0 前言
在物聯網領域中，mqtt消息一直是海量設備連接到平臺的標配協議，而平臺向移動端開放的操作接口往往是http協議，這就要求平臺爲兩種協議作消息一一適配。在某些情況下，這些設備是有操作系統的linux或安卓設備，如果我們換個思路，讓這些設備直接提供http協議的操作接口(httpd服務器)，平臺端使用隧道打通設備與移動端的傳輸層，做爲平臺開發人員，就可以省去時間做這些繁瑣的消息級別的一一適配工作了。
1 面臨的問題
1.1 海量連接
mqtt默認基於tcp傳輸，一臺設備與平臺維持一個tcp連接即可高效的上下並行傳輸消息。而http/1.1在協議層限制了單個連接串行請求響應，但我們可以使用http/2.0或http/3.0做爲http/1.1的傳輸層，也能達到一個物理鏈接多路傳輸http/1.1的目的。這樣下來內網http/1.1穿透也和mqtt一樣，只需要一個物理長連接。
1.2 身份認證
我嘗試使用frp來承載物聯網設備的http內網穿透，但至今還沒成功完成海量設備的一機一密的身份認證，它裏面的token認證方式只適合一平臺對一個設備的安全要求，而OIDC驗證我至今仍然看不明白怎麼使用。對於一款內網穿透組件或應用，能像asp.netcore的身份驗證強大，對平臺端而言是非常需要的。
1.3 安全傳輸
設備內置的http服務器，一般都是沒有https，因爲它本身就不考慮公網傳輸的能力。但在內網穿透之後，我們必須要考慮設備到公網平臺這段的傳輸安全。
1.4 開放協議
內網穿透組件涉及到平臺的服務端和集成在設備裏的客戶端庫，平臺端一般只有二次開發的需求。而設備端由於芯片、系統和指令集、內存限制等等因素，只提供客戶端庫或二進制可執行文件是不夠的，還可能需要客戶端開發者根據交互協議來自行開發客戶端組件。這就要求內網穿透組件提供客戶端與服務端的交互協議，且最好是設計爲非常簡單的協議。
2 CYarp出場
CYarp基於Yarp的http內網穿透中間件，支持tcp、http/2.0或http/3.0作爲http/1.1的傳輸層，其具有以下特徵
- 是一個標準的asp.netcore中間件
- 能完整使用asp.netcore框架和其它中間件
- 使用服務端的tls(https)做爲安全傳輸層
- 單連接多路複用，無需客戶端提供http2服務器
- 協議透明簡單，參考了WebSocket升級和Bootstrapping WebSockets with HTTP/2
2.1 服務端開發
CYarp中間件其依賴於Authentication身份認證中間件，使用如下方法進行註冊和中間件的配置。
builder.Services.AddCYarp(cyarp=>
{
...
});
中間件配置順序如下：
...
app.UseAuthentication();
...
app.UseCYarp();
...
最後在Controller、minapi的處理者或中間件中處理http轉發
// 請求者的授權驗證
[Authorize(Roles = "Mobile")]
public class CYarpController : ControllerBase
{
private static readonly string clientIdClaimType = "ClientId";
/// <summary>
/// 處理cyarp
/// 核心操作是從請求上下文獲取clientId
/// 然後使用clientId從clientManager獲取client來轉發http
/// </summary>
/// <param name="clientManager"></param>
/// <returns></returns>
[Route("/{**cyarp}")]
public async Task InvokeAsync([FromServices] IClientManager clientManager)
{
var clientId = this.User.FindFirstValue(clientIdClaimType);
if (clientId != null && clientManager.TryGetValue(clientId, out var client))
{
this.Request.Headers.Remove(HeaderNames.Authorization);
await client.ForwardHttpAsync(this.HttpContext);
}
else
{
this.Response.StatusCode = StatusCodes.Status502BadGateway;
}
}
}
2.2 客戶端開發
使用CYary.Client.CYarpClient很方便完成客戶端開發
using var client = new CYarpClient();
while (true))
{
await client.TransportAsync(this.clientOptions.CurrentValue, stoppingToken).ConfigureAwait(ConfigureAwaitOptions.SuppressThrowing);
}
2.3 客戶端協議
由於篇幅有限，不在這裏展開，可以查閱CYarp握手協議
3 同源產品
Yarp是dotnet平臺下堪比nginx的一個組件，其它融入asp.netcore框架作爲裏面的中間件共享asp.netcore生態。
davidfowl大神也曾經小手一揮造就了YarpTunnelDemo項目，也是實現了http內網穿透的能力。但是他的實現方案要求客戶端方能要運行asp.netcore監聽做爲客戶端組件，由於asp.netcore的runtime只適配了桌面系統，且編譯出的二進制文件很大，此方法自然無法在物聯網設備中運行了。