🌐 SNIProxy 轻量级匿名CDN代理架构与实现


🏗️ 1. 整体架构设计

🔹 1.1 系统架构概览

SNIProxy核心架构
HTTP 80
HTTPS 443
CDN域名
直连域名
协议分发层
SNIProxy核心
HTTP处理引擎
TLS处理引擎
HTTP头解析
SNI提取
路由决策引擎
CDN转发器
直连转发器
CDN节点池
目标服务器
数据转发引擎
客户端
响应处理
配置管理
性能监控

🔹 1.2 组件交互关系

客户端监听器(server)SNIProxy(sniproxy)解析器(Ipep)目标服务器TCP连接(80/443)创建代理会话协议检测(HTTP/TLS)解析Host头提取SNI扩展alt[HTTP协议][TLS协议]域名解析返回IP地址CDN路由决策连接到CDN节点直连目标服务器alt[CDN路由][直连]建立双向通道请求数据转发请求响应数据转发响应客户端监听器(server)SNIProxy(sniproxy)解析器(Ipep)目标服务器

⚙️ 2. 核心模块深度分析


📝 2.1 配置管理系统

⚡ 配置加载流程
启动参数
配置文件路径
文件存在?
读取JSON内容
使用默认配置
JSON解析
配置项验证
CDN域名处理
端口有效性检查
内存化配置对象
💾 关键配置数据结构
class server_configuration {
public:int concurrent;          // 并发线程数int backlog;             // 最大待处理连接bool fast_open;          // TCP快速打开struct {bool lan;            // 局域网优化bool wan;            // 广域网优化} turbo;struct {int http;            // HTTP监听端口int http_ssl;        // HTTPS监听端口} listen;struct {std::string host;    // CDN主域名std::string http;    // HTTP CDN节点std::string http_ssl;// HTTPS CDN节点} reverse_proxy;struct {int timeout;         // 连接超时(秒)} connect;
};
🔍 配置验证算法
  • 端口范围:1-65535
  • CDN域名有效性示例:
if (reverse_host.size()) {std::size_t index = reverse_host.find('.');if (index == std::string::npos) {reverse_host.clear(); // 无效域名}
}
  • CDN节点地址转换:
IPEndPoint ipep = Ipep::GetEndPoint(reverse_server, false);
if (!IPEndPoint::IsInvalid(ipep)) {// 转换为标准IP:PORT格式
}

🖧 2.2 网络IO核心(Hosting)

🧱 线程模型
管理
1
*
Hosting
-int concurrent_
-ContextList contexts_
-Mutex lockobj_
+GetContext()
+Timeout()
io_context_wrapper
-boost::asio::io_context context
-std::thread worker_thread
+run()
🔄 IO上下文分配
std::shared_ptr<boost::asio::io_context> Hosting::GetContext() noexcept {MutexScope scope_(lockobj_);if (contexts_.empty()) return nullptr;auto context_ = contexts_.front();contexts_.pop_front();contexts_.push_back(context_);return context_;
}
⏱️ 超时管理机制
bool Hosting::WaitTimeout() noexcept {timeout_->expires_from_now(boost::posix_time::milliseconds(10));timeout_->async_wait([this](const boost::system::error_code& ec) {if (!ec) {now_ += 10; // 更新时间戳WaitTimeout(); // 递归设置下一个超时点}});return true;
}

🔐 2.3 协议处理引擎

🔹 2.3.1 TLS流程图
0x01
接收ClientHello
验证记录类型=0x16
读取TLS长度
加载完整握手消息
解析Handshake类型
解析ClientHello
跳过Random32字节
处理SessionID
跳过CipherSuites
跳过CompressionMethods
解析Extensions
找到SNI扩展?
提取主机名
返回空字符串
🔑 SNI提取关键代码
std::string sniproxy::fetch_sniaddr(size_t tls_payload) noexcept {Byte* data = (Byte*)local_socket_buf_;if (*data++ != 0x01) return ""; // 非ClientHelloint length = fetch_length(data);data += 2; // 跳过版本data += 32; // 跳过Random// 处理Session IDByte session_len = *data++;data += session_len;// 处理Cipher Suitesint cipher_len = fetch_uint16(data);data += cipher_len;// 处理Extensionsint extensions_len = fetch_uint16(data);Byte* extensions_end = data + extensions_len;while (data < extensions_end) {int ext_type = fetch_uint16(data);int ext_len = fetch_uint16(data);if (ext_type == 0x0000) { // SNI扩展int name_list_len = fetch_uint16(data);int name_type = *data++;if (name_type != 0x00) continue; // 非主机名类型int name_len = fetch_uint16(data);return std::string((char*)data, name_len);}data += ext_len;}return "";
}
🔹 2.3.2 HTTP处理流程
完整URL
路径
接收请求行
解析方法+URI+版本
URI格式检查
提取主机部分
查找Host头
返回主机名
遍历头部
找到Host头?
提取主机名
返回空
🔑 Host头提取示例代码
std::string sniproxy::do_httpd_handshake_host(MemoryStream& messages_) {// 解析请求行std::vector<std::string> headers;Tokenize(std::string((char*)messages_.GetBuffer().get()), headers, "\r\n");// 解析请求行: METHOD URI VERSIONstd::vector<std::string> request_line;Tokenize(headers[0], request_line, " ");if (request_line.size() < 3) return "";// 检查URI格式const std::string& uri = request_line[1];if (uri.find("://") != std::string::npos) {size_t pos = uri.find("://") + 3;size_t end = uri.find('/', pos);if (end == std::string::npos) return uri.substr(pos);elsereturn uri.substr(pos, end - pos);}// 查找Host头for (size_t i = 1; i < headers.size(); i++) {if (headers[i].find("Host:") == 0) {return headers[i].substr(6); // "Host: "长度}}return "";
}

🧭 3. 路由决策引擎

🚦 路由示意表

条件动作目标端点
主机匹配CDN域名且协议为HTTP转发到CDNreverse_proxy.http
主机匹配CDN域名且协议为HTTPS转发到CDNreverse_proxy.http_ssl
主机不匹配CDN域名直连解析的IP地址
无效主机名拒绝连接-
保留IP地址(环回/组播)拒绝连接-

🔑 域名匹配算法

bool sniproxy::be_host(std::string host, std::string domain) noexcept {host = ToLower(RTrim(LTrim(host)));domain = ToLower(RTrim(LTrim(domain)));if (host == domain) return true;std::vector<std::string> labels;if (Tokenize(domain, labels, ".") < 2) return false;std::vector<std::string> host_labels;Tokenize(host, host_labels, ".");if (host_labels.size() <= labels.size()) return false;size_t diff = host_labels.size() - labels.size();for (size_t i = 0; i < labels.size(); i++) {if (host_labels[i + diff] != labels[i])return false;}return true;
}

🔑 端点选择逻辑

IPEndPoint sniproxy::select_endpoint(const std::string& hostname, int port, bool is_https) noexcept 
{if (be_host(hostname, configuration_->reverse_proxy.host)) {const std::string& cdn_node = is_https ? configuration_->reverse_proxy.http_ssl :configuration_->reverse_proxy.http;return Ipep::GetEndPoint(cdn_node, false);}boost::system::error_code ec;boost::asio::ip::address address = boost::asio::ip::address::from_string(hostname, ec);if (ec) {return Ipep::GetEndPoint(hostname, port, true);}return IPEndPoint(address.to_string().c_str(), port);
}

🔥 4. 性能优化体系

🚀 4.1 网络栈优化

参数选项适用场景示例代码
TCP_NODELAY开启高吞吐/低延迟socket->set_option(no_delay(true))
TCP_FASTOPEN开启连接快速建立setsockopt(IPPROTO_TCP, TCP_FASTOPEN, ...)
IP_TOS0x68QoS优化setsockopt(SOL_IP, IP_TOS, 0x68)
SO_REUSEADDR开启端口复用acceptor->set_option(reuse_address(true))
IP_DONTFRAG禁用路径MTU发现setsockopt(IPPROTO_IP, IP_DONTFRAG, 0)

🛠️ 4.2 内存管理优化

MemoryStream
-std::shared_ptr _buffer
-int _position
-int _length
-int _capacity
+Write(const void*, int, int)
+Read(void*, int, int)
+GetBuffer()
template<typename T>
std::shared_ptr<T> make_shared_alloc(int length) noexcept {if (length < 1) return nullptr;size_t aligned_size = (length * sizeof(T) + 15) & ~15;
#ifdef JEMALLOCT* p = (T*)je_malloc(aligned_size);
#elseT* p = (T*)malloc(aligned_size);
#endifreturn std::shared_ptr<T>(p, [](T* ptr) {if (ptr) {
#ifdef JEMALLOCje_free(ptr);
#elsefree(ptr);
#endif}});
}

🕸️ 5. CDN转发机制深度解析

🌍 CDN架构示意图

CDN域名
客户端
SNIProxy
路由决策
CDN适配层
节点选择策略
健康检查
负载均衡
CDN节点1
CDN节点2
CDN节点3
源服务器

🔑 节点选择算法

class CDNSelector {
public:struct Node {IPEndPoint endpoint;int weight;int current_connections;std::chrono::steady_clock::time_point last_checked;bool healthy;};CDNSelector(const std::vector<IPEndPoint>& nodes) {for (const auto& ep : nodes) {available_nodes.push_back({ep, 10, 0, std::chrono::steady_clock::now(), true});}}IPEndPoint select_node() {auto now = std::chrono::steady_clock::now();for (auto& node : available_nodes) {if (now - node.last_checked > std::chrono::seconds(30)) {node.healthy = check_node_health(node.endpoint);node.last_checked = now;}}Node* selected = nullptr;int min_score = std::numeric_limits<int>::max();for (auto& node : available_nodes) {if (!node.healthy) continue;int score = node.current_connections * 100 / node.weight;if (score < min_score) {min_score = score;selected = &node;}}if (selected) {selected->current_connections++;return selected->endpoint;}throw std::runtime_error("No available CDN nodes");}
private:bool check_node_health(const IPEndPoint& ep) {// 实现TCP/HTTP健康检查return true;}std::vector<Node> available_nodes;
};

🔥 6. 安全机制深度分析

🛡️ 威胁模型

  • DDoS攻击(SYN洪水、连接耗尽)
  • 协议攻击(畸形TLS/HTTP包)
  • 信息泄露(内存暴露、错误信息)
  • 中间人攻击(TLS拦截)
  • 资源耗尽(文件描述符、内存)

🛡️ 防御措施

网络层
连接限制
SYN Cookies
Backlog队列管理
协议层
严格格式校验
超时控制
5秒连接超时
应用层
内存隔离
安全关闭
双重关闭验证
运维层
权限最小化
实时监控

✅ 7. 扩展性与未来演进

🚀 可扩展架构

IPlugin
+on_connection_start()
+on_headers_parsed()
+on_data_received()
+on_connection_end()
ProtocolPlugin
+on_connection_start()
RoutingPlugin
+on_headers_parsed()
LoggingPlugin
+on_connection_end()
SNIProxyCore
-std::vector plugins
+register_plugin(IPlugin*)
+notify_event(EventType)

结论 🌟

SNIProxy通过架构创新深度优化,实现了:

  • 🚀 高性能:零拷贝、智能内存池
  • 🔐 安全保障:分层防御、协议校验、隐私保护
  • 高可靠:智能路由、健康检查
  • 🌱 易扩展:模块化、插件系统

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