Android 网络性能优化（2）DNS优化

客户端输入一个网址即域名，到本地DNS服务器
本地服务器DNS查找域名缓存，如果命中对应的ip地址，则返回该ip，如果没有命中，则发请求给根域名服务器请求解析
根域名解析好后，返回 顶级域名服务器的地址
本地DNS 向顶级域名服务器发送请求。
顶级域名查看缓存，有没有对应ip，如果有直接返回，如果没有，则解析该域名，查找到目标 权威域名服务器的地址
本地DNS 向 权威域名服务器发送请求
权威域名服务器在数据库中查表，返回对应的ip地址
本地DNS服务器把 ip地址返回给客户端，并且缓存该地址。

[](()2.4 DNS坑点

[](()2.4.1 DNS劫持

DNS劫持又叫域名劫持，是指攻击者通过某种手段篡改了某个域名的解析结果，使得指向该域名的IP变成了另一个IP。

这里不过多讲解，因为内容很多，而且和本章没啥关联。

PS：你在看这篇文章时，左下角、右下角如果出现了广告，这很有可能能使DNS被劫持了，当然了，这也可能就是官方自己的广告= =。

[](()2.4.2 DNS 服务器故障

每年都会经常出现一些DNS服务器的故障，如果你恰好遇上，体验就很不好。这是因为DNS寻址是我们访问服务器的必要过程，DNS服务器故障直接导致寻不到址，或者寻址速度降低。

[](()2.4.3 DNS 调度不准确

说不好一些DNS服务器里面的算法写的有点水，调度性能低下，这样会也会直接导致我们寻址速度变慢。

[](()2.5 小结

总的来说，DNS寻址有下面几个缺点：

不稳定

遭遇DNS劫持或DNS服务器宕机

不准确

某些小运营商没有 DNS 服务器，直接调用其他运营商的 DNS 服务器，最终直接跨网传输

不及时

运营商可能会修改 DNS 的 TTL(Time-To-Live，DNS 缓存时间)，导致 DNS 的修改，延迟生效。

除了运营商，DNS服务器本身的索引算法也可能会有调度的问题（不过概率蛮小的）

所以看到DNS其实也有蛮多缺点的，那么我们该怎么去优化呢？

首先我们是开发App的，我们面向的问题是App在进行网络请求时，更快更稳定。那么最暴力的方法就是绕过DNS，我们使用DNS的原因是我们记不住冗长的ip地址，但在App开发中，App程序本身是可以记得住这些ip地址的，那就让它去记就行了，让它直接访问ip地址，就减少了DNS的寻址过程。

而 ip直连 就是以此为基础的实现方案。

[](()3. ip直连

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[](()3.1 原理

客户端从服务器拉取配置文件，配置文件包含了域名和ip地址的映射，客户端在之后的网络请求中，在配置中根据域名找到ip，直接连接这个ip地址进行请求。

而最开始拉取配置文件这个动作是经过DNS的，而之后都是绕过DNS的。

ip直连有以下的优势：

在之后的连接中，都会绕过DNS，这样可以提高连接速率
可以降低DNS劫持的风险
一般都能拿到多个ip地址，所以可以进跑马比较，就快连接，这样可以提高连接质量

[](()3.2 一个Http的直连demo

举一个最简单的直连的例子。假如我们需要直连百度，那我们先在cmd中，直接获取到百度的ip：

ping www.baidu.com

正在 Ping www.a.shifen.com [14.215.177.39] 具有 32 字节的数据:

来自 14.215.177.39 的回复: 字节=32 时间=6ms TTL=50

14.215.177.39 的 Ping 统计信息:

数据包: 已发送 = 4，已接收 = 4，丢失 = 0 (0% 丢失)，

往返行程的估计时间(以毫秒为单位):

最短 = 6ms，最长 = 6ms，平均 = 6ms

上面就已经拿到了百度的ip。接着在我们App中运用：

class MainActivity : AppCompatActivity() {

override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {

super.onCreate(savedInstanceState)

setContentView(R.layout.activity_main)

// 直接加载这个页面

webview.loadUrl(“http://14.215.177.39/”)

}

这就是最简单的ip直连，绕过了DNS的域名寻址。但是实际上，我们也不会这样简单的用，有三点：

ip地址是会变的。比如人家服务器重启一下，就变了
一个服务器下面是允许有多个子服务器的，所以这些子服务器对外的ip是一样的。在访问时，如果不带上Host，可能会找不到想要的服务器。
现在基本都是使用 Https来访问了，而Https需要验证验证书，所以步骤会更加复杂。

[](()3.3 Https的ip直连

Https应用到ip直连上，需要面临一个问题：证书的校验。

在Https建立连接中，有这么一步，客户端需要拿着操作系统的根证书列表去验证的域名的，而一般来说，这个动作都是由运营商DNS来做的。而ip直连没有了DNS，代表着我们需要手动去验证。

举个例子：当你打开Chrome，使用ip直连的方式访问某个网站，并且使用Https的形式，即: https://xxx.xxx.xx/，你会看到下面这个页面：

你需要在界面输入 "thisisunsafe"来绕过证书验证访问该界面。

[](()3.3.1 使用HttpsURLConnection实现ip直连

为了解决上述问题，我们需要手动验证，所幸的是Android SDK提供api供我们去验证，看了下别的语言的情况，好像Dart就没有。

Thread {

val url = “https://140.205.160.59/”

val hostName = “baidu.com”

val connection = URL(url).openConnection() as HttpsURLConnection

// 1

connection.hostnameVerifier = HostnameVerifier { host, session ->

HttpsURLConnection.getDefaultHostnameVerifier().verify(hostname, session)

}

connection.connect()

}

来看看上面代码。

注释1：

SDK提供了 HttpsURLConnection.getDefaultHostnameVerifier().verify() 的接口来验证，我们将我们要访问的域名代入，走低层校验逻辑。这部分我没阅读过源代码，我的猜测就是使用操作系统的根证书来验证。

[](()3.3.2 解决多域名ip直连问题（SNI技术）

在3.2节中，ip直连还面临了一个问题，即一个服务器下面是允许有多个子服务器的，所以这些子服务器对外的ip是一样的。在访问时，如果不带上Host，可能会找不到想要的服务器。

但是Https中存在一个问题：即TLS握手的建立是在Http请求之前的，这说明就算你在请求行中带上Host也没用，因为顺序先后的问题，服务器根本不知道你要访问的是哪个域名。

而SNI(Server Name Indication)技术则解决了这个问题：

SNI通过让客户端发送虚拟域名的名称作为TLS协商的一部分来解决此问题。这使服务器能够提前选择正确的虚拟域名，并向浏览器提供包含正确名称的证书。

而这个动作一般由运营商DNS来做的，所以绕过DNS，就需要自己手动连接。而SDK也提供了这些Api给我们。

下面是高于Api24的做法：

// 拿到SSLSocket

val ssl = SSLSocketFactory.getDefault().createSocket() as SSLSocket

// 使用 SSLParameters来设置SNI技术

val sslParameters = ssl.sslParameters

// 设置SNI，该Api要高于24

if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.N) {

sslParameters.serverNames = listOf(SNIServerName(…))

}

低于24的代码，则需要继承 SSLSocketFactory，重写 createScoekt来返回一个实现SNI的SSLSocket，大致代码如下：

/**

创建一个SSLSocket，就是建立握手前协商通道，这个时候利用SNI，为服务器传入一个虚拟域名
这样服务器根据可以根据虚拟域名，返回该域名的证书

override fun createSocket(s: Socket?, host: String?, port: Int, autoClose: Boolean): Socket {

// 拿到设置的Host

var peerHost = conn.getRequestProperty(“Host”)

// 获取Socket连接的ip地址

val address = s?.inetAddress

if(peerHost == null){

// 如果没有，则拿默认的

peerHost = host

}

if(autoClose){

// 原来的Socket可以不需要了

s?.close()

}

// 获取一个 SSLCertificateSocketFactory

val sslSocketFactory = SSLCertificateSocketFactory.getDefault(0) as SSLCertificateSocketFactory

// 建立一个SSLSocket, 但是这时还没有带证书验证

val ssl = sslSocketFactory.createSocket(address, port) as SSLSocket

// 支持 TLS 1.1/1.2 版本

ssl.enabledProtocols = ssl.enabledProtocols

// 为该域名设置SNI

sslSocketFactory.setHostname(ssl, peerHost)

val session = ssl.session

//获取低层默认证书验证器

val hostnameVerifier = HttpsURLConnection.getDefaultHostnameVerifier()

if(!hostnameVerifier.verify(peerHost, session)){

// 如果验证失败，抛出错误

throw SSLPeerUnverifiedException(“Cannot verify hostname: $peerHost”)

}

return ssl

}

然后为 HttpsConnectionURL设置这个Factory：

connection.sslSocketFactory = SNISocketFactory(connection)

这大概就是ip直连的思路，当然了，在实际实战时，还是会有一些坑的，但是Android网络这方面的坑都被前人踩完了，所以大胆使用，不懂的可以直接百度、google就行了。

[](()4. HttpDNS

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[](()4.1 原理

传统的DNS基本上都是基于UDP协议的，加上咱运营商参差不齐的管理Local DNS服务器，导致我们发出域名解析的那一瞬间，一切就变得不可控了。

而优化DNS的本质是让域名解析的过程变得可控，ip直连的本质做法是绕过DNS，直接不走DNS解析了，从根本上上解决问题。

而 Https另辟蹊径：既然udp不可靠，那么就换成可靠的tcp，既然运营商Local DNS容易被劫持，那就不用运营商的，用自己的服务器。

HttpDNS顾名思义，使用Http，去发出域名解析的请求，而请求的服务器是HttpDNS服务器集群，是云服务器，效率更优于运营商DNS，它利用算法优势查询最优域名，我们不需要了解其内部实现，只需要知道，它比传统Local DNS要强大就可以了。如下图所示：

而HttpDNS服务器集群，可以自己开发，也可以使用现成的，比如腾讯云、阿里云、微信都有他们自己研发的HttpDNS，收费都不高，接入方便。

[](()4.2 使用HttpDNS的优势

请看下表：

| 功能 | HTTPDNS | 传统DNS |

| — | — | — |

| 防劫持 | Http基于Tcp，具有一定防劫持功能，传输可靠 | 大部分基于Udp，容易被黑客篡改，防劫持能力垃圾的一批 |

| 调度算法 | 根据来源ip，就近、就快的接入业务节点 | 黑匣子，每个运营商都有自己的接入策略，调度策略参差不齐 |

| 解析延迟 | 对热点域名解析、缓存DNS解析结果、解析结果懒更新策略等方式实现0ms更新 | 无差别多重服务器查询，解析时长200~2000ms不等 |

| 快速生效 | 避免Local DNS不遵循权威TTL，解析结果长时间无法更新的问题 | 会自行修改DNS 的 TTL(Time-To-Live，DNS 缓存时间)，导致 DNS 的修改，延迟生效。 |

| 业务成功率优化 | 有效降低无线场景下解析失败的比率 | 未知 |

[](()4.3 OkHttp接入HttpDNS

OkHttp组件允许我们接入HttpDNS，所以实现起来不是很难。 OkHttp默认是使用Android SDK的服务 InetAddress来解析域名，所以我们需要替换这个就行了。

步骤如下：

在App init的时候根据域名去HttpDNS拉取ip地址，将这些ip地址存储在本地DnsCache列表中
实现 DNS接口，重写lookup()，当OkHttp使用网络请求时，会走这个方法解析域名，那么让它去DnsCache列表中取就行了，如果没有的话，就走系统默认的DNS解析
调用OkHttp的 .dns()方法，使用第二步中的对象，替换OkHttp的域名解析实现。

我们需要自己实现DNS接口，并实现 lookup方法：

class HttpDNS : Dns {

// DNS cache

val dnsCache: MutableMap<String, MutableList>? = null

/**

寻址方法, 必须重写

override fun lookup(hostname: String): MutableList {

val ip = getIpByHost(hostname)

// 如果读不到ip，则使用系统默认的 InetAdaaress 来解析地址

return ip ?: Dns.SYSTEM.lookup(hostname)

}

/**

查找缓存

private fun getIpByHost(hostname: String): MutableList? {

return dnsCache?.get(hostname)

}

/**

获取dns方法，一般在打开App的时候根据域名去获取ip列表，放在缓存里面

private fun refresh(hostName: String): MutableList? {

val ipAddress: MutableList? = null

// 做网络请求, 这里是HttpDNS的服务器url, 拿着HostName去解析

val reqUrl: String = HTTPDNS_SERVER_URL;

val request = Request.Builder().url(reqUrl)

.addHeader(“domain”, hostName) // 在请求中代入hostname

.build()

OkHttpClient().newCall(request).enqueue(object : okhttp3.Callback {

override fun onFailure(call: Call, e: IOException) {

Log.w(“Rikka”, “解析失败”)

}

override fun onResponse(call: Call, response: Response) {

Log.d(“Rikka”, “解析成功”)

// 反正这里就是把解析的数据丢进cache中

dnsCache?.put(hostName, call.xxxxx)

}

})

return ipAddress

}