基於Yarp實現內網http穿透

Yarp介紹

YARP是微軟開源的用來代理服務器的反向代理組件，可實現的功能類似於nginx。
基於YARP，開發者可以非常快速的開發一個性能不錯的小nginx，用於代理http(s)請求到上游的http(s)服務。

http穿透原理

同網現象

在http反向代理裏，代理服務器總是上游服務的http客戶端，爲了網絡性能，實際上上游服務總是和代理服務處在同一個局域網。試問一個問題：在公網的小nginx，如何把請求代理到局域網的http服務器？你會發現，小nginx做不到，因爲小nginx所在公網服務器，無法直接與局域網的http服務器進行通信。

http穿透

在tcp裏，進行連接時總是由客戶端發起，但當連接之後客戶端與服務端是平等的，他們之間可以雙向收發數據。只要公網小nginx與局域網的http服務器存在tcp連接，我們可以使用這個連接做爲httpClient的連接層，然後小nginx使用這個httpClient請求到局域網http服務器，而從達到http穿透效果。

完整流程

基於Yarp的http穿透

main連接

我們可以使用websocket協議，創建main連接，主要有以下好處：

• 共享代理服務器監聽的http(s)端口
• 利用websocket的ping-pong實現連接檢測
• 利用websocket連接請求頭進行身份認證

接收局域網創建的連接

我們可以爲kestrel編寫中間件，用獲取獲取局域網主動創建的tcp連接，這些連接與代理服務器與瀏覽器之間的連接共享同一個服務器端口，以下的listen.Use(transportService.OnConnectedAsync);是一個kestrel中間件。

public static IWebHostBuilder UseKestrelTransportChannel(this IWebHostBuilder hostBuilder)
{
    return hostBuilder.UseKestrel(kestrel =>
    {
        var transportService = kestrel.ApplicationServices.GetRequiredService<TransportChannelService>();
        var options = kestrel.ApplicationServices.GetRequiredService<IOptions<HttpMouseOptions>>().Value;

        var http = options.Listen.Http;
        if (http != null)
        {
            kestrel.Listen(http.IPAddress, http.Port, listen =>
            {
                listen.Use(transportService.OnConnectedAsync);
            });
        }

        var https = options.Listen.Https;
        if (https != null && File.Exists(https.Certificate.Path))
        {
            kestrel.Listen(https.IPAddress, https.Port, listen =>
            {
                listen.Protocols = HttpProtocols.Http1AndHttp2;
                listen.UseHttps(https.Certificate.Path, https.Certificate.Password);
                listen.Use(transportService.OnConnectedAsync);
            });
        }
    });
}

綁定連接到HttpClient

Yarp進行代理時，需要指定HttpMessageInvoker，HttpMessageInvoker實際是SocketsHttpHandler的包裝。而SocketsHttpHandler可以設置ConnectCallback屬性，用於指定連接。

private static HttpMessageInvoker CreateHttpClient(TransportChannelService transportChannelService)
{
    return new HttpMessageInvoker(new SocketsHttpHandler()
    {
        UseProxy = false,
        UseCookies = false,
        AllowAutoRedirect = false,
        AutomaticDecompression = DecompressionMethods.None,
        ConnectCallback = transportChannelService.CreateChannelAsync,
        SslOptions = new SslClientAuthenticationOptions
        {
            RemoteCertificateValidationCallback = delegate { return true; }
        }
    });
}

Yarp直接轉發

使用直接轉發中間件

/// <summary>
/// 配置中間件
/// </summary>
/// <param name="app"></param>
/// <param name="connectionService"></param>
/// <param name="httpForwarderService"></param> 
public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostEnvironment hostEnvironment, ConnectionService connectionService, HttpForwarderService httpForwarderService)
{ 
    app.UseWebSockets();
    app.Use(connectionService.OnConnectedAsync);
    app.Use(httpForwarderService.SendAsync);
}

通過請求的域名，找到局域網要轉發的最終服務器地址，做爲yarp的請求地址。

/// <summary>
/// 發送http數據
/// </summary>
/// <param name="httpContext"></param>
/// <returns></returns>
public async Task SendAsync(HttpContext httpContext, Func<Task> next)
{
    var clientDomain = httpContext.Request.Host.Host;
    if (this.connectionService.TryGetClientUpStream(clientDomain, out var clientUpstream))
    {
        var destPrefix = clientUpstream.ToString();
        if (this.options.CurrentValue.HttpRequest.TryGetValue(clientDomain, out var requestConfig) == false)
        {
            requestConfig = this.defaultRequestConfig;
        }
        await this.httpForwarder.SendAsync(httpContext, destPrefix, httpClient, requestConfig, this.transformer);
    } 
}

總結

基於kestrel和SocketsHttpHandler高度可定製化的擴展能力，結合Yarp組件，我們可以很方便的開發一個支持內網http穿透的公網http反向代理服務器。如果把泛域名指向公網反向代理服務器，最終實現一個二級域名綁定流量到一個局域網http服務器的一對多功能。