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反向代理与 Real-IP 和 X-Forwarded-For

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  本文作者张开涛。为保障《亿级流量网站架构核心技术》一书内容的连续性,有些需要读者了解的内容,或者书的补充和引申内容,会通过二维码嵌入的方式引导读者阅读学习。大家可以关注作者公众号“开涛的博客”,并从菜单栏“我的新书”中查阅相关内容。

  本文是「4.4 接入层限流」节中的「按照IP限制并发连接数配置示例」部分需要了解的内容。
  当我们访问互联网上的服务时,大多数时,客户端并不是直接访问到服务端的,而是客户端首先请求到反向代理,反向代理再转发到服务端实现服务访问,通过反向代理实现路由/负载均衡等策略。这样一来在服务端拿到的客户端IP将是反向代理IP,而不是真实客户端IP,因此需要一种办法来获取到真实客户端IP。
  如下图所示,客户端通过Nginx Proxy1 和 Nginx Proxy2 两层反向代理才访问到具体服务Nginx Backend(或如Tomcat服务)。那Nginx Backend如何才能拿到真实客户端IP呢?
图片描述

  接下来我们来看看如何才能获取到客户端真实IP。

场景1

  场景1是很简单的场景,Nginx Proxy直接把请求往后转发,没有做任何处理。

Nginx Proxy
192.168.107.107 nginx.conf
location /test {
    proxy_pass http://192.168.107.112:8080;
}
192.168.107.112 nginx.conf
location /test {
    proxy_pass http://192.168.107.114:8080;
}
Nginx Proxy就是简单的把请求往后转发。
Nginx Backend
192.168.107.114 nginx.conf
location /test {
    default_type text/html;
    charset gbk;
    echo "$remote_addr || $http_x_forwarded_for";
}

  Nginx Backend输出客户端IP($remote_addr)和X-Forwarded-For请求头($http_x_forwarded_for),当访问服务时输出结果如下所示:

192.168.107.112 ||

分析

1.$remote_addr代表客户端IP,当前配置的输出结果为最后一个代理服务器的IP,并不是真实客户端IP;
2.在没有特殊配置情况下,X-Forwarded-For请求头不会自动添加到请求头中,即Nginx Backend的$http_x_forwarded_for输出为空。

场景2

  场景2通过添加X-Real-IP和X-Forwarded-For捕获客户端真实IP。

Nginx Proxy
192.168.107.107 nginx.conf
location /test {
    proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
    proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
    proxy_pass http://192.168.107.112:8080;
}
192.168.107.112 nginx.conf
location /test {
    proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
    proxy_pass http://192.168.107.114:8080;
}
Nginx Backend
192.168.107.114 nginx.conf
location /test {
    default_type text/html;
    charset gbk;
    echo "$remote_addr ||$http_x_real_ip  ||$http_x_forwarded_for";
}

  当访问服务时,输出结果为:

192.168.107.112 || 192.168.162.16 || 192.168.162.16, 192.168.107.107

分析

1.在离用户最近的反向代理NginxProxy 1,通过“proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr”把真实客户端IP写入到请求头X-Real-IP,在NginxBackend输出$http_x_real_ip获取到了真实客户端IP;而Nginx Backend的“$remote_addr”输出为最后一个反向代理的IP;
2.“proxy_set_headerX-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for”的是把请求头中的X-Forwarded-For与$remote_addr用逗号合起来,如果请求头中没有X-Forwarded-For则$proxy_add_x_forwarded_for为$remote_addr。
  X-Forwarded-For代表了客户端IP,反向代理如Nginx通过$proxy_add_x_forwarded_for添加此项,X-Forwarded-For的格式为X-Forwarded-For:real client ip, proxy ip 1, proxy ip N,每经过一个反向代理就在请求头X-Forwarded-For后追加反向代理IP。
  到此我们可以使用请求头X-Real-IP和X-Forwarded-For来获取客户端IP及客户端到服务端经过的反向代理IP了。这种方式还是很麻烦,$remote_addr并不是真实客户端IP。

场景3

  为了更方便的获取真实客户端IP,可以使用nginx http_realip_module模块解决,在安装nginx时通过–with-http_realip_module安装该模块。NginxProxy配置和场景2一样。

Nginx Backend
192.168.107.114 nginx.conf
real_ip_header X-Forwarded-For; 
set_real_ip_from 192.168.0.0/16; 
real_ip_recursive on; 

location /test {
    default_type text/html;
    charset gbk;
    echo "$remote_addr || $http_x_real_ip  ||$http_x_forwarded_for";
}

  当访问服务时,输出结果为:

192.168.162.16 || 192.168.162.16 || 192.168.162.16, 192.168.107.107

分析

1.X-Real-IP和X-Forwarded-For和场景2一样;
2.使用realip模块后,$remote_addr输出结果为真实客户端IP,可以使用$realip_remote_addr获取最后一个反向代理的IP;
3.real_ip_headerX-Forwarded-For:告知Nginx真实客户端IP从哪个请求头获取,如X-Forwarded-For;
4.set_real_ip_from192.168.0.0/16:告知Nginx哪些是反向代理IP,即排除后剩下的就是真实客户端IP,支持配置具体IP地址、CIDR地址;
5.real_ip_recursive on:是否递归解析,当real_ip_recursive配置为off时,Nginx会把real_ip_header指定的请求头中的最后一个IP作为真实客户端IP;当real_ip_recursive配置为on时,Nginx会递归解析real_ip_header指定的请求头,最后一个不匹配set_real_ip_from的IP作为真实客户端IP。
  如果配置“real_ip_recursive off; ”,则输出结果为:

192.168.107.107 || 192.168.162.16 ||192.168.162.16, 192.168.107.107

总结

1.通过“proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for” 把从真实客户端IP和反向代理IP通过逗号分隔,添加到请求头中;
2.可以在第一个反向代理上配置“proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr” 获取真实客户端IP;
3.配合realip模块从X-Forwarded-For也可以获取到真实客户端IP。
  在整个反向代理链条的第一个反向代理可以不配置“proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for”,否则客户端可以伪造X-Forwarded-For从而伪造客户端真实IP,如果服务端使用X-Forwarded-For第一个IP作为真实客户端IP,则就出问题了。如果通过配置X-Real-IP请求头或者配合realip模块也不会出现该问题。如果自己解析X-Forwarded-For的话,记得使用realip算法解析,而不是取第一个。
当我们进行限流时一定注意限制的是真实客户端IP,而不是反向代理IP,我遇到过很多同事在这块出问题的。

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