micro_servers/gateway

gateway

UniServe Framework 的应用层网关，C++20 实现。

在引入 waf 模块后，gateway 退化为内部 HTTP 服务：TLS 由 WAF 终止，gateway 专注做账号鉴权与反向代理。通过 Server.tls 配置可一键切换独立部署（HTTPS）或与 WAF 协作（HTTP）两种模式。

职责

• 账号鉴权：/register 注册（需邮箱验证码，经 pymsg 调 smtp:8008 校验）、/login 登录，签发 RSA 签名的 Token。
• HTTP 反向代理：携带 Token 的请求校验后转发到 Proxy.opened 中放开的内部服务。
• WebSocket 反向代理（仅管理员）：[WsProxy] 段配置的路径在 HTTP Upgrade 握手时校验 Token（is_admin=true），通过后透明桥接到后端 ws:// 或 wss:// 服务，支持文本/二进制帧双向转发。
• CAPTCHA 接口：/captcha 生成验证码 token + 文本（内存存储，5 分钟过期，一次性使用）。
• 邮箱验证码：/register/send_code 发送 6 位验证码邮件（10 分钟有效）；注册时校验，一次性消费。
• 速率限制：登录 5 次/5 分钟、注册 3 次/10 分钟、发验证码 5 次/10 分钟（IP 级）+ 3 次/小时/10 次/天（邮箱级），按 X-Forwarded-For 客户端 IP 计数（由 WAF 注入），超限一律返回 429。
• 邮件轰炸防护：/register/send_code 强制 CAPTCHA 校验 + 邮箱级双窗口限流（3 次/小时 + 10 次/天），smtp 层兜底同样限流 + 全局熔断（默认 100 封/小时，可配）。
• OPTIONS 预检：由 libhttp 处理，Access-Control-Allow-Origin 反射请求的 Origin 头（任意来源均被放行）；CORS.allowed_origins 白名单已读取但尚未用于预检响应（见审计 P2-3）。

安全特性

特性	实现
密码哈希	PBKDF2-HMAC-SHA256，100000 轮，16 字节随机盐，32 字节哈希
密码强度校验	至少 8 字符；大写/小写/数字/特殊字符中至少 3 类
邮箱格式校验	正则匹配 ^[a-zA-Z0-9._%+\-]+@[a-zA-Z0-9.\-]+\.[a-zA-Z]{2,}$
旧哈希自动迁移	登录时若发现 SHA256 旧哈希，验证通过后自动迁移为 PBKDF2
Token 机制	Base64(payload) + "_" + RSA-Sign(payload)，验签 + 过期校验（默认 1 小时）
常数时间比较	PBKDF2 验证用 `diff
CAPTCHA	一次性、5 分钟过期，登录与注册均可选启用
速率限制	内存计数器，自动清理超过 1 万条的老条目
TLS 可选	Server.tls = off 时纯 HTTP（配合 WAF），on 时用 full_chain.crt / server.key
下游服务容错	pymsg 客户端 retry_on_refused 机制：db 等强依赖服务未启动时自动阻塞重试，避免启动顺序问题；日志客户端 fail-safe 静默丢弃

pymsg 内部通信协议

gateway 通过项目内的 pymsg（长度前缀帧 TCP 协议）与内部微服务通信，C++ 实现在 inc/Msg.hpp，与 Python 端字节级兼容。

线协议：[4字节大端uint32长度][UTF-8载荷]，最大 64 MiB。

JSON RPC 约定：请求形如 {"_route": "<路由名>", ...}，响应形如 {"success": true, "data": ...} 或 {"success": false, "error": "..."}。

下游服务调用方式：

下游	默认端口	_route	调用位置	重试策略
db	8005	execute	DbC::call_msg()（所有数据库 CRUD）	retry_on_refused=true，db 未就绪时阻塞等待
db	8005	execute	LogC::_send()（日志异步批量推送）	retry_on_refused=false，fail-safe 静默丢弃
captcha	8009	verify / image	verify_captcha_remote()、/captcha/image 代理	默认不重试，连接失败 fail-closed 返回 502/false
smtp	8008	verify_email / send_email	verify_email_code_remote()、/register/send_code	默认不重试，连接失败 fail-closed 返回 502/false
confs	8010	get	启动时拉取 gateway.ini 配置	retry_on_refused=true，confs 未就绪时阻塞等待

retry_on_refused 机制（MsgClient::call()，对应 Python 端 MsgClient.call(retry_on_refused=True)）：

• 仅对 ECONNREFUSED（目标端口无服务监听）重试，超时、连接重置、业务错误立即抛出
• 固定 1 秒间隔重试；首次失败立即打印 stderr 提示，之后每 5 秒打印一次等待日志（节制日志，避免刷屏）
• 用于解决微服务启动顺序不确定问题：gateway 启动时 db 未就绪，首次 db 调用自动阻塞等待直到 db 上线

接口

POST /captcha

生成验证码。返回：

{
  "token": "a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4",
  "text": "Ab3xy"
}

POST /login

请求体：

{
  "username": "user@example.com",
  "password": "P@ssw0rd",
  "captcha_token": "a1b2c3d4...",   // 可选
  "captcha_answer": "Ab3xy"          // 可选
}

成功响应：

{
  "success": true,
  "data": { "token": "<base64_payload>_<rsa_sign>" }
}

失败响应：

{ "success": false, "message": "Invalid Username or Password" }

错误码：400（参数/CAPTCHA 错误）、401（账号/密码错或 Token 过期）、429（速率超限）。

POST /register

请求体在 /login 基础上增加 email_code（必填，6 位数字邮箱验证码）：

{ "username": "user@example.com", "password": "...", "email_code": "123456" }

校验顺序：密码强度 → 邮箱格式 → CAPTCHA（可选）→ 邮箱验证码（经 pymsg 调 smtp:8008 verify_email，一次性消费，连续失败 5 次自动作废，fail-closed），全部通过后写入 Users 表。

错误码：400（密码/邮箱/CAPTCHA/邮箱验证码不合规）、429（速率超限）、500（数据库异常）。

POST /register/send_code

向目标邮箱发送注册验证码（经 pymsg 调 smtp:8008 send_email，10 分钟有效）。

请求体（CAPTCHA 必填，防邮件轰炸）：

{
  "email": "user@example.com",
  "captcha_token": "a1b2c3d4...",
  "captcha_answer": "Ab3xy"
}

防护层次：

1. IP 限流：5 次/10 分钟（X-Forwarded-For）
2. CAPTCHA 强制校验：经 captcha:8009 pymsg 校验，Token 一次性消费
3. 邮箱级双窗口限流：3 次/小时 + 10 次/天
4. smtp 同邮箱 60 秒发送冷却（冷却期拒绝时返回 retry_after 剩余秒数与提示文案，gateway 按 429 透传；已发出且在有效期内的验证码不受影响，发送失败不计入冷却）
5. smtp 邮箱级长期限流兜底 + 全局熔断（默认 100 封/小时，SMTP_HOURLY_LIMIT 可配）

错误码：400（邮箱格式错误/CAPTCHA 缺失或错误）、429（IP 速率超限/邮箱级限流超限/同邮箱发送冷却）、502（smtp 服务不可用）、500（发送失败）。

GET/POST *（反向代理）

携带 header：

Authorization: Bearer <base64_payload>_<rsa_sign>
Target-Url: http://127.0.0.1:9200   // 可选，缺省取 Proxy.default

• Target-Url 缺省时走 Proxy.default（不需 Token）。
• 自定义 Target-Url 必须在 Proxy.opened 白名单中，否则返回 403。
• 验签通过且未过期（默认 1 小时）才转发，否则返回 401。
• Proxy.closed（如 db:8005、ai_review:8007）不在 opened 中，外部无法直访。

OPTIONS *

返回 CORS 预检响应：Access-Control-Allow-Origin 反射请求 Origin 头（等价于允许任意来源，见审计 P2-3）、Access-Control-Allow-Methods: GET, POST, OPTIONS、Max-Age: 86400。

WebSocket 代理（[WsProxy] 配置的路径）

握手阶段鉴权规则：

1. 从 Authorization: Bearer <token> 头读取 Token；若缺失则回退到 Cookie: q4_token=<token>。
2. RSA 验签 + 过期校验（与 HTTP 代理同样的 Token 机制）。
3. Token payload 中必须 is_admin=true（即登录账号在 Admin.users 白名单内）。
4. 鉴权失败 → 返回 HTTP 403 Forbidden，连接被拒绝。
5. 鉴权通过 → 升级为 WebSocket 并透明桥接到配置的后端 ws:// 或 wss:// 地址，双向文本/二进制帧原样转发。

客户端使用方式与普通 WebSocket 一致，只需携带有效管理员 Token：

// 浏览器（同源会自动带 q4_token Cookie）
const ws = new WebSocket("wss://qsont.me/ws/aibox");

// 或显式带 Authorization（构造子协议或连接后首条消息均可，这里由网关在 Upgrade 头校验）

注意：WS 代理路由必须精确匹配（与 ws() 一致，非通配），且优先级高于 HTTP 通配 * 路由。

数据库

用户数据存于 db 服务（pymsg/TCP :8005）的 SQLite 库，表 Users（由 db/create_sqlite3.sql 建立，gateway 不再自动建表）：

字段	类型	说明
id	INTEGER PK AUTOINCREMENT
username	TEXT UNIQUE NOT NULL	登录账号（邮箱格式）
password_hash	TEXT NOT NULL	pbkdf2:100000:<salt_hex>:<hash_hex>
create_at	DATETIME DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
last_login	DATETIME	每次登录更新
is_active	BOOLEAN DEFAULT 1

gateway 不直连数据库（早期直连本地 sqlite 的代码已注释保留），所有读写经 DbC::call_msg 调 db 的 execute 路由。无默认管理员账号——首位注册者即为管理员。

配置

gateway 配置采用两层加载模式，与其他 Python 服务（dnfs/db/static）保持一致：

1. confs 统一配置服务：启动时从 confs（127.0.0.1:8010，可通过 CONFS_HOST/CONFS_PORT 环境变量覆盖）通过 pymsg get 路由拉取 gateway.ini，retry_on_refused=true 阻塞等待 confs 就绪。
2. 环境变量覆盖（最高优先级，Docker 兼容）：LISTEN_ADDR/LISTEN_PORT、DB_HOST/DB_PORT、CAPTCHA_HOST/CAPTCHA_PORT、SMTP_HOST/SMTP_PORT 覆盖 ini 中对应值。
3. 完整性校验：必需配置项缺失则启动失败。

配置文件统一存放于 confs/configs/gateway.ini，gateway 目录下不再保留本地配置文件。

配置项说明：

• Server.address/port/tls：监听地址、端口、TLS 开关；address/port 可被 LISTEN_ADDR/LISTEN_PORT 环境变量覆盖。
• Proxy.default：未带 Target-Url header 时的默认转发地址（不需 Token）。
• Proxy.opened：允许外部带 Token 访问的内部服务白名单（分号分隔）。
• Proxy.closed：仅文档记录用途，实际靠"不在 opened 中即拒绝"实现隔离。
• Token.*：Token 有效期（keep_time）、刷新宽限期倍数（refresh_grace_multiplier）、最大刷新次数（max_refresh）。
• Admin.users：管理员白名单（分号分隔邮箱），登录命中时 Token payload 写入 is_admin=true。
• CORS.allowed_origins：允许跨域的 Origin 白名单（分号分隔）。⚠️ 当前已读取但尚未用于预检响应——OPTIONS 预检由 libhttp 反射请求 Origin，白名单暂不生效（见审计 P2-3）。
• WsProxy.routes：WebSocket 代理路由，格式 /path=ws://host:port/target，分号分隔。
• Downstream.*：下游 pymsg 服务地址（db/captcha/smtp），可被 DB_HOST/DB_PORT、CAPTCHA_HOST/CAPTCHA_PORT、SMTP_HOST/SMTP_PORT 环境变量覆盖。

部署模式

模式 A：与 WAF 协作（推荐）

客户端 ──HTTPS──▶ waf:443 (终止 TLS + coraza 规则) ──HTTP──▶ gateway:8443

address = 127.0.0.1
port = 8443
tls = off

证书放在 waf/certs/。RateLimiter 从 WAF 注入的 X-Forwarded-For 取真实客户端 IP。

模式 B：独立部署

客户端 ──HTTPS──▶ gateway:443 (终止 TLS + 鉴权 + 反代)

address = 0.0.0.0
port = 443
tls = on

证书 full_chain.crt / server.key 放在 gateway 目录。RateLimiter 取不到 X-Forwarded-For，所有请求记为 "direct"。

编译与运行

依赖系统库（由根目录 _setup.deb.sh 或 _setup.rhel.sh 安装）：

• libboost_json、libboost_program_options
• libcurl
• libssl / libcrypto（OpenSSL，PBKDF2 + RSA + RAND_bytes）
• libsqlite3
• 项目内库：libus_http、libus_crypt（由 libhttp、libcrypt 编译安装）

bash _set.sh   # make clean && make
bash _run.sh   # 从 confs 拉取配置启动

无需传参，配置统一由 confs 管理。命令行参数：-h/--help、-v/--version。

目录结构

gateway/
├── src/
│   └── main.cpp          # 全部实现：配置加载（confs → 环境变量覆盖）、PBKDF2、RateLimiter、路由/handler
├── inc/
│   ├── Msg.hpp           # pymsg C++ 实现：长度前缀帧协议、MsgClient（含 retry_on_refused）、MsgException 族
│   ├── DbC.hpp           # db 服务客户端：通过 pymsg 调 dbv2（地址可配置，retry_on_refused=true）
│   ├── LogC.hpp          # 统一日志客户端：异步批量队列 + pymsg INSERT（fail-safe）
│   ├── Conf.hpp          # ConfIni：boost::property_tree ini 解析，支持 fromString/env/env_int
│   ├── ExpBase.hpp       # 异常基类（带 source_location）
│   └── LocalTime.hpp     # 本地时间工具（getCurrent / parse）
├── Makefile
├── _set.sh / _run.sh
└── README.md

配置文件统一在 confs/configs/gateway.ini，gateway 目录无本地配置文件。

版本

0.7.0（见 src/main.cpp:31）。启动时打印：

Gateway 0.7.0 started

近期变更：

• 0.7.0：配置体系完全迁移到 confs 统一配置服务——配置文件统一存放于 confs/configs/gateway.ini（原 example.ini 内容 + [Downstream] 段），删除本地 example.ini，移除 -i/--input 命令行参数（不再支持本地 ini 文件回退，与 static 模块一致）；启动时从 confs（CONFS_HOST/CONFS_PORT，默认 127.0.0.1:8010）通过 pymsg get 路由拉取配置（retry_on_refused=true）；ConfIni 增加 fromString()/env()/env_int()；环境变量覆盖支持 LISTEN_ADDR/LISTEN_PORT/DB_HOST/DB_PORT/CAPTCHA_HOST/CAPTCHA_PORT/SMTP_HOST/SMTP_PORT；配置完整性校验；DbC 增加 init(host, port)，main.cpp 所有硬编码 captcha/smtp/db 地址改为配置变量，logs().set_endpoint() 启动时初始化；--version/-v 选项补全实现；版本升至 0.7.0。
• 0.6.1：pymsg 客户端增加 retry_on_refused 重试机制——新增 MsgConnectionRefusedException；MsgClient::call() 新增 retry_on_refused/retry_interval 参数；DbC::call_msg() 启用重试等待 db 就绪；LogC::_send() 显式不重试（fail-safe）。
• 0.6.0：WebSocket 反向代理（仅管理员）——新增 [WsProxy] 配置段，支持 routes = /path=ws://host:port/target;... 精确路径映射；握手阶段校验 Token 中 is_admin=true（基于 Admin.users 白名单），通过后双向透明桥接文本/二进制帧到后端，支持 ws:// 和 wss://；后端连接错误/鉴权失败均优雅关闭。依赖 libhttp v3.1+ 的 ws_proxy() 接口。顺带修复 LocalTime.hpp 在 Apple clang 下 C++20 tzdb 不可用的编译问题（改用 strftime/get_time/mktime）。
• 0.5.4：修复邮件轰炸漏洞（审计报告 P0-1）——/register/send_code 强制 CAPTCHA 校验（经 captcha:8009，Token 一次性消费），新增邮箱级双窗口限流（3 次/小时 + 10 次/天）；smtp 层同步增加邮箱级长期限流兜底 + 全局熔断（SMTP_HOURLY_LIMIT 环境变量，默认 100 封/小时）；前端 register.html/register.js 同步接入图形验证码（复用 /captcha/image 代理路由，方案 A：仅在「获取验证码」时要求 CAPTCHA，注册提交不加）。
• 0.5.3：配合 smtp 同邮箱 60 秒发送冷却——/register/send_code 在 smtp 返回 retry_after 时按 429 透传其提示文案（其余发送失败仍用通用 500 文案，SMTP 内部错误细节不向外暴露）。
• 0.5.2：限流错误码统一为 429（登录原 400、注册/发码原 403，并修正 "attampts" 拼写）；登录时用户不存在不再兜底 500——空结果统一走 401，并执行 dummy PBKDF2 校验拉平时序防用户名枚举；db 查询失败消息由误名的 "Login (Update Step) Failed" 改为 "Login (Query Step) Failed"；pymsg 下游调用超时常量化（DbC::DEFAULT_TIMEOUT、_TIMEOUT_CAPTCHA/_SMTP_VERIFY/_SMTP_SEND）。
• 0.5.1：登录成功后通过 db 更新 Users.last_login（"$now" 哨兵，db 日期适配层转为服务端当前 UTC 时间；更新失败经 THROW_EX_CUSTOM 抛 500，与其他步骤一致）。

依赖

• C++20（g++）
• Boost：boost::json、boost::program_options、boost::property_tree
• OpenSSL：PBKDF2-HMAC-SHA256、RSA 签名/验签、RAND_bytes
• libcurl（反向代理出站请求）
• libsqlite3（用户表存储）
• 项目库：libhttp（HttpServer/HttpClient）、libcrypt（MyRSA/Base64/SHA256）、libsqlite3