是什么，为什么，怎么做 —— 谈谈 DNS 泄漏、CDN 访问优化与 Fake IP
2001 年 4 月 IETF 通过的 RFC3089 中所描述的 Fake IP，是四层代理分流场景下 性能相对最佳、体验相对最好、实现相对最简单的「最佳实践」。相比之下，Real IP 模式下为了尽可能接近 Fake IP 的性能、体验，需要大量额外配置、付出更多的代价。
过去几年间，我为相关话题写过一些文章。这些文章并不是本文的前置知识，你不需要阅读这些文章也能够阅读并理解本文，但是依然推荐读者作为「课后阅读书目」：
也推荐读者阅读来自 iOS/tvOS/macOS 知名代理客户端 Surge 的原理介绍文章：
为什么说 DNS 泄漏毫无风险？
在众多国际上一些运行在 OSI 模型三层的 VPN 提供商（例如 Expr**sVPN、S**fShark、N**dVPN）的洗脑宣传、在一些 KOL 的炒作下，「DNS 泄漏」被渲染成洪水猛兽、令人谈虎色变；然而事实真的是如此吗？
在谈论「DNS 泄漏」之前，首先要能理解 DNS 解析的参与者。Cloudflare 这篇 What is DNS? | How DNS works 文章详细介绍了 DNS 的工作原理，本文不再赘述，简而言之，DNS 解析书是由 发起 DNS 查询的用户、作为中间人的递归 DNS（即 Local DNS。运营商 DNS 和 公共 DNS 都属于递归 DNS）、真正决定一个域名应该指向何处的权威 DNS（即 Authoritative DNS）共同完成的。假如我要访问 ip.skk.moe、需要知道 ip.skk.moe 的 IP 地址，浏览器和操作系统并不会亲自完成整个 DNS 递归流程，它们只需要问递归 DNS 就好了，而 Cloudflare 公共 DNS 需要完成的递归就很多了（沟槽的鸣式还在追我）。「DNS 泄漏」实际上发生在递归 DNS 和权威 DNS 之间；查询「DNS 泄漏」，本质上查询的就是 递归 DNS 请求权威 DNS 时所使用的出口 IP。
上图为 ip.skk.moe 提供的「DNS 出口查询」工具的截图，可以看到，图中出现了数个属于 Cloudflare 的 IP，这些就是 Cloudflare 公共 DNS 在日本东京的「DNS 出口 IP」。
然而，由于递归 DNS 都有自己的缓存，并不会每次都去请求权威 DNS，如果需要将「DNS 出口 IP」与某个具体的用户关联起来，就需要让用户请求一些完全随机的域名（例如 evtg8mxu1s-big-tail-fox.edns.skk.moe）、绕开 DNS 缓存、迫使递归 DNS 请求权威 DNS，权威 DNS 就可以通过随机域名将递归 DNS 的请求 IP 和当前用户关联起来，这就是「DNS 泄漏查询」的原理。
知道了「DNS 泄漏查询」的原理，就能理解「DNS 泄漏」的局限性、以及为什么完全不可能将「DNS 出口 IP」用于风控措施了。首先，「DNS 出口 IP」的地理位置和用户的地理位置很难关联起来。以 Cloudflare 公共 DNS 为例，截至本文写就，Cloudflare 在全世界 125 个国家和地区 部署了 330 个 PoP（其中 35 个位于中国大陆境内、和京东云合作的 PoP 不被用于 Cloudflare 公共 DNS），因此 Cloudflare 公共 DNS 的用户的「DNS 出口 IP」只可能是位于这 124 个国家和地区，甚至不能一对一覆盖全球 208 个国家和地区；而规模和体量更小的公共 DNS，例如只在 110 个国家和地区部署了 230 个节点的 IBM Quad9 DNS，只在 22 个国家和地区部署了 48 个节点的 Cisco OpenDNS，只在 15 个国家和地区部署了节点的 AdGuard Public DNS， 通过它们的出口 IP 甚至无法判断用户在具体某个国家，难道要把所有使用公共 DNS 的用户全部标记为「可疑用户」吗？ 其次，为了查询递归 DNS 出口 IP，需要走完整个 DNS 递归流程，需要等待很长时间；而且每次查询都无法被递归 DNS 缓存、会有相对较高的失败率。这些都导致「DNS 出口 IP」很难被作为风控监测的因子。
虽然「DNS 泄漏」毫无危害、不过是一些 VPN 服务商和一些 KOL 贩卖焦虑罢了；但是「DNS 出口 IP」依然值得我们关注，并不是为了化解什么风险，而是为了验证我们的配置是否正确，因为...
域名的 DNS 查询，一定要通过实际使用的网络出口发送
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CDN（Content Delivery Network，内容传输网络）是互联网基础设施中不可或缺的一环。在 Cloudflare 的 What is a content delivery network (CDN)? | How do CDNs work? 中详细介绍了 CDN 的工作原理，本文亦不再赘述，简而言之，CDN 通过在全球各地部署大量的服务器（PoP、CDN 节点）、从字面意义上将网站带到用户附近。而 CDN 在为用户分配距离他们最近的服务器时，CDN 的权威 DNS 会通过递归 DNS 的出口 IP 来返回最适合用户的 CDN 节点 IP，即 GeoDNS。
几乎所有 CDN 都在使用 GeoDNS。即使是像 Fastly、Cloudflare 这样大量使用 Anycast 的 CDN，他们依然在部分场景下使用 GeoDNS 技术（Fastly CDN 会为不同的大洲返回 不同 BGP Routing Profile 的 Anycast IP，Cloudflare 也曾针对欧洲地区分配专属 Anycast IP）；而像 Akamai、AWS CloudFront、Azure Front Door、CDN77、BunnyCDN、CacheFly、KeyCDN 等不使用 Anycast 的 CDN，更是完全依赖于 GeoDNS 为用户调度、分配 CDN 节点；即使在视频推流、直播、文件下载等大流量场景下，CDN 可能使用基于 HTTP API（常见于在线视频网站）或 HTTP 302（例如腾讯云的实时音视频 CDN）的调度，这些调度方式的前序请求 依然依赖 GeoDNS。因此，递归 DNS 的出口 IP 对我们的网络体验有着直接的影响。
如果使用新加坡出口访问 Netflix，我们自然不希望 Netflix 分配位于美国的 CDN 节点；如果通过日本出口访问 YouTube，我们自然不希望 YouTube 分配位于香港的 CDN 节点。为了保证 CDN 能够分配合适的 CDN 节点，不论使用的是 Fake IP 模式还是 Real IP 模式，都需要确保对域名的 DNS 解析查询，一定要通过实际使用的网络出口发送。
可能一些读者此时会提问，如果使用 EDNS Client Subnet（ECS）是否就不需要通过实际使用的网络出口发起 DNS 解析了？不要着急，下一个章节我会专门聊一聊 EDNS Client Subnet。
对于 Fake IP 模式来说，由于 DNS 解析的责任从代理客户端转移到了代理服务器、尽可能避免在本地进行 DNS 解析，因此 Fake IP 无需额外的 DNS 转发配置、天生就具备「无视 DNS 污染」和「CDN 体验优化」两大优势。我在 浅谈在代理环境中的 DNS 解析行为 中详细介绍过，Surge 在 Surge 官方中文指引：理解 Surge 原理 一文中的「接管」章节也有所介绍，但是简单来说，在 Fake IP 模式下，浏览器和其他软件在访问需要被代理的域名时，只会看到被代理客户端接管 DNS 后返回的 Fake IP；而代理客户端通过接管浏览器与 Fake IP 建立的连接，通过域名和 Fake IP 一对一的关系反推出目标域名后、将目标域名和目标端口发送给代理服务器，只有代理服务器进行真正的 DNS 解析，获取目标网站的「Real IP」（即目标网站使用的互联网可达的公网 IP 地址），无视本地网络的 DNS 污染。
如果代理客户端使用的并不是 Fake IP 模式而是 Real IP 模式，那么此时不论浏览器和其他软件访问什么网站、不论是否需要代理，代理客户端都必须向递归 DNS 查询「Real IP」。为了避免 DNS 污染和改善网络体验，这些 DNS 查询必须通过访问网站所使用的网络出口发出（如果需要使用美国出口解锁 ChatGPT、此时代理客户端查询 chatgpt.com 的 DNS Question 就必须从美国出口发出；如果需要使用英国出口解锁 BBC iPlayer、此时代理客户端查询 www.bbc.co.uk 的 DNS Question 就必须从英国出口发出；其他网络出口同理）。由于 Real IP 不能像 Fake IP 一样建立和目标域名一对一的对应关系（因为多个网站可能解析到相同的 IP 地址），因此代理客户端不得不使用 嗅探 HTTP 明文请求中的 Host 请求头、嗅探 HTTPS/QUIC 中明文 TLS Client Hello 的 SNI 等手段，才能获取目标域名按照域名规则进行分流；一旦遇到并非使用 HTTP 与 TLS 的连接，或者 TLS 启用了 Encrypted Client Hello（ECH）时，嗅探便束手无策了。因此 Real IP 模式下，域名规则分流的准确性不如 Fake IP 模式。
另外需要注意的是，大部分支持 Real IP 模式的主流代理客户端，并不能自动将 DNS 查询通过指定网络出口发出，因此 Real IP 模式下需要用户在域名分流的基础上、额外手动配置对应的 DNS 转发规则。
让我们聊聊 EDNS Client Subnet
正因为公共 DNS 的节点和出口 IP 难以覆盖全球所有国家和地区，EDNS Client Subnet 应运而生。由 IETF 于 2016 年 5 月通过的 RFC7871 规范中定义了 EDNS Client Subnet。简而言之，EDNS Client Subnet 基于 EDNS0 扩展机制（最早由 IETF 于 1999 年 8 月在 RFC2671 中提出 并在 2013 年 4 月迭代为 RFC 6891、也是当今使用的版本），允许递归 DNS 在查询时携带客户端的子网信息，从而帮助权威 DNS 服务器更好地为用户分配地理位置更接近的 CDN 节点。
然而，正确实现 EDNS Client Subnet，需要 DNS 全流程环节都要参与。从上网的用户、到递归 DNS（运营商 DNS 和公共 DNS）、再到权威 DNS，全链路环节都要完整支持，才能发挥作用，缺一不可。而 DNS 作为互联网中最古老的基础设施之一，推动 DNS 全链路兼容一项新规范是非常困难的。2019 年，在 ISC、CZ.NIC 等组织、以及部分知名公共 DNS（如 Cloudflare、Google、Cisco OpenDNS、IBM Quad9、CleanBrowsing 等）牵头下进行的 DNS Flag Day 2019，利用参与的数家公共 DNS 的数亿用户 作为筹码要挟，才倒逼权威 DNS 正确实现 EDNS0。
虽然绝大部分主流 CDN 和 GSLB（Cloudflare、Akamai、Azure Traffic Manager、Azure Front Door、AWS CloudFront、Fastly）都已经支持 EDNS Client Subnet，但是依然有少数热门 CDN 的 权威 DNS 虽然兼容递归 DNS 报上来的 Client Subnet，但是并不读取 Client Subnet 来优化 GeoDNS 解析。以著名黄黑色网站 PornHub 为例，其静态分发域名 ei.phncdn.com 使用的 Reflected Network 的 CDN，截至本文写就，其日本和新加坡节点只能通过使用当地的递归 DNS 才会分配到，使用日本或新加坡的 Client Subnet 是无法分配到的；再比如中国移动旗下云计算平台提供的 CDN 服务，截至本文写就，也不支持 EDNS Client Subnet 进行分配和调度。
与此同时，让我们把镜头转向递归 DNS 这边：Cloudflare 公共 DNS 以隐私保护的名义拒绝实现 EDNS Client Subnet；Google 公共 DNS 为权威 DNS 的 EDNS Client Subnet 实现提出非常苛刻的要求；Mozilla Firefox 的 Trusted Recursive Resolver 默认禁用 EDNS Client Subnet、需要在 about:config 中修改 network.trr.disable-ECS；IBM Quad9 只在非默认 IP 9.9.9.11 和 2620:fe::11 上部署了 EDNS Client Subnet、对默认 IP 9.9.9.9 的 EDNS Client Subnet 支持止口不提；至于运营商提供的默认 DNS，已经足够反映用户的地理位置和网络环境，他们更是没有支持 EDNS Client Subnet 的必要和意愿。
EDNS Client Subnet 也使得递归 DNS 更容易遭受 DoS 攻击和缓存投毒攻击，几乎所有主流递归 DNS 的开源实现（PowerDNS、BIND、Unbound）都曾经曝出和 EDNS Client Subnet 有关的高危漏洞，截至本文写就，最近的一例关于 EDNS Client Subnet 的高危漏洞是由南开大学 AOSP Lab 发现的 CVE-2025-5994。因为 EDNS Client Subnet 使得递归 DNS 的缓存粒度大大增加，导致缓存更难以命中、缓存更容易过期、缓存空间更容易耗尽，此时不仅易被缓存投毒攻击利用，也会大幅增加递归 DNS 的负载。截至本文写就，互联网上共宣告有超过 120 万条 BGP 路由，如果递归 DNS 使用 BGP 广播路由为缓存颗粒度，则每一条域名的每一种解析都至少会存在 120 万个变种，任何一个脚本小子都可以轻松利用 不断变化的 Client Subnet 轮询递归 DNS 来耗尽递归 DNS 的缓存。公共 DNS 为了对抗此类攻击、或降低负载，往往都会大幅降低缓存颗粒度，甚至不按标准实现 EDNS Client Subnet，结果导致了更差的体验。公共 DNS 的体量和规模越小，劣化效应就越明显。
最后，即使你找到了一个完美支持 EDNS Client Subnet 的公共 DNS，并不是说一个同一个 Client Subnet 就能服务所有网络出口了。在四层代理场景下，使用 主流代理客户端 的 Real IP 模式，你仍然需要为每个网络出口分配不同的 Client Subnet、仍然也需要大量额外的配置才能改善你的 CDN 访问体验：，如果需要使用美国出口解锁 ChatGPT、此时代理客户端查询 chatgpt.com 的 DNS Question 就需要使用位于美国的子网段用于 EDNS0 OPT，如果需要使用英国出口解锁 BBC iPlayer、此时代理客户端查询 www.bbc.co.uk 的 DNS Question 就需要使用位于英国的子网段用于 EDNS0 OPT；其他网络出口同理。但是对于 Fake IP 模式来说，如果想要尝鲜 EDNS Client Subnet，不需要任何 EDNS0 OPT 配置，只需要在本地和代理服务器上分别配置支持 EDNS Client Subnet 的公共 DNS 即可。
Fake IP：我就感觉到快
Fake IP 模式除了无需任何额外配置就能自动享受「无视 DNS 污染」和「CDN 访问优化」两大优势以外，还有助于代理客户端实现一些 Real IP 模式下难以实现的性能优化、带来进一步的性能优势。
再以使用美国出口解锁 ChatGPT 的 chatgpt.com 为例。让我们把网络环境最理想化，假设你现在身在 上海万国（GDS）数据中心 的机柜面前，你带着一台笔记本电脑直接插在机柜中专线的 A 端机器上；专线通过 APG 海缆到达日本东京（端内 RTT 26ms）、再经 Faster 海缆到达你的位于美西西雅图（端内 RTT 83ms）的专线 Z 端；你使用 Cloudflare 的公共 DNS，所以你忽悠 Cloudflare 与你的专线 Z 端之间施工了一条 PNI（Private Network Interconnect）进行 Direct Peering；你使用一种不需要任何握手就可以建立隧道的四层代理协议。现在当你通过浏览器打开 chatgpt.com 的时候。
如果你使用 Fake IP 模式，此时：
- 你的浏览器向你的操作系统询问
chatgpt.com的 IP 地址 - 你的代理客户端接管了操作系统的 DNS 并立刻返回一个 Fake IP
- 你的浏览器立刻向这个 Fake IP 建立连接
- 这个连接立刻被你的代理客户端接管，你的代理客户端向代理服务器发送请求，用时 57ms
- 代理服务器向 Cloudflare 的公共 DNS
1.0.0.1查询chatgpt.com的 IP 地址，用时 1ms
此时你的代理服务器已经做好和 chatgpt.com 建立连接的准备了，整个准备工作的理论最低用时约为 58ms。
如果你使用 Real IP 模式，那么：
- 你的浏览器向你的操作系统询问
chatgpt.com的 IP 地址 - 你的代理客户端接管了操作系统的 DNS 并向
1.0.0.1查询chatgpt.com的 IP 地址 - 你的 DNS Question 用时 57ms 到达西雅图和 Cloudflare SEA PoP
- Cloudflare SEA PoP 从西雅图向你返回
chatgpt.com的 IP 地址，用时 57ms - 现在你的浏览器拿到了
chatgpt.com的「Real IP」并建立连接 - 这个连接立刻被你的代理客户端接管，你的代理客户端向代理服务器发送请求，用时 57ms
此时代理服务器收到了你的代理客户端发来的 chatgpt.com 的「Real IP」、做好建立连接的准备了，整个准备工作的理论最低用时约为 170ms。
可以看到，Real IP 模式相比 Fake IP 模式需要额外等待一个 DNS 的 RTT，即使在最理想的网络状况下也要额外引入约 110ms 的延时。虽然后续的连接能够命中 DNS 缓存、不再需要额外等待这个 RTT，但是现实中大部分网站使用的 DNS 缓存 TTL 都非常的低（以便于当服务器出问题时立刻更换服务器或 IP 并尽快生效），www.facebook.com 的 DNS TTL 仅 60s，www.youtube.com 的 DNS TTL 分别为 120s 到 300s 不等，www.netflix.com 的 DNS TTL 仅 60s，Cloudflare 的 CDN 默认 DNS TTL 为 300s，意味着你在浏览 Netflix 或 YouTube 时，每几分钟就会卡顿一下。
这个时候有的读者又会提问了，如果代理客户端实现了 Optimistic DNS Cache（乐观 DNS 缓存）呢？
Optimistic DNS 由 Apple 在 WWDC 2018 上提出，并在 Network.framework 中实现。乐观 DNS 缓存的核心原理是 Stale While Revalidate，即当一个域名的 DNS 缓存已经过期时，系统依然立即返回缓存中已经过期（Stale）的 DNS Answer、希望网站在这期间并没有更换 IP；同时在后台异步、非阻塞地发起新的 DNS 查询获取。如果新的查询结果与缓存中的记录不同，就更新缓存。这种方式可以减少 DNS 查询的延迟，同时仍然保持 DNS 记录的相对新鲜度。
然而，只有在操作系统层级才能最好地实现乐观 DNS 缓存，以 Apple 在 WWDC 2018 中推出的 Network.framework 为例，Apple 在后台异步查询 DNS 时，如果发现 IP 发生变化，Network.framework 能够主动通知 App 发生了 IP 变更、并自动重新进行连接，无需用户手动刷新。而递归 DNS（以 AdGuardHome 为例）在实作乐观 DNS 缓存时，因为递归 DNS 并没有任何主动通知用户 IP 过期的方式，只能在返回过期的缓存记录时使用一个较低的 TTL（例如 10s）；而一旦 DNS 缓存过期后、网站使用的 IP 发生了变化，那么在这 10 秒内用户都会继续连接到已经失效的 IP 地址。
除此以外，乐观 DNS 缓存 也不是 永久 DNS 缓存。内存和硬盘空间都是有限的，不论你用什么缓存过期算法，LRU、LFU、ARC、2Q、Random，DNS 缓存只要一直没有被访问，最终都会被逐出缓存，下次访问时 Real IP 模式依然逃不掉比 Fake IP 模式额外多等待一个完整的 DNS RTT。
回答完「是不是」，再回答「有没有」。非常讽刺的是，截至本文写就，主推 Real IP 的 sing-box 尚未实现乐观 DNS 缓存，反而是 主推 Fake IP 的 Surge 早在 2019 年之前就已经实现了乐观 DNS 缓存。
除了能够减少 DNS RTT 以外，Fake IP 还可以实现一些 Real IP 下难以实现的性能优化，就比如 TCP 并发握手。
如果递归 DNS 返回的 DNS Answer 包含数个 IP 地址，主流的操作系统、浏览器、软件一般只会使用其中的第一个 IP 进行连接（为了实现负载均衡，递归 DNS 每次返回的 IP 顺序都是随机的，即 Round-robin）；只有当第一个 IP 无法建立连接时，操作系统或浏览器可能会尝试下一个 IP；有的时候，操作系统和浏览器可能会等待 20 秒甚至 180 秒才会认定一个 TCP 连接超时，大幅影响用户体验。
TCP 并发握手的思路就是，当从 DNS Answer 拿到了多个 IP 时，软件可以同时向所有 IP 发送 TCP SYN，当有任何一个 IP 返回了 TCP ACK 时，软件就可以使用这个 IP 完成 TCP 三次握手（并对其他 IP 发送 TCP RST 关闭连接请求），保证了用户能使用响应速度最快的节点，不用浪费时间等待连接超时。这一行为并不能通过操作系统控制，需要软件主动实现，目前只有极少数浏览器和软件采用了这一手段。但是，代理客户端启用 Fake IP 模式并接管了操作系统的 DNS 后，操作系统、浏览器、软件在 DNS Answer 中只能看到一个 Fake IP，在它们眼中、它们只能连接这个 Fake IP；而代理客户端在接管网络连接以后能为所有软件的所有 TCP 连接透明无缝地启用 TCP 并发握手，大幅改善所有软件的使用体验。
这个时候有的读者又会提问了，如果我使用了 smartdns 呢？
我曾在 我有特别的 DNS 配置和使用技巧 一文中介绍过 smartdns 的工作原理与一些使用技巧。但是相比代理客户端，smartdns 作为递归 DNS 仍然有其局限性：为了避免用户 DNS 解析用时过长，当用户首次解析一个域名时，smartdns 默认不会等待所有 DNS 上游、会立刻使用第一个疏导的 DNS 结果、仅 ICMP 测速（该行为可通过 responsse-mode 配置修改），然后异步、非阻塞地等待其他 DNS 上游返回结果、和进行完整测速；smartdns 默认使用 ICMP、TCP 80 SYN 和 TCP 443 SYN 三种方式测速和测活，能够涵盖了绝大部分网络场景，但是对于非标端口上的 TCP 连接时，smartdns 的 TCP 测试的意义相对不大；最后，相比代理客户端并发 TCP SYN 后可以立刻完成后续 TCP 握手，smartdns 作为递归 DNS 并发 TCP SYN 测速后只能返回 DNS Answer、操作系统或浏览器需要从头开始 TCP 握手，用时会略微增加。
在代理客户端中配置递归 DNS 服务器
先说结论：如果你使用主流代理客户端的 Fake IP 模式，那么只需要配置位于国内的 DNS 即可，不需要配置任何海外的 DNS；如果你使用的是 Real IP 模式，你需要同时配置分别位于国内和海外的 DNS，并且需要配置 DNS 分流和 DNS 转发策略。
如果你读懂了前面的章节，那你应该已经明白了，在 Fake IP 模式下，代理客户端 在且仅在以下三个场景下 发送 DNS 查询请求给递归 DNS：
- 如果代理服务器的配置是域名，那么代理客户端需要解析域名得到代理服务器的 IP
- 当一个网络请求不使用代理服务器、通过本地直连访问（例如命中
DIRECT策略）时，代理客户端需要得到目标网站的 IP - 当代理客户端在进行规则匹配时，遇到了 IP 类规则（例如
IP-ASN、GEOIP、IP-CIDR、IP-CIDR6），此时代理客户端需要得到目标网站的 IP 用于规则匹配。但是这个 IP 并不会被发送给代理服务器、发送给代理服务器的永远是目标域名和目标端口。
因此，在主流代理客户端的 Fake IP 模式下，如果通过域名类规则（例如 DOMAIN、DOMAIN-SUFFIX、DOMAIN-KEYWORD、DOMAIN-REGEX、DOMAIN-WILDCARD 等）分配代理服务器策略，代理客户端永远不会在本地解析需要被代理的网站的域名，此时完全没有必要为需要被代理的网站配置专门的海外递归 DNS，只需要为 需要直连的网站 和 代理服务器域名 配置位于国内的递归 DNS 即可。如果真的需要为被代理的网站指定递归 DNS，也是在代理服务器上进行配置、和代理客户端无关。
但是，如果你使用的是 Real IP 模式，因为你访问的所有网站、不论是否直连访问，DNS 解析都发生在本地。为了避免本地的 DNS 污染，你需要给 直连访问的网站 配置位于国内的递归 DNS、给走代理服务器的网站 配置位于海外的递归 DNS；而为了改善海外的 CDN 访问体验，你还需要为你的每一个地区的代理服务器分别配置一个适合该地区的递归 DNS，并且在现有的域名、IP 分流规则的基础上 额外配置 DNS 分流和 DNS 转发策略、和你的代理服务器一一对应。这些都是 Fake IP 模式不需要配置和考虑的。
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