iOS 防 DNS 污染方案调研 --- SNI 业务场景

2021-10-23 03:30:36

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：

换用 NSURLConnection
将 body 放进 Header 中
使用 HTTPBodyStream 获取 body，并赋值到 body 中
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：

Apple - Communicating with HTTP Servers
Apple - HTTPS Server Trust Evaluation - Server Name Failures
Apple - HTTPS Server Trust Evaluation - Trusting One Specific Certificate
[《HTTPDNS > 最佳实践 > HTTPS（含SNI）业务场景“IP直连”方案说明
HTTPS（含SNI）业务场景“IP直连”方案说明》]( https://help.aliyun.com/document_detail/30143.html?spm=5176.doc30141.6.591.A8B1d3 )
《在 curl 中使用指定 ip 来进行请求 https》
支持SNI与WebView的 alicloud-ios-demo
《SNI: 实现多域名虚拟主机的SSL/TLS认证》

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