HttpDNS功能说明及实现

绝地灬酷狼 2022-05-08 09:14 221阅读 0赞

## 功能说明 ##

HTTPDNS使用HTTP协议进行域名解析，代替现有基于UDP的DNS协议，域名解析请求直接发送到阿里云的HTTPDNS服务器，从而绕过运营商的Local DNS，能够避免Local DNS造成的域名劫持问题和调度不精准问题。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>功能</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>防劫持</td> 
   <td>绕过运营商Local DNS，避免域名劫持，让每一次访问都畅通无阻。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>精准调度</td> 
   <td>基于访问的来源IP，获得最精准的解析结果，让客户端就近接入业务节点。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>0ms解析延迟</td> 
   <td>通过热点域名预解析、缓存DNS解析结果、解析结果懒更新策略等方式实现0解析延迟</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>快速生效</td> 
   <td>避免Local DNS不遵循权威TTL，解析结果长时间无法更新的问题</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>降低解析失败率</td> 
   <td>有效降低无线场景下解析失败的比率</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

防劫持

HTTPDNS代替了传统的LocalDNS完成递归解析的功能，基于HTTP协议的设计可以适用于几乎所有的网络环境，同时保留了鉴权、HTTPS等更高安全性的扩展能力，避免恶意攻击劫持行为。

精准调度

传统域名解析的调度精准性问题，本质根源在于Local DNS的部署和分配机制上。由于碎片化的管理方式，这些环节的服务质量同样很难得到保障。HTTPDNS在递归解析实现上优化了与权威DNS的交互，通过<a name="https://datatracker.ietf.org/doc/rfc7871">edns-client-subnet</a>协议将终端用户的IP信息直接交付给权威DNS，这样权威DNS就可以忽略Local DNS IP信息，根据终端用户的IP信息进行精准调度，避免Local DNS的坐标干扰

DNS解析0延迟：

*  构建客户端DNS缓存；
    
        通过合理的DNS缓存，我们确保每次网络交互的DNS解析都是从内存中获取IP信息，从而大幅降低DNS解析开销。根据业务的不同，我们可以
          制订更丰富的缓存策略，如根据运营商缓存，可以在网络切换的场景下复用已缓存的不同运营商线路的域名IP信息，避免网络切换后进行链
          路重选择引入的DNS网络解析开销。另外，我们还可以引入IP本地化离线存储，在客户端重启时快速从本地读取域名IP信息，大幅提升首页
          载入效率。
 *  热点域名预解析；
    
        在客户端启动过程中，我们可以通过热点域名的预解析完成热点域名的缓存载入。当真正的业务请求发生时，直接由内存中读取目标域名的IP
          信息，避免传统DNS的网络开销。
 *  懒更新策略；
    
        绝大多数场景下业务域名的IP信息变更并不频繁，特别是在单次APP的使用周期内，域名解析获取的IP往往是相同的（特殊业务场景除外）。
          因此我们可以利用DNS懒更新策略来实现TTL过期后的DNS快速解析。所谓DNS懒更新策略即客户端不主动探测域名对应IP的TTL时间，当业务
          请求需要访问某个业务域名时，查询内存缓存并返回该业务域名对应的IP解析结果。如果IP解析结果的TTL已过期，则在后台进行异步DNS网
          络解析与缓存结果更新。通过上述策略，用户的所有DNS解析都在与内存交互，避免了网络交互引入的延迟。

## 实现方案 ##

### 服务端: ###

服务端提供API接口,app端直接通过ip地址访问,ip地址可以有多个

请求方式：HTTP GET

URL参数说明：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>名称</th> 
   <th>是否必须</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>host</td> 
   <td>必须</td> 
   <td>要解析的域名</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ip</td> 
   <td>可选</td> 
   <td>用户的来源IP，如果没指定这个参数，默认使用请求连接的源IP</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

请求示例：

*  示例1（默认来源IP）：[http://x.x.x.x/d?host=www.suning.com][http_x.x.x.x_d_host_www.suning.com]
 *  示例2（指定来源IP）：[http://x.x.x.x/d?host=www.suning.com&ip=185.53.179.6][http_x.x.x.x_d_host_www.suning.com_ip_185.53.179.6]

考虑到服务IP防攻击之类的安全风险，为保障服务可用性，HTTPDNS同时提供多个服务IP，当某个服务IP在异常情况下不可用时，可以使用其它服务IP进行重试。

请求成功时，HTTP响应的状态码为200，响应结果用JSON格式表示，示例如下：

{
      "host": "www.suning.com",
      "ips": [
        "112.84.104.48"
      ],
      "ttl": 57,
      "origin_ttl": 120
    }

请求失败的响应示例：

{
      "code": "MissingArgument"
    }

错误码列表如下：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>错误码</th> 
   <th>HTTP状态码</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>MissingArgument</td> 
   <td>400</td> 
   <td>缺少必要参数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>InvalidHost</td> 
   <td>400</td> 
   <td>域名格式不合法</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>MethodNotAllowed</td> 
   <td>405</td> 
   <td>不支持的HTTP方法</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>InternalError</td> 
   <td>500</td> 
   <td>服务端内部错误</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

错误处理

异常下的出错兼容逻辑,主要包括异步请求,重试,降级

异步请求

访问HTTPDNS服务时，应该使用异步请求的策略，避免解析延迟太大而对业务造成影响，特别是在网络环境异常或HTTPDNS服务IP异常不可
    用时，如果用同步访问，需要等待网络超时后才会返回解析失败，这个超时时间较大，可能对业务的使用体验造成很大影响。
    
    异步请求策略：解析域名时，如果当前缓存中有TTL未过期的IP，可直接使用；如果没有，则立刻让此次请求降级走原生LocalDNS解析，同
    时另起线程异步地发起HTTPDNS请求进行解析，更新缓存，这样后续解析域名时就能命中缓存。

重试

访问HTTPDNS服务解析域名时，如果请求HTTPDNS服务端失败，即HTTP请求没有返回，可以进行重试。
    
    大部分情况下，这种访问失败是由于网络原因引起的，重试可以解决。

降级

不管是因为什么原因，当通过HTTPDNS服务无法获得域名对应的IP时，都必须降级：使用标准的DNS解析，通过Local DNS去解析域名。

### Android端: ###

OkHttp默认使用系统DNS服务InetAddress进行域名解析，但同时也暴露了自定义DNS服务的接口，通过该接口我们可以优雅地使用HttpDns。

*  自定义DNS接口

OkHttp暴露了一个Dns接口，通过实现该接口，我们可以自定义Dns服务：

public class OkHttpDns implements Dns {
        private static final Dns SYSTEM = Dns.SYSTEM;
        HttpDnsService httpdns;//httpdns 解析服务
        private static OkHttpDns instance = null;
        private OkHttpDns(Context context) {
            this.httpdns = HttpDns.getService(context, "account id");
        }
        public static OkHttpDns getInstance(Context context) {
            if(instance == null) {
                instance = new OkHttpDns(context);
            }
            return instance;
        }
        @Override
        public List<InetAddress> lookup(String hostname) throws UnknownHostException {
            //通过异步解析接口获取ip
            String ip = httpdns.getIpByHostAsync(hostname);
            if(ip != null) {
                //如果ip不为null，直接使用该ip进行网络请求
                List<InetAddress> inetAddresses = Arrays.asList(InetAddress.getAllByName(ip));
                Log.e("OkHttpDns", "inetAddresses:" + inetAddresses);
                return inetAddresses;
            }
            //如果返回null，走系统DNS服务解析域名
            return Dns.SYSTEM.lookup(hostname);
        }
    }

*  创建OkHttpClient

创建OkHttpClient对象，传入OkHttpDns对象代替默认Dns服务：

private void okhttpDnsRequest() {
        OkHttpClient client = new OkHttpClient.Builder()
        .dns(OkHttpDns.getInstance(getApplicationContext()))
        .build();
        Request request = new Request.Builder()
        .url("http://www.aliyun.com")
        .build();
        Response response = null;
        client.newCall(request).enqueue(new Callback() {
            @Override
            public void onFailure(Call call, IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            @Override
            public void onResponse(Call call, Response response) throws IOException {
                if (!response.isSuccessful()) throw new IOException("Unexpected code " + response);
                    DataInputStream dis = new DataInputStream(response.body().byteStream());
                    int len;
                    byte[] buff = new byte[4096];
                    StringBuilder result = new StringBuilder();
                    while ((len = dis.read(buff)) != -1) {
                        result.append(new String(buff, 0, len));
                    }
                    Log.d("OkHttpDns", "Response: " + result.toString());
                }
            });
    }

*  总结

相比于通用方案，OkHttp+HttpDns有以下两个主要优势：

实现简单，只需通过实现Dns接口即可接入HttpDns服务
    
    通用性强，该方案在HTTPS,SNI以及设置Cookie等场景均适用。规避了证书校验，域名检查等环节

### IOS端: ###

基于NSURLProtocol可拦截iOS系统上基于上层网络库NSURLConnection/NSURLSession发出的网络请求；

通过以下接口注册自定义NSURLProtocol，用于拦截上层网络请求，并创建新的网络请求接管数据发送、接收、重定向等处理逻辑，将结果反馈给原始请求。

[NSURLProtocol registerClass:[CustomProtocol class]];

自定义NSURLProtocol处理过程概述：

*  在canInitWithRequest中过滤要需要做HTTPDNS域名解析的请求；
 *  请求拦截后，做HTTPDNS域名解析；
 *  解析完成后，同普通请求一样，替换URL.host字段，替换HTTP Header Host域，并接管该请求的数据发送、接收、重定向等处理；

作者：刚哥说  
链接：https://www.jianshu.com/p/15ff2aeb5b5b  
來源：简书  
简书著作权归作者所有，任何形式的转载都请联系作者获得授权并注明出处。

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