блок shadowsocks: с разными именами. Когда конфиг готов, в той же папке запускаем

docker-compose up -d

и всё заведётся. Docker для вас даже сам, без спроса, дырочку в файрволле для каждого порта просверлит, зараза такая.

Конфигурация клиентов

Тут всё проще. Идём на сайт, качаем нужный клиент, настраиваем в интерфейсе. Для линуксоидов, естественно, есть консольный демон, кушающий конфиг из метода 1.

После настройки клиента у вас в системе на порту 1080 будет сидеть SOCKS5 прокси, по умолчанию недоступный извне. Но можно открыть, если вы в дружественной локалке. Важно понимать, что сами по себе программы туда не ломанутся. Нужно настроить системную проксю (если хотите, чтобы все программы шли через Socks) или каждую программу в отдельности, а лучше и то, и то — не повредит. На Windows 10 в панели управления есть пункт Network&Internet → Proxy. Там нужно вписать адрес прокси 127.0.0.1, порт как настроили (1080) и игнорировать для: локальной сети (обычно 192.168.0.1/24, хотя смотрите сами) и, для самого айпишника сервера. Если кто использует Linux Subsystem, то на неё эта конфигурация не распространяется, там надо объявлять переменную socks5_proxy. Полноценные линуксы обычно имеют в панели управления аналогичные настройки. Для браузеров рекомендую дополнения типа FoxyProxy (FF) и SwitchyOmega (Хром) для детальной настройки, к какому сайту ходить через прокси, а какому напрямую. В частности, прямой доступ надо настроить к ресурсам своего провайдера, и, возможно, к своему банку. Рекомендую так-же не удивлять Мосэнергосбыт счетами из-за границы — они там и так пугливые какие-то. Paypal, как ни странно, до лампочки. Не забудьте поставить галочку «DNS через proxy» или убедиться, что оно по умолчанию так.

Проверка работы

На этом этапе всё должно работать. Нужно сделать 2 теста. Сначала браузером, желательно примитивным «изкоробочным», а не основным, пройти на https://duckduckgo.com/ и вбить в поиск my ip. Адрес должен быть серверный. Затем, в настройках клиента, вписать неправильный пароль, и убедиться, что все программы перестали работать. Это проверка на то, что ни одна программа не лезет в обход прокси.

Дополнения

Расскажу о некоторых дополнениях к Shadowsocks, но не буду углубляться в их настройку. Спрашивайте, если что.

Polipo. Некоторые древние или уп[ёр/оро]тые программы не умеют SOCKS5, зато умеют HTTP_PROXY. В частности, официальный клиент Twitter для Андроид до сих пор не умеет использовать Shadowsocks если тот установлен не на мобильнике, а, скажем, на роутере. На этот случай можно установить http_proxy сервер Polipo, и в настройках его указать редирект на Shadowsocks. Все http proxy программы заброшены ввиду малой нужности, но Polipo пока работает без проблем.

Obfs-proxy. Позволяет завернуть трафик Shadowsocks в чистый, непримечательный SSL и так пустить на порт 443. Это если у кого уже белые списки протоколов.

KCPTUN. Протокол KCP — это надстройка над UDP для работы в совсем уж убогих сетях с большими потерями, типа сотового модема на грани приёма или тропосферной радиорелейной связи. Использование KCP позволит общаться чуть быстрее чистого UDP, а Shadowsocks — очень удобный способ завернуть свой трафик в KCP.

Fail2ban неплохо бы настроить ещё, чтобы отбивать попытки DDOSа на сервер. Но если вы не обижаете школьников, то кто вас будет DDOSить? Ставьте пароль подлиннее, благо его даже один раз в мобильники вбивать не придётся, и не парьтесь. Мой реальный пароль — 40 случайных символов.

Всё!