0 前言
在物联网领域中,mqtt消息一直是海量设备连接到平台的标配协议,而平台向移动端开放的操作接口往往是http协议,这就要求平台为两种协议作消息一一适配。在某些情况下,这些设备是有操作系统的linux或安卓设备,如果我们换个思路,让这些设备直接提供http协议的操作接口(httpd),平台端使用隧道打通设备与移动端的传输层,做为平台开发人员,就可以省去时间做这些繁琐的消息级别的一一适配工作了。
1 面临的问题
1.1 海量连接
mqtt默认基于tcp传输,一台设备与平台维持一个tcp连接即可高效的上下并行传输消息。而http/1.1在协议层限制了单个连接串行请求响应,但我们可以使用http/2.0或http/3.0做为http/1.1的传输层,也能达到一个物理链接多路传输http/1.1的目的。这样下来内网http/1.1穿透也和mqtt一样,只需要一个物理长连接。
1.2 身份认证
我尝试使用frp来承载物联网设备的http内网穿透,但至今还没成功完成海量设备的一机一密的身份认证,它里面的token
认证方式只适合一平台对一个设备的安全要求,而oidc验证我至今仍然看不明白怎么使用。对于一款内网穿透组件或应用,能像asp.netcore的身份验证强大,对平台端而言是非常需要的。
1.3 安全传输
设备内置的http服务器,一般都是没有https,因为它本身就不考虑公网传输的能力。但在内网穿透之后,我们必须要考虑设备到公网平台这段的传输安全。
1.4 开放协议
内网穿透组件涉及到平台的服务端和集成在设备里的客户端库,平台端一般只有二次开发的需求。而设备端由于芯片、系统和指令集、内存限制等等因素,只提供客户端库或二进制可执行文件是不够的,还可能需要客户端开发者根据交互协议来自行开发客户端组件。这就要求内网穿透组件提供客户端与服务端的交互协议,且最好是设计为非常简单的协议。
2 cyarp出场
基于yarp的http内网穿透中间件,支持tcp、http/2.0或http/3.0作为http/1.1的传输层,其具有以下特征
- 是一个标准的asp.netcore中间件
- 能完整使用asp.netcore框架和其它中间件
- 使用服务端的tls(https)做为安全传输层
- 单连接多路复用,无需客户端提供http2服务器
- 协议透明简单,参考了websocket升级和bootstrapping websockets with http/2
2.1 服务端开发
中间件其依赖于authentication身份认证中间件,使用如下方法进行注册和中间件的配置。
builder.services.addcyarp(cyarp=>
{
...
});
中间件配置顺序如下:
...
app.useauthentication();
...
app.usecyarp();
...
最后在controller、minapi的处理者或中间件中处理http转发
// 请求者的授权验证
[authorize(roles = "mobile")]
public class cyarpcontroller : controllerbase
{
private static readonly string clientidclaimtype = "clientid";
///
/// 处理cyarp
/// 核心操作是从请求上下文获取clientid
/// 然后使用clientid从clientmanager获取client来转发http
///
///
///
[route("/{**cyarp}")]
public async task invokeasync([fromservices] iclientmanager clientmanager)
{
var clientid = this.user.findfirstvalue(clientidclaimtype);
if (clientid != null && clientmanager.trygetvalue(clientid, out var client))
{
this.request.headers.remove(headernames.authorization);
await client.forwardhttpasync(this.httpcontext);
}
else
{
this.response.statuscode = statuscodes.status502badgateway;
}
}
}
2.2 客户端开发
使用cyary.client.cyarpclient
很方便完成客户端开发
using var client = new cyarpclient();
while (true))
{
await client.transportasync(this.clientoptions.currentvalue, stoppingtoken).configureawait(configureawaitoptions.suppressthrowing);
}
2.3 客户端协议
由于篇幅有限,不在这里展开,可以查阅
3 同源产品
是dotnet平台下堪比nginx的一个组件,其它融入asp.netcore框架作为里面的中间件共享asp.netcore生态。
大神也曾经小手一挥造就了项目,也是实现了http内网穿透的能力。但是他的实现方案要求客户端方能要运行asp.netcore监听做为客户端组件,由于asp.netcore的runtime只适配了桌面系统,且编译出的二进制文件很大,此方法自然无法在物联网设备中运行了。