在 Firefox 上设置 DoH 和 ESNI/ECH，完成加密浏览的最后一块拼图

EDIT 2021/5/30：根据 Matters 的评论与现实中的草案进展，进行大量修正与更新。

TLS 1.3 是 TLS 很大的一步。它新增的特性中相当令人瞩目的两个，一个是 0-RTT，另一个就是随着 KeyShareEntry 的出现而变为现实的 ESNI (Encrypted SNI，后由 ECH (Encrypted Client Hello) 取代）草案。带上 ECH，这份草案目前已经有了十个版本（最新的在这里：draft-ietf-tls-esni-10），也受部分浏览器（Firefox 支持过 ESNI，现在支持 ECH；Chromium 跳过了 ESNI，ECH 支持在做了）以及部分服务商（CloudFlare 的许多网站支持 ESNI）的支持。

SNI (Server Name Indication) 主要用于同 IP 托管多个域名的情况。在这种情况下，客户端需要告知服务端其所访问的域名，服务端才能回复正确的证书，从而继续 TLS 握手过程。因此，虽然 TLS 使得用户的浏览内容和 HTTP 头都受到加密，第三方无法解密（如果你像 CNNIC 一样能用根证书做中间人攻击，当我没说），但在访问使用了 SNI 的网站时，客户端告知域名的信息需要以明文的形式传递。这是一个鸡生蛋、蛋生鸡的问题：没有域名就无法发送证书，而没有证书就不能进行加密。此时，中间人便可以从 SNI 信息获取客户端所访问的域名，从而进行相应的处理（例如拦截）。这也是 SNI 封锁的原理。有了 ECH 的加持，HTTP 的整个过程就都被 TLS 等组件保护，变得全副武装。因此，也有人说 ECH 是加密浏览的最后一块拼图。

基于国家安全和网络主权原因，在某些国家和地区， ESNI 已经全部被封锁（不过 ECH 可能还没）。不过，不受此影响的用户可以继续往下看。

那 ESNI/ECH 的加密是怎么来的？ #

没有 SNI，就没有服务器证书，那 ESNI/ECH 考靠什么进行身份验证和加密呢？答案是 DNS。DoH (DNS over HTTPS) 和 DoT (DNS over TLS) 的广泛应用已经使 DNS 请求的机密性和完整性 (integrity) 得到了良好的保护。因此，在 DoH 和 DoT （想的话还可以带上 DNSSEC）下， DNS 可以被认为是安全和私密的。不过明文 DNS 也罢，草案表示，如果 DNS 都被控制了，那这里其它的加密手段也没有意义。近期的一个新草案 DNS SVCB 和 HTTPS RR (draft-ietf-dnsop-svcb-https-05) 推出了一些基于 DNS 进行查询的扩展。ESNI 和 ECH 就利用了这些扩展，通过 DNS 查询得到的信息和服务器建立加密信道。这两个草案蛮复杂的，这里就不展开讲了。

上手 ESNI/ECH #

配置 DNS over HTTPS #

前文说到，为了实现 ESNI，浏览器需要一些 DNS 扩展。考虑到操作系统一般没有除了获取 IP 地址（getaddrinfo()）之外的 DNS 相关 API，Firefox 另辟蹊径，通过其添加的 DNS over HTTPS 支持来实现自己需要的功能。因此，为了开启 ESNI，需要先启用 DNS over HTTPS。

这并不复杂。在设置页面（about:preferences）搜索 DNS，点击「网络设置」一节的设置按钮，翻到最底下，就能看到 DNS over HTTPS 的设定。

在这里，可以按照自己的喜好选择 DNS 服务提供商。如果对隐私有担忧，可以选择一些其它的 DoH 提供商，而不是那个位于美国的世界最大 MitM 公司。

开启 ESNI #

在 about:config 搜索条目 network.security.esni.enabled，将其设定改为 true 即可。

开启 ECH #

在 about:config 搜索条目 network.dns.echconfig.enabled 和 network.dns.use_https_rr_as_altsvc，将它们的设定改为 true 即可。

测试 ESNI #

配置完成后（可能需要重新启动浏览器），可以访问 https://www.cloudflare.com/ssl/encrypted-sni/ ，按下 "Check My Browser" 按钮，就可以测试自己是否开启了 ESNI 了。

esnicheck 提供了一些支持 ESNI 的网站列表，也可以用来测试某个网站是否支持 ESNI。

常见问题 #

Cloudflare 提醒我 ESNI 未启用！ #

可能是你的 DNS over HTTPS 并没有生效，Firefox 还在使用普通的 DNS 请求方式。这种情况下 ECH 无法工作。

你可以尝试按照 Mozilla Wiki 的指示，在 about:config 中将 network.trr.mode设置为 3，即只使用 TRR（也就是我们的 DNS over HTTPS），强制 Firefox 使用 DoH，这样就能确保使用 ESNI 了。

我按上条开启了 DoH only，但有的网站无法访问了！ #

主要有两种情况：

• Firefox 默认不会接受通过 DoH 解析得来的本地地址结果^{[1] [2]}。对于这种情况，在 about:config 中将 network.trr.allow-rfc1918 设置为 true 即可。
• 如果你使用默认的 Cloudflare DNS，并且访问的是 archive.is 的话：包括 archive.is 在内的少数网站要求对其服务器 IP 进行查询的客户端支持 ECS 拓展，以提供最优化的解析结果，而 Cloudflare DNS 出于隐私原因故意不支持 ECS。两边无法调和，于是使用 Cloudflare DNS 的用户就无法访问这些站点了（除非更换 DNS 服务器）。