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http/https代理服务器

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ZX-Jump Http/Https代理服务器 用于穿越长城

  • 之前想安装个chrome插件,结果蓝灯崩了,而github上许多的翻墙软件也被封了.还有的软件下载界面全是**的宣言,
    不太信得过.于是去vultr买了服务器,装了shadowsocks,但用起来不顺手,就想着自己写一个代理服务器.

注意点

  • ctx.writeAndFlush() 和 ctx.channel().writeAndFlush()的区别,前者会直接从当前handler发送消息,后者还会经过后续的handler.
  • netty的每次创建出一个连接channel的时候都会调用在之前定义的通道初始化器初始化该channel.

Bug

  • 放在服务器上后,稍微访问几个网页,就全部报 : java.io.IOException: Connection reset by peer

思路

  • 简单说下浏览器的处理流程

      假设我们访问http://www.baidu.com,浏览器会自动帮我们创建出一个http请求报文,大致如下
      GET /  HTTP/1.1     # 请求行: 请求方法 请求路径 请求协议版本,  下一行开始是请求头
      Host: www.baidu.com
      User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/63.0.3239.132 Safari/537.36
      Connection: keep-alive
      content-length: 0
      
      通过请求头的host得知访问的域名是www.baidu.com,通过DNS解析出ip,向该IP的80端口发送这段报文.
      此时,假设该百度ip对应的服务器上部署的是Tomcat容器,那么,Tomcat会自动解析该字符串,将其组装为HttpServletRequest.然后响应Response
      浏览器收到响应后,解析响应内容,然后进行后续操作(将html解析为页面,继续请求其中的css/js等,然后运行js等操作)
    
  • 代理服务器的简单实现

      1. 代理服务器:创建Socket服务端,监听消息.
      2. 本地配置Internet选项的Http代理,将自己电脑(浏览器)的所有请求转发到代理服务器.
      3. 代理服务器获取到本机发送的请求报文后,转发给目标主机(也就请求行中的主机信息,例如百度)
      4. 目标主机响应信息给代理服务器后,地理服务器将响应发送回自己的电脑(浏览器)即可.
    
  • 如上只适用于普通的Http请求,但如果是Https,大致流程如下(参考:https://zhuanlan.zhihu.com/p/28767664):

    1. 浏览器发送Http Connect连接请求

    CONNECT baidu.com:443 HTTP/1.1

    1. 代理服务器收到请求后,同样解析出 目标主机 和 端口(443),然后与目标主机建立TCP连接,并先响应给浏览器如下报文

    HTTP/1.1 200 Connection Established

    1. 建立完连接后,浏览器继续发送后续的请求内容,我们需要将其转发给目标主机,然后目标主机也会发送回响应,我们同样将其发送回浏览器.
    2. 如上发送/响应可能会进行多次,并且内容都是经过加密的.
  • 总结

      对于普通Http请求,我们要做的只是转发请求到目标主机,并且中间可以任意获取/篡改请求或响应内容.
      而对于Https请求,我们需要事先建立和目标主机的连接,然后告诉浏览器连接建立成功,然后让双方任意发送消息.
      如此,也可以得出,Http想比于Https,安全性实在太弱.
    

大致流程

  • 使用SpringBoot搭建.

  • 使用Netty作为服务端.然后设置好internet中的代理为127.0.0.1:port(注意,需要禁用其中的自动脚本,因为它的优先级比普通代理高)

  • 于是,在读取事件中,获取到浏览器的请求报文,例如:

    • Http
        GET http://csdnimg.cn/public/favicon.ico HTTP/1.1
        Host: csdnimg.cn
        Proxy-Connection: keep-alive
        Pragma: no-cache
        Cache-Control: no-cache
        User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/63.0.3239.132 Safari/537.36
        Accept: image/webp,image/apng,image/*,*/*;q=0.8
        Referer: http://blog.csdn.net/zuoxiaolong8810/article/details/65441709
        Accept-Encoding: gzip, deflate
        Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9
        content-length: 0
      
        第一行为请求行,包括了http的请求方式,请求的主机和请求的http协议版本.
        后面都是请求头,包括了Cookies等信息(如果有的话).最后的content-length: 0,是因为GET请求没有请求体.
      
    • Https
        CONNECT webim.tim.qq.com:443 HTTP/1.1
        Host: webim.tim.qq.com:443
        Proxy-Connection: keep-alive
        User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/62.0.3202.94 Safari/537.36
        
        对于HTTPS来说,第一次的请求都是CONNECT(连接请求).请求头的信息通常也就这么3个主要的.
      
    • 代理和非代理报文区别
        可以发现,在使用ip代理后,请求报文有如下变化:
            1. 浏览器会自动在请求行上添加要请求的完整路径.(例如, GET /public/favicon.ico HTTP/1.1 变为了 GET http://csdnimg.cn/public/favicon.ico HTTP/1.1)
                这个设计是因为在早期Http设计中,没有http代理时,目标服务器收到请求后,假设请求行中的uri为/a/b.
                那么目标服务器可以很清楚的知道它要访问的是自己的/a/b路径.
                而使用代理后,并不知道 目标服务器的完整地址,所以需要携带目标服务器的完整路径.
                后来,为了解决虚拟主机的问题,几乎所有的浏览器都会在请求头中携带host属性,也就解决了这个问题.
            2. 请求头中的Connection属性变为Proxy-Connection
                (Http1.1中,默认keep-alive,除非显式指定Connection: close)
                因为老旧代理(Http1.0)不认识Connection属性,会将其作为无关属性直接转发给目标服务器.
                但目标服务器会根据其要求(Connection: keep-alive),保持长连接,而代理则不会保持这个连接.
                客户端收到代理转发回去的响应后(浏览器也会根据其要求),保持长连接,但此时代理已经关闭了这个连接.
                为了解决这个问题,就出现了Proxy-Connection,
                    如果代理是Http1.1,那么,可将其自动重写为Connection.再发送给目标服务器.
                    如果代理是1.0,那么,服务器会收到Proxy-Connection,就发现它是代理,因为它没有自动将其转为Connection.就会在响应中添加Connection:close即可.
      
  • 测试:接收请求后,不将其转发给目标主机,直接返回自定义的响应报文

    • 伪代码(Http规定头信息必须有\r\n\r\n,一旦读取到\r\n\r\n,就会将往后的部分识别为请求主体,例如下面的html和响应头空了一行,也就是\r\n\r\n)
      //拼接出自定义响应报文
      StringBuilder sb = new StringBuilder();
      sb.append("HTTP/1.1 200 OK\r\n")
              .append("Content-Type: text/html; charset=UTF-8\r\n\r\n")
              .append("<html>" +
                      "<head></head>" +
                      "<body>" +
                      "<h1>测试响应</h1>" +
                      "</body>" +
                      "</html>");
      //将自定义响应报文发送回浏览器                
      sendResponse(sb.toString().getBytes("UTF-8"));
    
    • 响应报文
      HTTP/1.1 200 OK
      Content-Type: text/html; charset=UTF-8
      
      <html><head></head><body><h1>测试响应</h1></body></html>
      
      
      第一行为响应行,然后是响应头,然后是响应主体
    
    • 此时,浏览器访问Http网页时,将会在页面上显示 测试响应

开始编码

  • Netty服务端启动类,启动Socket监听对应端口
/**
 * author:ZhengXing
 * datetime:2018-01-21 13:56
 * 代理服务器
 */
@Component
@Slf4j
public class ProxyServer {
    //静态参数-netty处理器的名字,用于在https请求时,剔除channel中绑定的编解码相关处理类,因为https请求无法解析其加密的数据
    public static final String NAME_HTTP_CODE_HANDLER = "httpCode";
    public static final String NAME_HTTP_AGGREGATOR_HANDLER = "httpAggregator";
    public static final String NAME_PROXY_SERVER_HANDLER = "proxyServerHandler";

    /**
     * 代理服务器处理类  主要逻辑都在这个类
     * 继承 {@link io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter}
     * 处理输入事件,例如 收到消息/通道激活/通道绑定等
     */
    private final ProxyServerHandler proxyServerHandler;
    /**
     * 继承{@link io.netty.channel.ChannelOutboundHandlerAdapter}
     * 处理输出事件,例如写入事件 , 处理该代理服务器向 客户端发送回去的 报文等
     */
    private final ProxyServerOutboundHandler proxyServerOutboundHandler;
    private final ProxyConfig proxyConfig;
    @Autowired
    public ProxyServer(ProxyServerHandler proxyServerHandler, ProxyServerOutboundHandler proxyServerOutboundHandler, ProxyConfig proxyConfig) {
        this.proxyServerHandler = proxyServerHandler;
        this.proxyServerOutboundHandler = proxyServerOutboundHandler;
        this.proxyConfig = proxyConfig;
    }

    /**
     * 启动Netty server,监听指定端口的TCP连接.
     * 此处监听客户端向我们发送的http报文
     */
    @SneakyThrows
    public void start() {

        //1 用于接收Client的连接 的线程组
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(8);
        //2 用于实际业务操作的线程组
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup(40);
        //3 创建一个辅助类Bootstrap(引导程序),对server进行配置
        ServerBootstrap serverBootStrap = new ServerBootstrap();
        //4 将两个线程组加入 bootstrap
        serverBootStrap.group(bossGroup, workerGroup)
                //指定使用这种类型的通道
                .channel(NioServerSocketChannel.class)
                //使用 childHandler 绑定具体的事件处理器
                .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                    @Override
                    protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
                        //设置字符串形式的解码  这样serverHandler中获取到的msg可以直接(String)msg转为string
                        socketChannel.pipeline()
                                //心跳检测:超过xs未触发触发读取事件,则触发userEventTriggered()事件
//                                .addLast("idleState handler",new IdleStateHandler(0,0,2, TimeUnit.SECONDS))

                                //组合了http请求解码器和http响应编码器的一个类,可自定义各种最大长度
                                .addLast(NAME_HTTP_CODE_HANDLER, new HttpServerCodec())
                                //消息聚合器,注意,需要添加在http编解码器(HttpServerCodec)之后
                                .addLast(NAME_HTTP_AGGREGATOR_HANDLER, new HttpObjectAggregator(65536))
                                //自定义 输入事件 处理器
                                .addLast(proxyServerOutboundHandler)
                                //自定义 客户端输入事件 处理器
                                .addLast(NAME_PROXY_SERVER_HANDLER, proxyServerHandler);
                    }
                })
                /**
                 * TCP连接的 参数
                 * tcp三次握手:
                 *  客户端发送有SYN标志的包(第一次)
                 *  服务器收到后,向客户端发送SYN ACK(第二次)
                 *  此时,TCP内核模块把客户端连接放入A队列,
                 *  然后服务器收到客户端再次发来的ACK时(第三次)
                 *  TCP内核把客户端连接放入B队列,连接完成,完成accept()方法
                 *  此时,TCP内核会被客户端连接从队列B中取出。完成。
                 *
                 *  A队列和B队列长度之和就是backlog,如果大于backlog,新连接会被拒绝
                 *  注意,backlog对程序支持的连接数并无影响,backlog只影响还未完成accept()方法的连接。
                 */
                //服务端接受连接的队列长度
                .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 2048)
                //保持连接,类似心跳检测,超过2小时空闲才激活
//                .childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true)
                //接收缓冲区大小
                .option(ChannelOption.SO_RCVBUF, 128 * 1024);
        log.info("代理服务器启动,在{}端口",proxyConfig.getSocket().getProxyPort());
        //5 绑定端口,进行监听 异步的  可以开启多个端口监听
        ChannelFuture future = serverBootStrap.bind(proxyConfig.getSocket().getProxyPort()).sync();
        //6 关闭前阻塞
        future.channel().closeFuture().sync();
        //7 关闭线程组
        bossGroup.shutdownGracefully().sync();
        workerGroup.shutdownGracefully().sync();
    }
}
  • Netty Socket Server 输入事件处理类
    • 主要功能如下:
      1. 接收客户端报文
      2. 当报文为Http协议时,另起一个连接,连接到目标服务器,并给这个与目标服务器的连接设置监听器/处理器
         连接成功后,在该监听器中自动发送客户端发送的报文 给 目标服务器,目标服务器响应后,
         处理器读取事件被触发, 读取该响应,发送回客户端即可.
        
      3. 当报文为Https协议时,先直接返回客户端200响应,表示已经与目标服务器建立了连接,然后另起一个连接,连接到目标服务器,并给这个与目标服务器的连接设置监听器/处理器
         此时,客户端会继续发送后续的加密信息,我们直接将其转发给目标服务器,然后将目标服务器的响应直接转发回客户端即可.
         这些后续操作,在channelRead()方法中,需要判断收到的消息是不是FullHttpRequest的子类,也就是不是符合http报文格式,
         如果不符合,即表示其为https请求的后续操作.
        
      4. 因为考虑将该类设置为可供所有channel使用,所以,使用缓存,以便在https协议后续请求到来时,还能获取到之前的

[2018-01-25 15:00:09.639] [nioEventLoopGroup-4-2 ] [INFO ] [c.zx.jump.handler.ProxyServerHandler:83 ] - [代理服务器处理类]通道id:38424a19,https请求.目标:www.google-analytics.com:443 [2018-01-25 15:00:09.640] [nioEventLoopGroup-4-2 ] [INFO ] [com.zx.jump.util.ProxyUtil :33 ] - 通道id:38424a19,正在向客户端写入数据. [2018-01-25 15:00:09.640] [nioEventLoopGroup-4-2 ] [INFO ] [com.zx.jump.util.ProxyUtil :36 ] - 通道id:38424a19,向客户端写入数据成功. [2018-01-25 15:00:09.640] [nioEventLoopGroup-4-2 ] [INFO ] [c.zx.jump.handler.ProxyServerHandler:171 ] - [代理服务器处理类]通道id:38424a19读取完成. [2018-01-25 15:00:09.641] [nioEventLoopGroup-2-2 ] [INFO ] [c.z.j.l.HttpsChannelFutureListener :46 ] - [https连接建立监听器]通道id:38424a19,与目标主机建立连接成功. [2018-01-25 15:00:09.889] [nioEventLoopGroup-4-2 ] [INFO ] [c.zx.jump.handler.ProxyServerHandler:171 ] - [代理服务器处理类]通道id:38424a19读取完成. [2018-01-25 15:00:09.892] [nioEventLoopGroup-4-2 ] [ERROR] [c.zx.jump.handler.ProxyServerHandler:200 ] - [代理服务器处理类]通道id:38424a19,发生异常:Connection reset by peer

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