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commit e258ed3
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Original file line number | Diff line number | Diff line change |
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@@ -0,0 +1,272 @@ | ||
# 什么是在线代理 | ||
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所谓在线代理,可通过某个网站访问另一个网站(通常无法直接访问)。不用安装任何插件,不用修改任何配置,仅仅打开一个网页即可。 | ||
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类似的网站,或许大家都曾见过,并且印象中应该都不怎么好用。相比 ss/v2 这些网络层代理,在线代理的成熟度显然要低得多,只能临时凑合着用。 | ||
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# 为什么在线代理不好用 | ||
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因为要实现一个完善的在线代理,难度非常大! | ||
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也许你会说,用 nginx 搭个反向代理不就可以了。其实并没有这么简单。 | ||
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举个例子,假如我们用 `a.com` 反向代理 `b.com`,并且 `b.com` 有如下网页: | ||
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```html | ||
<img src="/foo.gif"> | ||
<img src="http://b.com/bar.gif"> | ||
``` | ||
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第一个 img 是相对路径。由于当前实际地址是 `a.com`,因此最终访问的 URL 是 `http://a.com/foo.gif`。我们的后端服务器收到请求后,抓取 `http://b.com/foo.gif` 的内容并返回给用户。这没有问题。 | ||
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第二个 img 是绝对路径,这就有问题了!浏览器会直接访问 `b.com`,根本不经过我们的后端。而 `b.com` 是无法直接访问的,于是图片加载失败。 | ||
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因此后端在代理网页时,还需要对其中的内容进行处理,将那些 **绝对路径 URL** 替换成自己的地址。例如: | ||
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```html | ||
<img src="/foo.gif"> | ||
<img src="http://a.com/proxy?url=http://b.com/bar.gif"> | ||
``` | ||
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这样才能确保图 2 走我们的站点,而不是连接 `b.com` 导致逃脱代理。 | ||
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由此可见,衡量一个在线代理完不完善,很重要的一点就是:能否覆盖网页中尽可能多的 URL,减少逃逸现象。 | ||
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虽然替换网页中的 URL 并不困难,但是,这极其麻烦! | ||
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做过 Web 开发的都清楚,网页里的 URL 有千奇百怪的存在形式,可存在于 HTML、CSS、JS 甚至是动态加载的 JSON、XML 等资源中,因此后端只处理 HTML 是不够的,还必须处理各种文本资源!这对服务器是个不小的开销。 | ||
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除了内容处理,其实还有很多额外开销。互联网上的文本资源大多都是压缩传输,而压缩的数据是无法直接处理的,因此还得先解压;最后处理完的数据,还得再压缩回去。一来一往,消耗不少 CPU。当然也可以不压缩,但这又会增加流量开销。 | ||
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像过去的 `gzip` 压缩开销尚可接受,而如今流行的 `brotli` 压缩开销非常大。假如用户频繁访问大体积的文本资源,代理服务器 CPU 将严重消耗。 | ||
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不过,上述问题还不是最严重的。事实上 HTML、CSS 等资源都好说,唯独 JS 是个坑 —— 因为 JS 是程序,它可以动态产生 URL。例如: | ||
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```js | ||
var site = 'b'; | ||
document.write('<img src=http://' + site + '.com/foo.gif>'); | ||
``` | ||
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遇到这种场合,任何字符串层面的替换都是无解的! | ||
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除了动态产生 URL,还有动态获取 URL 的情况。因为有很多 API 是和 URL 相关的,例如: | ||
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* `document.domain`,`document.URL`,`document.cookie` | ||
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* 超链接 `href` 属性,表单 `action` 属性,各种元素 `src` 属性 | ||
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* 消息事件 `origin` 属性 | ||
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* 省略数十个 ... | ||
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在我们 `a.com` 页面里调用这些 API,返回自然是 `a.com` 的 URL,而不会是 `b.com`。假如网页里的业务逻辑仍以 `b.com` 作为标准处理,很可能就会出现问题。 | ||
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这类情况现实中很普遍,而传统的在线代理,对此则无能为力。 | ||
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# 新概念在线代理 | ||
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现在,我们尝试用更先进的技术,先解决动态 URL 的问题,然后改进服务器的开销问题。 | ||
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## API Hook | ||
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先来思考:在 `a.com` 的网页里,可以让 `document.domain` 返回 `b.com` 吗? | ||
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其实可以!因为 JS 非常灵活,绝大部分的原生 API 都可以重写,所以能轻易改变默认行为。例如: | ||
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```js | ||
var raw_open = window.open; | ||
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window.open = function(url) { | ||
return raw_open('http://a.com/proxy?' + url); | ||
}; | ||
``` | ||
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这个经过改造的 `open` 函数,可以在每次调用时给 url 加上 `http://a.com/proxy?` 这个前缀。这样,原始网页弹出的任何 URL,其实都是我们站点的页面! | ||
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除了函数,属性也可以重写。例如改变 `document.domain` 的 `getter` 和 `setter`: | ||
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```js | ||
var fakeDomain = 'b.com'; | ||
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Object.defineProperty(document, 'domain', { | ||
get() { | ||
return fakeDomain; | ||
}, | ||
set(value) { | ||
fakeDomain = value; | ||
} | ||
}) | ||
``` | ||
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通过对函数和属性的重写,我们可以 hook 绝大多数和 URL 相关的 API,在其中对输入的参数或者输出的返回值进行调整。 | ||
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这样,原本 `b.com` 的网页现在运行于 `a.com` 站点下,页面脚本获得的仍是 `b.com` 的 URL。 | ||
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我们的代理似乎透明般存在,难以被原始页面感知! | ||
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## DOM Hook | ||
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增加前端脚本之后,服务端的开销反而变大了。因为除了替换 URL,还得往页面头部注入脚本代码。 | ||
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既然前端脚本这么强大,可不可以将 URL 的替换也让它来实现? | ||
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我们设想下,假如服务端不替换 URL,只注入脚本,那么返回的 HTML 类似这样: | ||
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```html | ||
<script src="helper.js"></script> | ||
<html> | ||
... | ||
<img src="http://b.com/foo.gif"> | ||
<script src="http://b.com/bar.js"></script> | ||
</html> | ||
``` | ||
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我们的脚本可以最先运行,这是个巨大的优势。但是,这能改变后续标签的 URL 属性吗? | ||
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事实上,有一个 API 可以拦截 DOM 元素的创建,它就是 `MutationObserver`。通过它,我们可以在 **DOM 元素渲染前** 修改其属性,将绝对路径的 URL 调整成我们的站点。 | ||
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**尽管服务器返回的 HTML 里都是原始 URL,但资源实际上是从我们的站点加载,超链接指向的也是我们的站点!** | ||
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前端有了 `API Hook` 和 `DOM Hook`,后端也就无需处理 JSON、XML 等资源了,因为 URL 无论从何而来,最终都将传给 API,或者赋给 DOM 的属性 —— 这两者现在都能拦截! | ||
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## URL Hook | ||
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由于 `MutationObserver` 只能拦截 DOM 元素,因此仅适用于 HTML,而无法适用于其他资源,例如 CSS 中也有 URL 字符串,这仍需后端处理。 | ||
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```css | ||
@import 'http://b.com/foo.css'; | ||
.xx { | ||
background-image: url(http://b.com/bar.gif); | ||
} | ||
``` | ||
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另外,即使 HTML 中只插入一行代码,服务器仍需对流量进行解压和再压缩,消耗不少 CPU 资源。这很不完美! | ||
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因此,我们的终极目标是:服务器不处理任何内容!最多只处理 HTTP 头。 | ||
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为了实现这个目标,需要借助 HTML5 的一个黑科技 —— `Service Worker`。 | ||
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`Service Worker` 是一种后台运行的服务进程,它提供的 API 允许 JS 拦截当前站点产生的所有 HTTP 请求(甚至包括浏览器地址栏的访问请求),并能控制返回结果,相当于浏览器内部的反向代理! | ||
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有了这个 API,我们可统一捕获流量。无论 URL 是绝对路径还是相对路径,无论出现在 HTML 还是 CSS,都能在 `Service Worker` 层进行拦截,然后转发到自己的服务器! | ||
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不过 `Service Worker` 本身也需通过脚本安装,那么服务端是否仍需往 HTML 中插入脚本? | ||
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其实不需要。因为 `Service Worker` 是后台进程,一旦安装可长期运行,即使网页关闭它仍在运行。所以只需让用户安装一次就可以。 | ||
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当用户首次访问时,不管访问什么路径,服务端始终返回安装页面。之后,整个站点所有流量都被 `Service Worker` 接管。最终所有的内容处理,都可以由 JS 来实现!服务端只需纯粹转发数据,甚至都不用考虑解压缩,从而大幅降低 CPU 开销。 | ||
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到此,我们实现了三种类型的 Hook: | ||
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* API Hook (重写函数和属性) | ||
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* DOM Hook (MutationObserver) | ||
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* URL Hook (Service Worker) | ||
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现在,无论加载 URL 还是调用 API,都可被我们拦截和代理,仿佛将原始网页嵌套在一个沙盒中运行! | ||
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# 无法 Hook 的 API | ||
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由于浏览器限制,有些 API 是无法重写的,其中最典型的就是 `location` —— 无论 `window.location` 还是 `document.location` 以及 `location` 对象中的成员,都是无法重写的。 | ||
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```js | ||
Object.defineProperty(location, 'href', { | ||
get() {}, | ||
set() {} | ||
}) | ||
// Uncaught TypeError: Cannot redefine property: href | ||
``` | ||
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然而这个 API 使用频率非常高,不少网站通过它检测当前的域名是否合法,例如: | ||
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```js | ||
if (location.host != 'b.com') { | ||
location.href = 'http://b.com'; | ||
} | ||
``` | ||
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如果不考虑这个接口,网站一旦发生跳转,就逃出我们的沙盒了! | ||
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然而它又无法重写,这该如何解决?尽管理论上无解,但作为实践,还是可以在一定程度上进行缓解 —— 我们可将 JS 中字面出现的 `location` 进行重命名,例如修改成 `__location`,这样就能将操作**转移到我们定义的对象上**! | ||
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```js | ||
if (__location.host != 'b.com') { | ||
__location.href = 'http://b.com'; | ||
} | ||
``` | ||
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因为 `Service Worker` 掌控所有流量,所以修改 JS 资源并不困难。此外,网页中的内联脚本也可通过 `MutationObserver` 拦截和修改。 | ||
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> 演示站点就采用了这个方案。不过为了简单,目前使用正则替换,有时会出现一些误伤,将业务代码里的函数名、字符串、属性名也给破坏了。更好的方案,则是通过 AST 修改,当然性能开销也会更大。 | ||
不过这个方案只能缓解,而无法彻底解决。因为我们只能修改明文出现的 `location`,对于动态的场合就无解了,例如: | ||
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```js | ||
window['lo' + 'cat' + 'ion'] // location object | ||
this[atob('bG9jYXRpb24=')] // location object | ||
``` | ||
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更别提 `eval` 这些了。所以,如果网页有意访问 `location`,我们是无法难拦截的! | ||
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这个特征,可以给 Web 开发者一个警示:如果想检测当前页面 URL 是否合法,尽量不要出现明文的 `window`、`location` 等关键字,而是通过动态的方式访问,以防落入上述这种陷阱。如果想检测你的网站是否安全,可尝试用演示站点访问你的登录页,如果没有跳转到原始网站,说明你的 `location` 接口用得不够安全,用户极有可能在代理页面中输入账号密码,导致隐私泄露! | ||
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# 无法 Hook 的 DOM | ||
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事实上,有些特殊请求无法被 `Service Worker` 拦截,例如 **不同源的框架页面**。因此,我们仍需借助 `MutationObserver` 修改元素的 URL 属性,将跨源的子页面变成同源,使得其中的请求都可被拦截。 | ||
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不过 `MutationObserver` 也有一些细节问题。例如,即使给元素设置了新的 URL,但是原始 URL 仍会加载。因为浏览器为了提高速度,有一个预加载的机制,原始 URL 在 HTML 解析阶段就开始加载了;之后修改会导致加载取消,但请求仍已产生,控制台里可看到 `cancel` 状态的请求。 | ||
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有个简单的办法,倒是可以缓解这问题:设置一个 `Content-Security-Policy` 策略,让网页只允许加载自己的域名,从而阻止预加载请求。这个方案目前在演示中开启,可以看到每个页面的头部有一个 `<meta>` 标签定义的 CSP 策略。 | ||
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当然 `MutationObserver` 仍存在较多问题,这里不一一叙述。事实上最完善的方案,仍是替换 HTML 里的 URL 字符串,并且最好支持流模式。这个功能以后将会实现。 | ||
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# 无法 Hook 的资源 | ||
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众所周知 `URL` 是 `URI` 的子集,这意味着有些 URI 资源是 `Service Worker` 无法拦截的。最典型的就是 `Data URI`。 | ||
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此外,还有 `about:`、`blob:`、`javascript:` 等协议的 uri 也无法拦截。这意味着,通过这些 uri 加载的网页,其中的资源都不会被 `Service Worker` 捕获;通过这些 uri 加载的脚本,其中的 `location` 都不会被替换成 `__location`。这就有可能出现逃逸现象! | ||
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因此,我们还得借助 API Hook 和 DOM Hook 来覆盖这类资源的加载。(目前演示中尚未实现) | ||
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其他还有 `ws:`、`wss:` 虽然无法经过 `Service Worker`,但是 `WebSocket` 底层仍是基于 HTTP 的,因此通过 API Hook 即可解决。 | ||
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# 更多优化 | ||
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得益于 `Service Worker` 超高的灵活性,我们甚至可对网络架构进行改造,将前后端进行分离: | ||
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前端只提供静态资源,负责首页展示、`Service Worker` 的安装以及自身脚本。 | ||
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后端只提供代理接口,负责数据转发。 | ||
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这样,前端可部署在第三方 Web 服务器上,例如演示站点部署于 GitHub Pages 服务。并且,一个前端可同时使用多个后端服务,从而可实现多倍的带宽加速! | ||
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在此基础上,还可以实现负载均衡、故障切换等功能,甚至很多有趣的玩法。。。 | ||
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例如,我们可将各大网站的常用静态资源,预先部署到本地 CDN 上。用户遇到这些资源时可直接从 CDN 加载,大幅加快访问速度,并能减少代理服务器的流量。 | ||
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例如,服务器遇到体积较大的静态资源时,只返回文件信息,让用户从流量更廉价的渠道获取完整内容。如果失败,再从原始服务器获取。这样可大幅降低服务器的流量开销。并且这个过程在 `Service Worker` 里实现,上层业务则是毫无感知的。(目前演示网站使用 CloudFlare Worker 作为大文件的下载渠道,流量费用可节省一倍) | ||
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不过,前后端分离的架构也存在一些缺陷。很多原本浏览器底层实现的功能,现在需要自己来实现,大幅增加了复杂度。例如 Cookie 的增删改查、同源策略的模拟等。目前演示中实现了 Cookie 基本功能,其他的暂未实现。 | ||
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当然,尽管这个演示还不完善,但这种架构模型,目前是最先进的。搜了国外类似的站点,目前只有 [CroxyProxy](https://www.croxyproxy.com) 这个网站具备 `Service Worker` 和 DOM API Hook 的功能。不过这个网站似乎出现没多久,前端部分还是加密的。另外它没有前后端分离,代理接口是通过 PHP 实现的,相比 nginx 效率和体验都会打折扣,并且 `WebSocket` 也没有实现。 | ||
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事实上在线代理本不复杂,就看如何使用各种黑科技和巧妙的思路来改进它~ |