簡介

我們知道雖然HTTP2協議並不強制使用HTTPS，但是對大多數瀏覽器來說，如果要使用HTTP2的話，則必須使用HTTPS，所以我們需要了解如何在netty的TLS中支援http2。

TLS的擴充套件協議NPN和ALPN

HTTP2協議是從spdy協議發展而來的，無論是spdy還是http2都為了能在HTTPS的環境下工作，發展出來了TLS協議的擴充套件。

他們分別叫做NPN(Next Protocol Negotiation) 和 ALPN (Application Layer Protocol Negotiation) 。

他們規定了在TLS協議握手之後，客戶端和伺服器端進行應用資料通訊的協議。其中ALPN可以在客戶端首次和伺服器端進行握手的時候，就列出客戶端支援的應用層資料協議，伺服器端直接選擇即可，因此可以比NPN少一個互動流程，更加優秀。

那麼spdy和http2分別支援的協議都有哪些呢？

netty提供了一個ApplicationProtocolNames類，在其中定義了各自對應的協議，其中ALPN對應了http2和http1.1，而sydy對應了spdy/1，spdy/2，spdy/3：


    /**
     * HTTP version 2
     */
    public static final String HTTP_2 = "h2";

    /**
     * {@code "http/1.1"}: HTTP version 1.1
     */
    public static final String HTTP_1_1 = "http/1.1";

    /**
     * {@code "spdy/3.1"}: SPDY version 3.1
     */
    public static final String SPDY_3_1 = "spdy/3.1";

    /**
     * {@code "spdy/3"}: SPDY version 3
     */
    public static final String SPDY_3 = "spdy/3";

    /**
     * {@code "spdy/2"}: SPDY version 2
     */
    public static final String SPDY_2 = "spdy/2";

    /**
     * {@code "spdy/1"}: SPDY version 1
     */
    public static final String SPDY_1 = "spdy/1";

SslProvider

目前來說，netty中有兩種SSL的實現方式，一種是JDK，一種是OPENSSL，不同的實現方式對TLS協議擴充套件的支援也不一樣。它提供了一個isAlpnSupported方法，根據傳入provider的不同來判斷，是否支援ALPN。

    public static boolean isAlpnSupported(final SslProvider provider) {
        switch (provider) {
            case JDK:
                return JdkAlpnApplicationProtocolNegotiator.isAlpnSupported();
            case OPENSSL:
            case OPENSSL_REFCNT:
                return OpenSsl.isAlpnSupported();
            default:
                throw new Error("Unknown SslProvider: " + provider);
        }
    }

如果你使用的是JDK8，那麼執行之後，可能會得到下面的錯誤提示：

ALPN is only supported in Java9 or if you use conscrypt as your provider or have the jetty alpn stuff on the class path.

也就是說如果是用JDK作為預設的SSL provider的話，它是不支援ALPN的。必須升級到java9.

根據提示如果新增conscrypt到classpath中：

        <dependency>
            <groupId>org.conscrypt</groupId>
            <artifactId>conscrypt-openjdk-uber</artifactId>
            <version>2.5.2</version>
        </dependency>

執行之後會得到下面的錯誤：

Unable to wrap SSLEngine of type 'sun.security.ssl.SSLEngineImpl'

怎麼辦呢？答案就是使用Open SSL，還需要新增：

        <dependency>
            <groupId>io.netty</groupId>
            <artifactId>netty-tcnative-boringssl-static</artifactId>
            <version>2.0.40.Final</version>
        </dependency>

經過測試，完美執行。

ApplicationProtocolConfig

ApplicationProtocolConfig是netty提供了傳遞給SSLEngine的協議配置類，它主要有四個屬性：

    private final List<String> supportedProtocols;
    private final Protocol protocol;
    private final SelectorFailureBehavior selectorBehavior;
    private final SelectedListenerFailureBehavior selectedBehavior;

supportedProtocols是支援的資料傳輸協議，像上面的HTTP2，HTTP1.1或者spdy/1，spdy/2，spdy/3等。

protocol是TLS的擴充套件協議，像ALPN或者NPN等。

selectorBehavior是在選擇協議的時候的表現方式，有3種方式：

FATAL_ALERT：如果選擇應用程式協議的節點沒有找到匹配項，那麼握手將會失敗。
NO_ADVERTISE：如果選擇應用程式協議的節點沒有找到匹配項，它將通過在握手中假裝不支援 TLS 擴充套件。
CHOOSE_MY_LAST_PROTOCOL：如果選擇應用程式協議的節點沒有找到匹配項，將會使用上一次建議使用的協議。

selectedBehavior是通知被選擇的協議之後的表現方式，也有3種方式：

ACCEPT：如果節點不支援對方節點選擇的應用程式協議，則該節點預設不支援該TLS擴充套件，然後繼續握手。
FATAL_ALERT：如果節點不支援對方節點選擇的應用程式協議，則握手失敗。
CHOOSE_MY_LAST_PROTOCOL：如果節點不支援對方節點選擇的應用程式協議，將會使用上一次建議使用的協議。

構建SslContext

有了provider，ApplicationProtocolConfig 之後，就可以構建SslContext了。首先建立SSL provider：

 SslProvider provider =  SslProvider.isAlpnSupported(SslProvider.OPENSSL)  ? SslProvider.OPENSSL : SslProvider.JDK;

預設情況下使用JDK作為ssl provider，如果你使用的是OpenSSL的話，就使用OpenSSL。

我們使用SslContextBuilder.forServer來建立SslContext，這個方法需要傳入certificate和privateKey，為了簡單起見，我們使用自簽名的SelfSignedCertificate：

 SelfSignedCertificate ssc = new SelfSignedCertificate();
            sslCtx = SslContextBuilder.forServer(ssc.certificate(), ssc.privateKey()).build();

還可以為其設定sslProvider，ciphers和applicationProtocolConfig等資訊：

sslCtx = SslContextBuilder.forServer(ssc.certificate(), ssc.privateKey())
                .sslProvider(provider)
                //支援的cipher
                .ciphers(Http2SecurityUtil.CIPHERS, SupportedCipherSuiteFilter.INSTANCE)
                .applicationProtocolConfig(new ApplicationProtocolConfig(
                    Protocol.ALPN,
                    // 目前 OpenSsl 和 JDK providers只支援NO_ADVERTISE
                    SelectorFailureBehavior.NO_ADVERTISE,
                    // 目前 OpenSsl 和 JDK providers只支援ACCEPT
                    SelectedListenerFailureBehavior.ACCEPT,
                    ApplicationProtocolNames.HTTP_2,
                    ApplicationProtocolNames.HTTP_1_1))
                .build();

ProtocolNegotiationHandler

最後，我們需要根據協商使用的不同協議，進行不同的處理。netty提供了一個ApplicationProtocolNegotiationHandler，自定義的話，只需要繼承該類即可，比如，我們根據protocol的名稱不同，來分別處理HTTP1和HTTP2請求：

   public class MyNegotiationHandler extends ApplicationProtocolNegotiationHandler {
       public MyNegotiationHandler() {
           super(ApplicationProtocolNames.HTTP_1_1);
       }
  
       protected void configurePipeline(ChannelHandlerContext ctx, String protocol) {
           if (ApplicationProtocolNames.HTTP_2.equals(protocol) {
               configureHttp2(ctx);
           } else if (ApplicationProtocolNames.HTTP_1_1.equals(protocol)) {
               configureHttp1(ctx);
           } else {
               throw new IllegalStateException("unknown protocol: " + protocol);
           }
       }
   }

然後將其加入到ChannelPipeline中即可：

   public class MyInitializer extends ChannelInitializer<Channel> {
       private final SslContext sslCtx;
  
       public MyInitializer(SslContext sslCtx) {
           this.sslCtx = sslCtx;
       }
  
       protected void initChannel(Channel ch) {
           ChannelPipeline p = ch.pipeline();
           p.addLast(sslCtx.newHandler(...)); // Adds SslHandler
           p.addLast(new MyNegotiationHandler());
       }
   }

總結

以上就是在netty中配置TLS支援HTTP2的完整流程了。

本文的例子可以參考：learn-netty4

本文已收錄於 http://www.flydean.com/26-netty-secure-http2/
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netty系列之:讓TLS支援http2

簡介

TLS的擴充套件協議NPN和ALPN

SslProvider

ApplicationProtocolConfig

構建SslContext

ProtocolNegotiationHandler

總結

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