iOS 防 DNS 污染方案调研 --- SNI 业务场景

简介: SNI(单IP多HTTPS证书)场景下,iOS上层网络库 `NSURLConnection/NSURLSession` 没有提供接口进行 `SNI 字段` 配置,因此需要 Socket 层级的底层网络库例如 `CFNetwork`,来实现 `IP 直连网络请求`适配方案。

概述

SNI(单IP多HTTPS证书)场景下,iOS上层网络库 NSURLConnection/NSURLSession 没有提供接口进行 SNI 字段 配置,因此需要 Socket 层级的底层网络库例如 CFNetwork,来实现 IP 直连网络请求适配方案。而基于 CFNetwork 的解决方案需要开发者考虑数据的收发、重定向、解码、缓存等问题(CFNetwork是非常底层的网络实现)。

针对 SNI 场景的方案, Socket 层级的底层网络库,大致有两种:

  • 基于 CFNetWork ,hook 证书校验步骤。
  • 基于原生支持设置 SNI 字段的更底层的库,比如 libcurl。

下面将目前面临的一些挑战,以及应对策略介绍一下:

支持 Post 请求

使用 NSURLProtocol 拦截 NSURLSession 请求丢失 body,故有以下几种解决方法:

方案如下:

  1. 换用 NSURLConnection
  2. 将 body 放进 Header 中
  3. 使用 HTTPBodyStream 获取 body,并赋值到 body 中
  4. 换用 Get 请求,不使用 Post 请求。

对方案做以下分析

  • 换用 NSURLConnection ,不多说了,与 NSURLSession 相比终究会被淘汰,不作考虑。
  • body放header的方法,2M以下没问题,超过2M会导致请求延迟,超过 10M 就直接 Request timeout。而且无法解决 Body 为二进制数据的问题,因为Header里都是文本数据。
  • 换用 Get 请求,不使用 Post 请求。这个也是可行的,但是毕竟对请求方式有限制,终究还是要解决 Post 请求所存在的问题。如果是基于旧项目做修改,则侵入性太大。这种方案适合新的项目。
  • 另一种方法是我们下面主要要讲的,使用 HTTPBodyStream 获取 body,并赋值到 body 中,具体的代码如下,可以解决上面提到的问题:
//
//  NSURLRequest+NSURLProtocolExtension.h
//
//
//  Created by ElonChan on 28/07/2017.
//  Copyright © 2017 ChenYilong. All rights reserved.
//

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface NSURLRequest (NSURLProtocolExtension)

- (NSURLRequest *)httpdns_getPostRequestIncludeBody;

@end



//
//  NSURLRequest+NSURLProtocolExtension.h
//
//
//  Created by ElonChan on 28/07/2017.
//  Copyright © 2017 ChenYilong. All rights reserved.
//

#import "NSURLRequest+NSURLProtocolExtension.h"

@implementation NSURLRequest (NSURLProtocolExtension)

- (NSURLRequest *)httpdns_getPostRequestIncludeBody {
    return [[self httpdns_getMutablePostRequestIncludeBody] copy];
}

- (NSMutableURLRequest *)httpdns_getMutablePostRequestIncludeBody {
    NSMutableURLRequest * req = [self mutableCopy];
    if ([self.HTTPMethod isEqualToString:@"POST"]) {
        if (!self.HTTPBody) {
            uint8_t d[1024] = {0};
            NSInputStream *stream = self.HTTPBodyStream;
            NSMutableData *data = [[NSMutableData alloc] init];
            [stream open];
            while ([stream hasBytesAvailable]) {
                NSInteger len = [stream read:d maxLength:1024];
                if (len > 0 && stream.streamError == nil) {
                    [data appendBytes:(void *)d length:len];
                }
            }
            req.HTTPBody = [data copy];
            [stream close];
        }
    }
    return req;
}

@end

使用方法:

在用于拦截请求的 NSURLProtocol 的子类中实现方法 +canonicalRequestForRequest: 并处理 request 对象:

+ (NSURLRequest *)canonicalRequestForRequest:(NSURLRequest *)request {
    return [request httpdns_getPostRequestIncludeBody];
}

下面介绍下相关方法的作用:

 //NSURLProtocol.h
 
/*! 
    @method canInitWithRequest:
    @abstract This method determines whether this protocol can handle
    the given request.
    @discussion A concrete subclass should inspect the given request and
    determine whether or not the implementation can perform a load with
    that request. This is an abstract method. Sublasses must provide an
    implementation.
    @param request A request to inspect.
    @result YES if the protocol can handle the given request, NO if not.
*/
+ (BOOL)canInitWithRequest:(NSURLRequest *)request;

/*! 
    @method canonicalRequestForRequest:
    @abstract This method returns a canonical version of the given
    request.
    @discussion It is up to each concrete protocol implementation to
    define what "canonical" means. However, a protocol should
    guarantee that the same input request always yields the same
    canonical form. Special consideration should be given when
    implementing this method since the canonical form of a request is
    used to look up objects in the URL cache, a process which performs
    equality checks between NSURLRequest objects.
    <p>
    This is an abstract method; sublasses must provide an
    implementation.
    @param request A request to make canonical.
    @result The canonical form of the given request. 
*/
+ (NSURLRequest *)canonicalRequestForRequest:(NSURLRequest *)request;

翻译下:

//NSURLProtocol.h
/*!
 *  @method:创建NSURLProtocol实例,NSURLProtocol注册之后,所有的NSURLConnection都会通过这个方法检查是否持有该Http请求。
 @parma :
 @return: YES:持有该Http请求NO:不持有该Http请求
 */
+ (BOOL)canInitWithRequest:(NSURLRequest *)request

/*!
 *  @method: NSURLProtocol抽象类必须要实现。通常情况下这里有一个最低的标准:即输入输出请求满足最基本的协议规范一致。因此这里简单的做法可以直接返回。一般情况下我们是不会去更改这个请求的。如果你想更改,比如给这个request添加一个title,组合成一个新的http请求。
 @parma: 本地HttpRequest请求:request
 @return:直接转发
 */

+ (NSURLRequest*)canonicalRequestForRequest:(NSURLRequest *)request

简单说:

  • +[NSURLProtocol canInitWithRequest:] 负责筛选哪些网络请求需要被拦截
  • +[NSURLProtocol canonicalRequestForRequest:] 负责对需要拦截的网络请求NSURLRequest 进行重新构造。

这里有一个注意点:+[NSURLProtocol canonicalRequestForRequest:] 的执行条件是 +[NSURLProtocol canInitWithRequest:] 返回值为 YES

注意在拦截 NSURLSession 请求时,需要将用于拦截请求的 NSURLProtocol 的子类添加到 NSURLSessionConfiguration 中,用法如下:

    NSURLSessionConfiguration *configuration = [NSURLSessionConfiguration defaultSessionConfiguration];
    NSArray *protocolArray = @[ [CUSTOMEURLProtocol class] ];
    configuration.protocolClasses = protocolArray;
    NSURLSession *session = [NSURLSession sessionWithConfiguration:configuration delegate:self delegateQueue:[NSOperationQueue mainQueue]];

换用其他提供了SNI字段配置接口的更底层网络库

如果使用第三方网络库:curl, 中有一个 -resolve 方法可以实现使用指定 ip 访问 https 网站,iOS 中集成 curl 库,参考 curl文档

另外有一点也可以注意下,它也是支持 IPv6 环境的,只需要你在 build 时添加上 --enable-ipv6 即可。

curl 支持指定 SNI 字段,设置 SNI 时我们需要构造的参数形如: {HTTPS域名}:443:{IP地址}

假设你要访问. www.example.org ,若IP为 127.0.0.1 ,那么通过这个方式来调用来设置 SNI 即可:

curl * --resolve 'www.example.org:443:127.0.0.1'

iOS CURL 库

使用libcurl 来解决,libcurl / cURL 至少 7.18.1 (2008年3月30日) 在 SNI 支持下编译一个 SSL/TLS 工具包,curl 中有一个 --resolve 方法可以实现使用指定ip访问https网站。

在iOS实现中,代码如下

   //{HTTPS域名}:443:{IP地址}
   NSString *curlHost = ...;
   _hosts_list = curl_slist_append(_hosts_list, curlHost.UTF8String);
   curl_easy_setopt(_curl, CURLOPT_RESOLVE, _hosts_list);

其中 curlHost 形如:

{HTTPS域名}:443:{IP地址}

_hosts_list 是结构体类型hosts_list,可以设置多个IP与Host之间的映射关系。curl_easy_setopt方法中传入CURLOPT_RESOLVE 将该映射设置到 HTTPS 请求中。

这样就可以达到设置SNI的目的。

走过的弯路

误以为 iOS11 新 API 可以直接拦截 DNS 解析过程

参考:NEDNSProxyProvider:DNS based on HTTP supported in iOS11

参考链接:

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