waf: A Java repository from soddygo

WAF是使用Java开发的API Gateway，由于WAF构建在开源代理LittleProxy之上，所以说WAF底层使用的是Netty。

特性

安全拦截，支持各种分析检测，支持脚本（沙箱）；
流控/CC防护，支持IP粒度，可扩展；
HTTP代理，支持"hijacking" HTTPS connection using "Man in the Middle" style attack；
URL Rewrite；
HTTP Redirect；
Socks5；
集中式配置；
自定义协议转化，HTTP->DUBBO，HTTP->GRPC等（可导入swagger接口文档）；

Quick Start

编译:

 mvn package

运行:

由于使用appassembler-maven-plugin 打成了符合JSW规范的包,所以解压target目录下的Zip文件, 然后在bin目录下运行对应平台的脚本,以Linux为例:

bin/waf { console | start | stop | restart | status | dump }

配置:

2.0开始配置分为基础配置和应用配置，基础配置就是Classpath下的waf.properties、admin.properties、application.properties、cluster.properties；应用配置则需要通过接口进行设置，waf目前还没有一套简易的UI来进行设置，不过集成了swagger，可以通过swagger ui界面来配置。2.0相较于1.0，配置集中化之后的好处在于配置修改不再需要停机重新加载，规则随时可以添加、禁用删除。配置中心目前zookeeper是稳定的，atomix自研的配置中心目前还不完善，建议别开启atomix的spi实现。尽管没有UI，但是接口做了详细的校验，大家可以放心设置，不大会出现配置参数设置错误导致的系统崩溃。

架构

HTTP Proxy选择了基于Netty研发的LittleProxy, LittleProxy是LANTERN的维护者发起的开源项目,是一款非常优秀的Java HTTP Proxy. 关于Loadbalance,WAF有两种模式可以供选择,一种基于Proxy Chain,另一种是基于HostResolver.Proxy Chain是把目标机的映射交给下游的Proxy,而HostResolver则是WAF自身完成映射.需要特别注意的是,Proxy Chain中如果存在多Proxy是不会负载均衡的,只有前一个不可用时才会用下一个.

HttpRequestFilterChain 和 HttpResponseFilterChain 责任链,分别对进来和出去的数据进行拦截分析.Request拦截又分为黑白名单两种,Response拦截主要给输出的数据进行安全加固.在Request的拦截规则方面,我参考了loveshell/ngx_lua_waf.

更多技术详情请移步个人Java版WAF技术细节 HttpProxy研发心得

性能

测试目的

Nginx的性能是有目共睹的,WAF既然作为一个HTTP Proxy,所以需要跟Nginx对比一下,看看性能的差距有多大.

因为目的是要压出中间Proxy的性能极限,所以后端服务性能要非常高,至少要比中间Proxy性能好,所以选用了Nginx模拟后端服务. 为了减少网络开销对测试影响,所有的测试都是在一台机器上完成的.

测试基准:

1.AB->Nginx_Proxy->Nginx_AS

2.AB->WAF->Nginx_AS

3.ab -k -c 100 -n 1000000 目标地址(HTTP长链)

4.ab -c 100 -n 1000000 目标地址(HTTP短链)

JDK版本

java version "1.8.0_131"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_131-b11)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.131-b11, mixed mode)

WAF JVM配置:

wrapper.java.additional.1=-server
wrapper.java.additional.2=-Xms2048m
wrapper.java.additional.3=-Xmx2048m
wrapper.java.additional.4=-Xmn800m
wrapper.java.additional.5=-XX:+UseG1GC
wrapper.java.additional.6=-Xloggc:/tmp/log/gc.log
wrapper.java.additional.7=-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
wrapper.java.additional.8=-XX:+PrintGCDetails
wrapper.java.additional.9=-XX:+PrintGCTimeStamps
wrapper.java.additional.10=-XX:+PreserveFramePointer

WAF基础配置:

#on表示waf支持loadbalance,需要配置upstream.properties,与waf.proxy.chain和waf.mitm互斥
waf.lb=on
#设置重试间隔时间，默认10秒
waf.lb.fail_timeout=10
#是否路由到waf下游的proxy,与waf.proxy.lb互斥
waf.chain=off
#waf下游的proxy,多个用","分隔.注意只有前一个不可用,才会用下一个,下游proxy不会负载均衡
waf.chain.servers=127.0.0.1:4321
#是否启用TLS,与waf.mitm互斥
waf.tls=off
#是否HTTPS开启中间人拦截,与waf.tls和waf.proxy.lb互斥
waf.mitm=off
#接收者线程数,如果系统只有一个服务端port需要监听,则BossGroup线程组线程数设置为 1。
#https://stackoverflow.com/questions/22280916/do-we-need-more-than-a-single-thread-for-boss-group
waf.acceptorThreads=1
#处理client请求的工作线程数
waf.clientToProxyWorkerThreads=100
#处理proxy与后端服务器的工作线程数
waf.proxyToServerWorkerThreads=100
#waf服务器端口
waf.serverPort=9091
#是否开启Socks5支持
waf.ss=off
waf.ss.server.host=127.0.0.1
waf.ss.server.port=1080
#The timeout (in seconds) for auto-closing idle connections.
waf.idleConnectionTimeout=70

服务器/虚拟机(测试机)配置:

4  Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2640 v2 @ 2.00GHz

结果:

CPU(id基本在10以内)

%Cpu0  : 49.8 us, 33.7 sy,  0.0 ni,  6.1 id,  0.0 wa,  0.0 hi, 10.4 si,  0.0 st
%Cpu1  : 48.0 us, 33.9 sy,  0.0 ni,  7.4 id,  0.0 wa,  0.0 hi, 10.7 si,  0.0 st
%Cpu2  : 49.8 us, 33.0 sy,  0.0 ni,  7.4 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  9.8 si,  0.0 st
%Cpu3  : 48.8 us, 31.5 sy,  0.0 ni,  8.5 id,  0.0 wa,  0.0 hi, 11.2 si,  0.0 st

QPS

测试场景	测试条件	QPS
AB->Nginx_AS	HTTP长链	64815
AB->Nginx_AS	HTTP短链	6174
AB->Nginx_Proxy->Nginx_AS	HTTP长链	16924
AB->Nginx_Proxy->Nginx_AS	HTTP短链	13137
AB->WAF->Nginx_AS	HTTP长链	5566
AB->WAF->Nginx_AS	HTTP短链	5559

火焰图:

github不支持火焰图显示,点击下载源文件.

常见问题

开启TLS or MITM后,会在项目的目录下生成waf_cert证书,TLS会自动下发证书,MITM需要手动加入证书,信任之后就可以正常工作了.
waf.proxy.lb和waf.proxy.mitm,waf.tls和waf.proxy.mitm,waf.proxy.chain和waf.proxy.lb两两之间只能开启其中之一.
如果只是HTTP或者HTTPS抓包,可以关闭所有的安全拦截.
如果Gateway前面还有loadbalance，例如Nginx，Nginx->Gateway一定要用HTTP1.1，否者会报upstream prematurely closed connection while reading upstream。出现该问题的原因可以仔细阅读HttpFilterAdapterImpl.java中方法 proxyToServerRequestSending的注释。

soddygo/waf

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