NPS 代理实现：WebSocket 代理与 HTTP 反向代理
  • Jul 18, 2025
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引言

在 NPS 系列文章的前几篇中，我们已经探讨了 NPS 的整体架构、服务端核心以及多种代理模式（TCP 隧道、HTTP 代理、SOCKS5 代理、P2P 代理和 UDP 代理）。本篇文章将深入 NPS 的 WebSocket 代理和 HTTP 反向代理实现。我们将通过分析 nps/server/proxy/websocket.go 文件，揭示 NPS 如何处理这两种特殊的 HTTP 流量，实现更灵活的网络穿透。

WebSocket 与 HTTP 反向代理的需求

  • WebSocket：提供客户端和服务器之间的全双工通信通道，常用于实时应用，如聊天、在线游戏、股票行情等。传统的 HTTP 代理无法直接处理 WebSocket 协议的升级和持续连接。
  • HTTP 反向代理：将客户端的 HTTP 请求转发到后端服务器，并返回后端服务器的响应。它通常用于负载均衡、SSL 卸载、缓存和安全防护等。

websocket.go：WebSocket 与 HTTP 反向代理的实现

websocket.go 文件主要定义了 HttpReverseProxy 和 ReverseProxy 两个结构体，它们共同协作来处理 HTTP 反向代理和 WebSocket 连接。

HttpReverseProxy：HTTP 请求的入口

HttpReverseProxy 实现了 http.Handler 接口，是所有 HTTP 请求（包括 WebSocket 升级请求）进入 NPS 反向代理的入口点。

type HttpReverseProxy struct {
    proxy                 *ReverseProxy
    responseHeaderTimeout time.Duration
}
  • proxy *ReverseProxy：指向实际处理请求的 ReverseProxy 实例。
  • responseHeaderTimeout time.Duration：后端响应头的超时时间。

ServeHTTP() 方法：请求处理流程

HttpReverseProxy 的 ServeHTTP() 方法负责处理传入的 HTTP 请求：

  1. 获取主机信息：通过 file.GetDb().GetInfoByHost(req.Host, req) 根据请求的 Host 头获取对应的 file.Host 配置信息。如果找不到，则返回 404。
  2. 认证检查：如果主机配置了用户名和密码，则进行认证检查。认证失败返回 401。
  3. 获取目标地址：从主机配置中获取一个随机的目标地址 (targetAddr)。
  4. 减少连接数：调用 host.Client.CutConn() 减少客户端的可用连接数。
  5. 上下文传递：将 host、targetAddr 和原始请求 (req) 存储到请求的 Context 中，以便后续处理链能够访问这些信息。
  6. 委托给 rp.proxy.ServeHTTP()：将请求的处理委托给内部的 ReverseProxy 实例。
  7. 增加连接数：请求处理完成后，通过 defer host.Client.AddConn() 增加客户端的可用连接数。

ReverseProxy：核心反向代理逻辑

ReverseProxy 结构体是对 Go 标准库 net/http/httputil.ReverseProxy 的封装和扩展，主要用于定制连接建立和错误处理。

type ReverseProxy struct {
    *httputil.ReverseProxy
    WebSocketDialContext func(ctx context.Context, network, addr string) (net.Conn, error)
}
  • *httputil.ReverseProxy：嵌入了标准库的反向代理，继承了其大部分功能。
  • WebSocketDialContext func(...)：一个自定义的函数，用于在 WebSocket 升级时建立与后端服务的连接。

NewHttpReverseProxy()：初始化 ReverseProxy

NewHttpReverseProxy() 函数负责创建并配置 ReverseProxy 实例：

  1. 创建 httputil.ReverseProxy：初始化一个标准的 httputil.ReverseProxy。
  2. 定制 Director：Director 函数在请求被转发到后端之前执行，这里主要用于修改请求的 Host 头和 Header。
  3. 定制 Transport：
    • DisableKeepAlives: true：禁用 Keep-Alive，确保每个请求都建立新的连接。
    • DialContext：这是关键的定制点。它定义了如何建立与后端服务的连接。在这个函数中：
      • 从请求的 Context 中获取 host 和 targetAddr。
      • 构建 conn.Link 信息。
      • 通过 s.bridge.SendLinkInfo() 将连接请求发送给 NPS 的 bridge 模块，由 bridge 负责与客户端建立实际的隧道连接，并返回一个 net.Conn。
      • 将返回的 net.Conn 封装为 flowConn，用于流量统计。
  4. 定制 ErrorHandler：用于处理反向代理过程中发生的错误。
  5. 定制 WebSocketDialContext：这是一个独立的函数，专门用于 WebSocket 升级时建立连接。它的逻辑与 DialContext 类似，也是通过 s.bridge.SendLinkInfo() 建立连接。

flowConn：流量统计的连接封装

flowConn 结构体封装了 io.ReadWriteCloser，并添加了流量统计相关的字段和方法。它使得 NPS 能够在 HTTP 反向代理和 WebSocket 连接中精确地统计流量。

IsWebsocketRequest()：判断是否为 WebSocket 升级请求

这是一个辅助函数，通过检查 HTTP 请求的 Connection 和 Upgrade 头来判断是否为 WebSocket 升级请求。

ServeHTTP() 方法：WebSocket 请求分发

ReverseProxy 的 ServeHTTP() 方法会首先判断是否为 WebSocket 升级请求：

  • 如果是 WebSocket 请求，则调用 p.serveWebSocket() 进行处理。
  • 如果不是，则由嵌入的 httputil.ReverseProxy 处理（即转发普通的 HTTP 请求）。

serveWebSocket()：WebSocket 连接的处理

serveWebSocket() 方法是处理 WebSocket 升级请求的核心逻辑：

  1. 建立目标连接：通过 p.WebSocketDialContext() 建立与后端 WebSocket 服务的连接。
  2. 劫持 HTTP 连接：通过 http.Hijacker 接口劫持客户端的 HTTP 连接，将其转换为原始的 TCP 连接。
  3. 转发请求头：将客户端的原始 WebSocket 升级请求头写入到目标连接。
  4. 双向数据拷贝：调用 Join() 函数，在客户端连接和目标连接之间进行双向数据拷贝，实现 WebSocket 数据的转发。

Join()：WebSocket 数据双向拷贝

Join() 函数负责在两个 io.ReadWriteCloser 之间进行双向数据拷贝，通常用于 WebSocket 连接：

func Join(c1 io.ReadWriteCloser, c2 io.ReadWriteCloser, host *file.Host) (inCount int64, outCount int64) {
    var wait sync.WaitGroup
    // pipe 函数用于单向数据拷贝
    pipe := func(to io.ReadWriteCloser, from io.ReadWriteCloser, count *int64) {
        defer to.Close()
        defer from.Close()
        defer wait.Done()
        goroutine.CopyBuffer(to, from, host.Client.Flow, nil, "") // 使用 goroutine.CopyBuffer 进行数据拷贝和流量统计
    }

    wait.Add(2) // 两个 goroutine 进行双向拷贝
    go pipe(c1, c2, &inCount)
    go pipe(c2, c1, &outCount)
    wait.Wait() // 等待两个 goroutine 完成
    return
}
  • 它启动两个 goroutine，分别负责从一个连接读取数据并写入另一个连接，实现双向数据流。
  • goroutine.CopyBuffer() 是一个自定义的拷贝函数，它在拷贝数据的同时，还会进行流量统计。

总结

nps/server/proxy/websocket.go 文件展示了 NPS 如何通过 HttpReverseProxy 和 ReverseProxy 结构体，结合 httputil.ReverseProxy 的强大功能，实现了对 HTTP 反向代理和 WebSocket 连接的灵活处理。通过定制 DialContext 和 WebSocketDialContext，NPS 能够将这些流量路由到其内部的隧道机制，从而实现复杂的网络穿透场景。flowConn 和 Join() 函数则确保了流量的精确统计和高效转发。

在下一篇文章中，我们将继续探索 NPS 的其他代理模式，例如 HTTPS 代理。

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