文章 - ECH，新时代的域前置

背景

自从传统修改HOST的方式的域前置技术被各大CDN厂商修复之后，CloudFlare推动并率先支持的ECH技术，可达成近似目的。

Encrypted Client Hello（ECH）是一种用于TLS1.3协议的扩展，旨在增强隐私保护，针对中间人攻击和流量分析的防护。ECH允许客户端在TLS握手的初期就加密"Client hello"信息，从而防止第三方查看链接的细节。

查看你的浏览器是否支持ECH可以访问以下链接：

https://tls-ech.dev/
https://cloudflare-ech.com/cdn-cgi/trace

ECH对比传统握手过程

传统的TLS1.3握手存在以下明文信息：

客户端支持的加密套件
SNI（Server Name Indication,服务器名称指示），即要访问的服务器名
其他协议扩展字段

这些明文信息会被各类企业内部网络设备检测，而ECH技术会加密整个ClientHello包，把真正的ClientHello使用公钥加密，并放入握手包的extension部分也被称为ClientHelloInner，而流量设备能看到的ClientHelloOuter（也就是原始的明文ClientHello部分）的SNI是虚假的。

那么这个加密ClientHelloInner部分的公钥从哪里来呢？

公钥被CloudFlare放在了DNS域名的HTTPS解析记录里面，可以通过dig命令查看。

支持ECH的情况:

~# dig +short research.cloudflare.com TYPE65
1 . alpn="h2" ipv4hint=104.18.4.139,104.18.5.139 ech=AEX+DQBBmgAgACCNFwS4pgiG2q4rxde+tqxJ4wUIeoHX1aAAv4oYxDjlZwAEAAEAAQASY2xvdWRmbGFyZS1lY2guY29tAAA= ipv6hint=2606:4700::6812:48b,2606:4700::6812:58b

不支持ECH的情况:

~# dig +short crypto.cloudflare.com TYPE65
1 . alpn="h2" ipv4hint=162.159.135.79,162.159.136.79 ipv6hint=2606:4700:7::a29f:874f,2606:4700:7::a29f:884f

ech部分的内容包含了，ECH握手过程所需的一切

public_name: cloudflare-ech.com                    // 公钥名称
pk: 8d1704b8a60886daae2bc5d7beb6ac49e305087a81d7d5a000bf8a18c438e567 // 公钥
kemid: 32                                          // 密钥交换算法 ID
extensions: []                                     // 协议扩展
version: 65037                                     // 配置版本
cipher_suite: [{1 1}]                              // 对称加密套件

解析ECH，可以参考这个项目:https://github.com/hellais/ech

而目前所有CloudFlare ECH服务端共用一个公钥，你可以向开启了CloudFlare ECH服务的任意域名，发送DNS的HTTPS类型请求获取TLS握手公钥（托管在CloudFlare的DNS均默认开启），但是考虑到DNS请求是明文传输的，可以更进一步，使用DoH（DNS over HTTPS）服务，加密整个过程。

ECH客户端

2024年5月Golang官方添加了ECH客户端支持：https://go-review.googlesource.com/c/go/+/578575#related-content

我据此编写了一个使用阿里 DoH + Cloudflare的ECH实现的一个简单的Https GET请求demo：https://github.com/0xCaner/DoH2ECH_demo

编译

Linux和Mac上的编译方法 (Requires go >= 1.23)
# 为 Linux 64-bit 编译
GOOS=linux GOARCH=amd64 go build -o DoH2ECH-demo-linux-amd64

# 为 Windows 64-bit 编译
GOOS=windows GOARCH=amd64 go build -o DoH2ECH-demo-windows-amd64.exe

# 为 macOS 64-bit 编译
GOOS=darwin GOARCH=amd64 go build -o DoH2ECH-demo-darwin-amd64

运行

Usage of DoH2ECH-demo-windows-amd64.exe:
  -h    显示帮助信息
  -host string
        请输入你要访问的HOST (示例: www.discord.com) (default "www.discord.com")
  -path string
        请输入你要访问的PATH (示例: /) (default "/")

.\DoH2ECH-demo-windows-amd64.exe -host="www.discord.com" -path="/"
等效于访问https://www.discord.com/

连接测试

以访问www.discord.com为例子 （该技术目前测试可以绕过GFW）

DNS：只有dns.alidns.com的请求（可更换为任意DoH服务，目前使用的是阿里DoH）

SNI: 只能看到cloudflare-ech.com:

真正的inner-client-hello包使用公钥加密在Extension中，无法被流量设备发现真实目标网站。

参考资料

https://developers.cloudflare.com/ssl/edge-certificates/ech/

https://github.com/hellais/ech

https://tls-ech.dev/

https://go-review.googlesource.com/c/go/+/578575#related-content

golang/go#63369