基于Yarp实现内网http穿透

Yarp介绍

YARP是微软开源的用来代理服务器的反向代理组件，可实现的功能类似于nginx。
基于YARP，开发者可以非常快速的开发一个性能不错的小nginx，用于代理http(s)请求到上游的http(s)服务。

http穿透原理

同网现象

在http反向代理里，代理服务器总是上游服务的http客户端，为了网络性能，实际上上游服务总是和代理服务处在同一个局域网。试问一个问题：在公网的小nginx，如何把请求代理到局域网的http服务器？你会发现，小nginx做不到，因为小nginx所在公网服务器，无法直接与局域网的http服务器进行通信。

http穿透

在tcp里，进行连接时总是由客户端发起，但当连接之后客户端与服务端是平等的，他们之间可以双向收发数据。只要公网小nginx与局域网的http服务器存在tcp连接，我们可以使用这个连接做为httpClient的连接层，然后小nginx使用这个httpClient请求到局域网http服务器，而从达到http穿透效果。

完整流程

基于Yarp的http穿透

main连接

我们可以使用websocket协议，创建main连接，主要有以下好处：

• 共享代理服务器监听的http(s)端口
• 利用websocket的ping-pong实现连接检测
• 利用websocket连接请求头进行身份认证

接收局域网创建的连接

我们可以为kestrel编写中间件，用获取获取局域网主动创建的tcp连接，这些连接与代理服务器与浏览器之间的连接共享同一个服务器端口，以下的listen.Use(transportService.OnConnectedAsync);是一个kestrel中间件。

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);
            });
        }
    });
}

绑定连接到HttpClient

Yarp进行代理时，需要指定HttpMessageInvoker，HttpMessageInvoker实际是SocketsHttpHandler的包装。而SocketsHttpHandler可以设置ConnectCallback属性，用于指定连接。

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直接转发

使用直接转发中间件

/// <summary>
/// 配置中间件
/// </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);
}

通过请求的域名，找到局域网要转发的最终服务器地址，做为yarp的请求地址。

/// <summary>
/// 发送http数据
/// </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);
    } 
}

总结

基于kestrel和SocketsHttpHandler高度可定制化的扩展能力，结合Yarp组件，我们可以很方便的开发一个支持内网http穿透的公网http反向代理服务器。如果把泛域名指向公网反向代理服务器，最终实现一个二级域名绑定流量到一个局域网http服务器的一对多功能。