本项目作为计网课程的大作业，目的是用Java语言实现frp(Fast Reverse Proxy)即快速反向代理，用于内网穿透服务。
由于是课程大作业，而且我也是第一次了解到内网穿透的原理和实践，故本文档会写的比较啰嗦，记录很多我学习到的东西。 实现的过程中参考了一些github上的源码实现，与deepseek-V3、deepseek-R1、doubao-1.6进行了多轮对话。
frp官方实现：https://github.com/fatedier/frp
本项目使用maven构建。
frp本质是反向代理工具，通过公网服务端-frps和内网客户端frpc配合，将内网服务暴露到公网，核心功能包括：
- TCP/UDP端口映射：将公网端口请求转发到内网服务；
- HTTP/HTTPS代理：基于域名路由到内网不同HTTP服务；
- 控制连接：客户端与服务端建立长连接，传递代理配置和控制指令；
- 数据转发：公网请求通过服务端转发到客户端，再到内网服务。
- 采用经典的C/S架构：进行公网中转的服务端和内网代理的客户端
- 网络框架：使用Netty(高性能异步NIO框架)，处理高并发连接和数据转发，比Java原生NIO易用，内置编解码器与连接管理；
- 协议设置：自定义二进制协议(参考frp官方协议)，用于控制指令(入注册代理、心跳)和数据转发；
- 配置解析：支持JSON/INI配置文件(Jackson解析JSON，ini4j解析INI)；
- 日志：SLF4J+Logback日志；
┌───────────────┐ ┌─────────────────────────────────────────┐ ┌─────────────────────────┐
│ │ │ 服务端 (公网服务器) │ │ 客户端 (内网设备) │
│ │ │ │ │ │
│ 公网用户 │ │ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ │ │ ┌─────────────────┐ │
│ (浏览器/App) │◄────────┼─►│ 远程端口监听 │◄────►│ 远程代理处理器 │ │ │ │ │ │
│ │ │ │ (如: 8081) │ │ (数据转发) │ │ │ │ │ │
└───────────────┘ │ └─────────────┘ └───────┬─────┘ │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │
│ ┌─────────────┐ ┌───────▼─────┐ │ │ │ 控制连接管理 │ │
│ │ 控制端口监听 │◄────►│ 控制连接处理器 │◄──┼─────────┼─►│ (ClientControl) │ │
│ │ (7000) │ │ (注册/心跳) │ │ │ │ │ │
│ └─────────────┘ └───────┬─────┘ │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │
│ ┌─────────────┐ ┌───────▼─────┐ │ │ └────────┬────────┘ │
│ │ │ │ │ │ │ │ │
│ │ 代理管理器 │◄────►│ 连接状态管理 │ │ │ ┌────────▼────────┐ │
│ │ (ProxyManager) │ (心跳/超时) │ │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │ 内网代理处理 │ │
│ └─────────────┘ └─────────────┘ │ │ │ (LocalProxy) │ │
│ │ │ │ │ │
└─────────────────────────────────────────┘ │ └────────┬────────┘ │
│ │ │
│ ┌────────▼────────┐ │
│ │ │ │
│ │ 内网服务 │ │
│ │ (如: Nginx) │ │
│ │ │ │
│ └─────────────────┘ │
│ │
└─────────────────────────┘
项目根目录
frp-java/ # 项目根目录
├── pom.xml # 父POM，声明公共依赖（如Netty、Jackson）
├── frp-common/ # 公共模块（客户端/服务端共用代码）
├── frp-server/ # 服务端模块（frps，公网中转节点）
└── frp-client/ # 客户端模块（frpc，内网代理节点）
frp-common/
├── pom.xml # 公共模块依赖（如Jackson、Netty）
└── src/main/java/com/example/frp/common/
├── protocol/ # 协议定义（帧类型、控制指令、实体类）
│ ├── FrameType.java # 帧类型枚举（CONTROL/DATA）
│ ├── FrpFrame.java # 协议帧实体类（封装帧信息）
│ ├── ControlType.java # 控制指令枚举（REGISTER/HEARTBEAT等）
│ ├── RegisterRequest.java # 注册请求实体类（客户端→服务端）
│ └── RegisterResponse.java # 注册响应实体类（服务端→客户端）
│
├── codec/ # 编解码器（Netty编解码逻辑）
│ ├── FrpFrameDecoder.java # 帧解码器（字节流→FrpFrame对象）
│ ├── FrpFrameEncoder.java # 帧编码器（FrpFrame对象→字节流）
│ └── ControlFrameCodec.java # 控制帧JSON编解码器（对象→JSON字节数组）
│
└── util/ # 通用工具类
├── Constants.java # 常量定义（如默认端口、心跳间隔）
└── LogUtils.java # 日志工具类（简化日志调用）
frpc 内网代理节点
frp-client/
├── pom.xml # 客户端依赖（引入frp-common、Netty等）
├── src/main/java/com/example/frp/client/
│ ├── boot/ # 客户端启动入口
│ │ └── FrpClient.java # 客户端启动类（连接服务端、加载代理配置）
│ │
│ ├── config/ # 客户端配置（代理规则、服务端地址等）
│ │ ├── ClientConfig.java # 客户端配置实体类（服务端地址、代理列表）
│ │ ├── ProxyConfig.java # 单个代理配置（localIp、localPort、remotePort等）
│ │ └── ConfigLoader.java # 配置加载器（从文件读取代理规则）
│ │
│ └── handler/ # 网络事件处理器（Netty Handler）
│ ├── ClientControlHandler.java # 控制连接处理器（注册/心跳/断线重连）
│ └── LocalProxyHandler.java # 内网代理处理器（转发请求到内网服务）
│
└── src/main/resources/ # 客户端配置文件
└── frpc.properties # 客户端配置（示例：服务端地址、代理规则列表）
frps 公网中转节点
frp-server/
├── pom.xml # 服务端依赖（引入frp-common、Netty等）
├── src/main/java/com/example/frp/server/
│ ├── boot/ # 服务端启动入口
│ │ └── FrpServer.java # 服务端启动类（初始化Netty、绑定端口）
│ │
│ ├── config/ # 服务端配置（端口、Token等）
│ │ ├── ServerConfig.java # 配置实体类（控制端口、认证Token等）
│ │ └── ConfigLoader.java # 配置加载器（从文件/命令行读取配置）
│ │
│ ├── handler/ # 网络事件处理器（Netty Handler）
│ │ ├── ServerControlHandler.java # 控制连接处理器（注册/心跳/注销）
│ │ └── RemoteProxyHandler.java # 远程代理处理器（公网请求转发）
│ │
│ └── manager/ # 代理管理（维护代理生命周期和映射关系）
│ ├── ProxyManager.java # 代理管理器（创建/销毁代理、端口映射）
│ ├── Proxy.java # 代理实体类（存储代理配置和状态）
│ └── ProxyStatus.java # 代理状态枚举（INIT/ACTIVE/INACTIVE）
│
└── src/main/resources/ # 服务端配置文件
└── frps.properties # 服务端配置（示例：控制端口7000、Token=abc123）
协议的最小单位为帧(FrpFrame)，所有数据(包括控制指令和业务数据)均通过帧传输。帧结构基于“长度前缀+类型+内容”，具体格式：
┌──────────────┬──────────┬──────────┬──────────────┬────────────────┬─────────────────┐
│ 长度字段 │ 帧类型 │ 保留字段 │ proxyId长度 │ proxyId内容 │ 有效载荷（payload） │
│ 4字节（int） │ 1字节 │ 1字节 │ 1字节（无符号）│ N字节（UTF-8） │ M字节 │
└──────────────┴──────────┴──────────┴──────────────┴────────────────┴─────────────────┘
字段解释：
- 长度字段：除自身外整个帧的总字节数，即3+M+N；
- 帧类型：区分是控制帧还是数据帧，取值来自FrameType枚举
- 保留字段：预留未来扩展(如新增加密标识、压缩标识等)
- proxyId长度：表明proxyId内容长度，最大值255
- proxyId：代理的唯一标识，由客户端在注册时指定，服务端全局唯一，标识当前帧属于哪个代理规则；
- 有效载荷：帧的实际数据内容，格式与帧类型相关
- 控制帧CONTROL：payLoad为JSON数组，存储控制指令对象，如注册请求RegisterRequest、心跳请求HeartbeatRequest；
- 数据帧DATA：payload为原始字节数组，存储公网用户请求或内网服务响应(如HTTP请求报文、MySQL协议数据)